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基于51单片机的温度报警控制系统Protues仿真设计

news 2025/7/27 5:29:38

目录

一、设计背景

二、实现功能

三、总体硬件设计

四、仿真演示

四、源程序

一、设计背景

        随着现代工农业技术的发展及人们对生活环境要求的提高，人们也迫切需要检测与了解环境温度。特别地，高温情况下极易造成火灾，例如，在机房中，电脑等设备发热快，若在短时间内机房温度升高，超出了设备正常温度，就会导致系统瘫痪或产生火灾。低温可能导致设备的处理器运行速度变慢，RAM（随机访问存储器）响应时间增加，以及设备的整体性能下降。特别是对于电子组件和机械设备，低温会使其反应速度减缓。在这种情况下，温度如果得到及时的控制与报警，就可以在一定程度上避免上述情况的发生。  

       另一个方面，单片机技术已经普及到各个领域，已经成为一种比较成熟的技术。因此本文将利用51单片机芯片，设计一种基于51单片机的温度报警控制系统。通过仿真实验证明，本文设计的温度报警控制系统工作时，液晶显示屏实时显示温度值并利用按键设定温度上下限范围，当所测温度超过设定的温度范围时，蜂鸣器发出报警信号，启动风扇降温；当所测温度低于设定的温度范围时，蜂鸣器发出报警信号，启动加热器进行加热。本设计实现的温控系统结构简单，可操作性强，具有一定的实用价值。

二、实现功能

        本设计以51单片机为控制核心，设计一种温度报警控制系统。可具体实现以下功能：

     （1）系统通过DS18B20采集当前温度环境温度并显示（精确到0.1度）；

     （2）系统包含三个按键，可设定上下限温度的阈值；

     （3）若当前温度高于上限阈值温度时，声光报警，开启电机降温；若当前温度低于下限阈值温度时，声光报警，启动加热装置。

三、总体硬件设计

       本系统设计的基于51单片机的温度报警控制系统，总体设计框图如图1所示，主要包括单片机最小系统、温度采集电路、独立式按键电路、显示电路、报警电路、加热电路和散热电路，其中主控芯片采用功耗低、性能高的单片机 STC89C52，温度采集电路采用数字温度传感器DS18B20，显示电路采用 LCD1602 液晶显示器，报警电路采用蜂鸣器以及LED 指示灯设计实现声光报警，独立式按键用来设置不同时间段温度报警的上下限阈值。当实测环境温度值大于的温度上限值时，系统自动进入散热模式，直流电机运转带动风扇工作，同时蜂鸣器响、红色LED 指示灯点亮 ；若低于设定的温度下限阈值，系统自动进入加热模式，继电器控制加热设备工作，同时蜂鸣器响、绿色LED 指示灯点亮 ；若当前温度处于设定的温度上下限阈值之间时，关闭散热、加热及报警，从而使温度控制在设定的范围内。

          

                                                         图1 系统总体设计框图

四、仿真演示

当实测环境温度值处于设定的温度上下限阈值之间时，关闭散热、加热及报警。

当实测环境温度值大于设定的温度上限阈值时，直流电机运转带动风扇工作，系统进入散热模式，同时蜂鸣器响、红色LED 指示灯点亮。

当实测环境温度值低于设定的温度下限阈值，系统进入加热模式，继电器控制加热设备工作，同时蜂鸣器响、绿色LED 指示灯点亮 。

通过三个按键，设定上下限温度阈值，设置过程中LCD上会有光标提示。

四、源程序

#include <reg51.h> 
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char   	//宏定义
#define LCD1602 P0sbit SET=P3^1;    			//定义调整键
sbit DEC=P3^2;    			//定义减少键
sbit ADD=P3^3;    			//定义增加键
sbit BUZZ=P3^6;    			//定义蜂鸣器
sbit ALAM=P1^2;				//定义灯光报警
sbit fengshan=P1^0;   //定义风扇降温
sbit jiare=P1^1;      //定义加热
sbit ALAM1=P1^4;
sbit DQ=P3^7;     			//定义DS18B20总线I/O	
sbit RS = P2^7;
sbit EN = P2^6;
bit shanshuo_st;    			//闪烁间隔标志
bit beep_st;     				//蜂鸣器间隔标志
uchar x=0;      				//计数器uchar code tab1[]={" Temper:   .  C "};
uchar code tab2[]={"TH:   C  TL:   C"};
uint c;
uchar Mode=0;     			//状态标志
signed char TH=30;  		//上限报警温度，默认值为30
signed char TL=20;   		//下限报警温度，默认值为20
//============================================================================================
//====================================DS18B20=================================================
//============================================================================================
/*****延时子程序*****/
void Delay_DS18B20(int num)
{while(num--) ;
}
void delay(uint xms)//延时函数，有参函数
{uint x,y;for(x=xms;x>0;x--)for(y=110;y>0;y--);
}
/*****初始化DS18B20*****/
void Init_DS18B20(void)
{unsigned char x=0;DQ = 1;         //DQ复位Delay_DS18B20(8);    //稍做延时DQ = 0;         //单片机将DQ拉低Delay_DS18B20(80);   //精确延时，大于480usDQ = 1;         //拉高总线Delay_DS18B20(14);x = DQ;           //稍做延时后，如果x=0则初始化成功，x=1则初始化失败Delay_DS18B20(20);
}
/*****读一个字节*****/
unsigned char ReadOneChar(void)
{unsigned char i=0;unsigned char dat = 0;for (i=8;i>0;i--){DQ = 0;     // 给脉冲信号dat>>=1;DQ = 1;     // 给脉冲信号if(DQ)dat|=0x80;Delay_DS18B20(4);}return(dat);
}
/*****写一个字节*****/
void WriteOneChar(unsigned char dat)
{unsigned char i=0;for (i=8; i>0; i--){DQ = 0;DQ = dat&0x01;Delay_DS18B20(5);DQ = 1;dat>>=1;}
}
/*****读取温度*****/
unsigned int ReadTemperature(void)
{unsigned char a=0;unsigned char b=0;unsigned int t=0;float tt=0;Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC);  //跳过读序号列号的操作WriteOneChar(0x44);  //启动温度转换Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC);  //跳过读序号列号的操作WriteOneChar(0xBE);  //读取温度寄存器a=ReadOneChar();     //读低8位b=ReadOneChar();    //读高8位t=b;t<<=8;t=t|a;tt=t*0.0625;// t= tt*10+0.5;     //放大10倍输出并四舍五入t= tt*10+5.5; return(t);
}/*****读取温度*****/
void check_wendu(void)
{c=ReadTemperature()-5;  			//获取温度值并减去DS18B20的温漂误差if(c>1200)c=1200;
}/********液晶写入指令函数与写入数据函数，以后可调用**************/void write_1602com(uchar com)//****液晶写入指令函数****
{RS=0;//数据/指令选择置为指令
//	rw=0; //读写选择置为写LCD1602=com;//送入数据delay(1);EN=1;//拉高使能端，为制造有效的下降沿做准备delay(1);EN=0;//en由高变低，产生下降沿，液晶执行命令
}void write_1602dat(uchar dat)//***液晶写入数据函数****
{RS=1;//数据/指令选择置为数据
//	rw=0; //读写选择置为写LCD1602=dat;//送入数据delay(1);EN=1; //en置高电平，为制造下降沿做准备delay(1);EN=0; //en由高变低，产生下降沿，液晶执行命令
}void lcd_init()//***液晶初始化函数****
{uchar a;write_1602com(0x38);//设置液晶工作模式，意思：16*2行显示，5*7点阵，8位数据write_1602com(0x0c);//开显示不显示光标write_1602com(0x06);//整屏不移动，光标自动右移write_1602com(0x01);//清显示write_1602com(0x80);//日历显示固定符号从第一行第1个位置之后开始显示for(a=0;a<16;a++){write_1602dat(tab1[a]);//向液晶屏写日历显示的固定符号部分delay(3);}write_1602com(0x80+0x40);//时间显示固定符号写入位置，从第2个位置后开始显示for(a=0;a<16;a++){write_1602dat(tab2[a]);//写显示时间固定符号，两个冒号delay(3);}}void display()
{if(Mode==0){write_1602com(0x80+8);write_1602dat(c/1000+0x30);write_1602dat((c%1000)/100+0x30);write_1602dat(((c%1000)%100)/10+0x30);write_1602com(0x80+12);write_1602dat(((c%1000)%100)%10+0x30);write_1602com(0x80+13);write_1602dat(0xdf);write_1602com(0x80+0x40+3);write_1602dat(TH/10+0x30);write_1602dat(TH%10+0x30);write_1602dat(0xdf);write_1602com(0x80+0x40+12);write_1602dat(TL/10+0x30);write_1602dat(TL%10+0x30);write_1602dat(0xdf);		}								  
}
//=====================================================================================/*****初始化定时器0*****/
void InitTimer(void)
{TMOD=0x1;TH0=0x3c;TL0=0xb0;     //50ms（晶振12M）EA=1;      //全局中断开关TR0=1;ET0=1;      //开启定时器0
}void KEY()
{//功能键if(SET==0){BUZZ=0;delay(10);if(SET==0){Mode++;if(Mode==3)Mode=0;BUZZ=1;}while(SET==0){if(Mode==0){//	write_1602com(0x80+0x40+6);write_1602com(0x0c);}	else if(Mode==1){write_1602com(0x80+0x40+4);write_1602com(0x0f);}	else{write_1602com(0x80+0x40+13);write_1602com(0x0f);}							}}//增加if(ADD==0&&Mode==1){BUZZ=0;delay(10);if(ADD==0)	{TH++;if(TH>=99)	TH=99;write_1602com(0x80+0x40+3);write_1602dat(TH/10+0x30);write_1602dat(TH%10+0x30);write_1602com(0x80+0x40+4);	BUZZ=1;}while(ADD==0);}//减少if(DEC==0&&Mode==1){BUZZ=0;delay(10);if(DEC==0){TH--;if(TH==TL)	TH=TL+1;write_1602com(0x80+0x40+3);write_1602dat(TH/10+0x30);write_1602dat(TH%10+0x30);write_1602com(0x80+0x40+4);	BUZZ=1;}while(DEC==0);}if(ADD==0&&Mode==2){BUZZ=0;delay(10);if(ADD==0)	{TL++;if(TL==TH)	TL=TH-1;write_1602com(0x80+0x40+12);write_1602dat(TL/10+0x30);write_1602dat(TL%10+0x30);write_1602com(0x80+0x40+13);	BUZZ=1;}while(ADD==0);}//减少if(DEC==0&&Mode==2){BUZZ=0;delay(10);if(DEC==0){TL--;if(TL<=0)	TL=0;write_1602com(0x80+0x40+12);write_1602dat(TL/10+0x30);write_1602dat(TL%10+0x30);write_1602com(0x80+0x40+13);	BUZZ=1;}while(DEC==0);		}
}/*****报警子程序*****/
void Alarm()
{if(x>=10){beep_st=~beep_st;x=0;}if(Mode==0){if((c/10)>=TH){fengshan=0;jiare=1;ALAM=0;ALAM1=1;if(beep_st==1)BUZZ=0;elseBUZZ=1;}else if((c/10)<TL){fengshan=1;jiare=0;ALAM1=0;ALAM=1;if(beep_st==1)BUZZ=0;elseBUZZ=1;}else{BUZZ=1;ALAM=1;ALAM1=1;fengshan=1;	jiare=1;			}}else{BUZZ=1;ALAM=1;ALAM1=1;fengshan=1;jiare=1;}
}/*****主函数*****/
void main(void)
{uint z;delay(1);lcd_init();delay(1);InitTimer();    //初始化定时器for(z=0;z<100;z++){check_wendu();delay(1);        } while(1){display();KEY();Alarm(); check_wendu();}
}/*****定时器0中断服务程序*****/
void timer0(void) interrupt 1
{TH0=0x3c;TL0=0xb0;x++;
}

仿真与程序源文件百度网盘链接：https://pan.baidu.com/s/1KKbiyLIr71JHmF1Sj-sBpw 
提取码：eumg 

http://www.lryc.cn/news/285279.html

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