STM32单片机控制的陶瓷生产数字温度报警系统

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"该文档描述了一个基于STM32单片机的数字温度计设计项目,适用于陶瓷生产过程中的温度监控与报警。项目涉及硬件选型、软件设计及手机APP的开发,旨在实现温度的实时检测和远程控制。" STM32单片机是一种广泛应用的微控制器,以其高性能、低功耗和丰富的外设接口而闻名。在这个数字温度计设计中,STM32被选为控制系统的核心,负责处理温度数据、控制报警模块以及与蓝牙模块通信。 数字温度计的总体方案设计包括以下几个关键部分: 1. **测温模块**:使用K型热电偶作为温度传感器,这是一种常见的温度测量元件,能将温度变化转换为电信号。K型热电偶具有良好的精度和宽量程,适合陶瓷生产环境。 2. **报警模块**:当温度超过预设阈值时,报警模块会触发警告,确保生产过程中的温度控制在安全范围内,以提高产品质量。 3. **蓝牙模块**:通过蓝牙技术,温度计可以与智能手机连接,实现远程监测和控制。用户可以通过手机APP查看实时温度数据,并设置报警温度。 4. **显示模块**:采用OLED显示屏,可以清晰地显示当前温度,便于现场读取。 5. **硬件电路设计**:包括按键电路、稳压电路、时钟电路、复位电路、报警电路、测温电路、蓝牙电路、存储电路和显示电路。这些电路确保了系统的稳定运行和各功能的实现。 在软件设计方面,主要涉及以下内容: 1. **Keil**:这是一个嵌入式开发工具,用于编写和编译STM32的C/C++代码,实现单片机的底层控制。 2. **Android Studio**:用于开发手机APP,用户界面设计和与蓝牙模块通信的逻辑编程。 3. **Altium Designer**:是电路设计和PCB布局工具,用于绘制电路原理图和布局板图。 4. **程序流程图和主函数**:描述了软件的工作流程,主函数是整个程序的入口,协调各个子功能的执行。 通过这个设计,不仅可以实现对陶瓷升温阶段的精确温度监控,还可以提高生产效率,降低不良品率。同时,远程控制功能使得操作更为便捷,适应现代工业自动化的需求。
2023-02-27 上传
基于单片机的数字温度计设计 摘要:本文设计了一种基于单片机控制的数字温本设计度计,本设计所介绍的数字温度 计与传统温度计相比,具有读数方便,测温范围广,输出温度采用数字显示。该设计控 制器使用单片机AT89S51,测温传感器使用DS18B20,用共阳极LED数码管显示,能够准确 达到要求。 温度计电路设计控制器采用单片机AT89S51,具有低电压供电和体积小等特点,温度传感 器采用DS18B20,DS18B20温度传感器是美国最新推出的一种温度传感器,它能直接读出 被测温度,并且可根据实际要求通过简单的编程实现读数方式,仅需要一个端口引脚进 行通信,内部存储器还包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EERAM.显示电 路采用LED动态显示方式。 关键词:单片机 ;DS18B20 ;超限报警;LED显示; 前言 随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带 来的方便也是不可否定的,其中数字温度计就是一个典型的例子,但人们对它的要求越 来越高,要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技 术入手,一切向着数字化控制,智能化控制方向发展。 温度是日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域最常用到的一个物理量 。测量温度的基本方法是使用温度计直接读取温度。最常见到得测量温度的工具是各种 各样的温度计,例如:水银玻璃温度计,酒精温度计,热电偶或热电阻温度计等。它们 常常以刻度的形式表示温度的高低,人们必须通过读取刻度值的多少来测量温度。利用 单片机和温度传感器构成的电子式智能温度计就可以直接测量温度,得到温度的数字值 ,既简单方便,有直观准确。 总体方案设计 1.1设计方案论证 针对本课题的设计任务,进行分析得到:本次设计用温度传感器进行温度的测量,转 化了的温度信号由传感器直接得到了数字信号。该数字温度计的设计,在总体上大致可 分为以下几个部分组成:1.单片机控制电路;2.温度传感器;3.开关控制电路;4.LED显 示电路。 方案一 由于本设计是测温电路,可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应,在将随被测 温度变化的电压或电流采集过来,进行A/D转换后,就可以用单片机进行数据的处理,在 显示电路上,就可以将被测温度显示出来,这种设计需要用到A/D转换电路,感温电路比 较麻烦。 方案二 进而考虑到用温度传感器,在单片机电路设计中,大多都是使用传感器,所以这是非 常容易想到的,所以可以采用一只温度传感器DS18B20,此传感器,可以很容易直接读取 被测温度值,进行转换,就可以满足设计要求。 从以上两种方案,很容易看出,采用方案二,电路比较简单,软件设计也比较简单, 故采用了方案二。 系统原理框图如图1所示。 图1 系统原理框图 1.2 硬件构成 1.21 主控制器 AT89C51具有以下标准功能: 8K字节FLASH,256字节RAM,32位I/O总线,看门狗定时器2个数据指针,3个16位定时 器、计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。 P0口:P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口,每位能驱动8个TTL逻辑电 平。对P0口写"1"时,引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时,P0也被作 为低8位地址/数据使用。在这种模式下,P0具有内部上拉电阻。在FLASH编程时,P0口也 用来接收指令字节;在程序校验时,输出指令字节。程序校验时,需要外部上拉电阻。 P1口:P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻 辑电平。对P1端口写"1"时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为 输入口使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流。 P2口:P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口输出缓冲器驱动4个TTL逻 辑电平。对P2端口写1时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输 入口使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流。 1.22 数码管显示 显示电路采用共阳LED数码管,从P3口RXD,TXD串口输出段码。 1.23 温度传感器 DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器 ,与传统的热敏电阻等测温元件相比,它能直接读出被测温度,并且可根据实际要求通 过简单的编程实现9~12位的数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下: a.独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信; b.多个DS18B20可以并联在惟一的三线上,实现多点组网功能; c.无须外部器件; d.可通过数据线供电,电压范围为3.0~5.5V; e.零待机功耗; f.温度以9或12位数字; g.用户可定义报警设置; h.