1、本科毕业论文（20 届）基于单片机的汽车水箱温度的检测所在学院 专业班级 电子信息工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 苏州大学本科生毕业设计（论文）- i -目 录前言 .2第 1 章 绪论 .3第 1.1节 课题研究的现状 .3第 1.2节 课题研究方向 .3第 2 章 系统分析 .5第 2.1节 系统的功能概述 .5第 2.2节 系统的特点 .5第 2.3节 系统的操作 .5第 2.4节 系统的设计与实现 .6第 2.5节 系统的架构 .6第 3 章 系统的硬件设计与实现 .8第 3.1节 单片机电路的设计 .8第 3.2节 复位电路的设计 .9第 3.3节 晶振电路的
2、设计 .10第 3.4节 DS18B20 的电路设计 .11第 3.5节 液晶显示 LCD的电路设计 .16第 3.6节 语音报警模块的设计 .17第 3.7节 硬件的完成 .19第 4 章 软件设计 .20第 4.1节 主程序的设计 .20第 4.2节 读取 ID的设计 .20第 4.3节 单片机温度测量软件设计 .21第 4.4节 温度传感器测温软件设计 .22第 4.5节 语音报警模块程序设计 .23第 5 章 系统测试 .25第 5.1节 测试方法与结果 .25第 5.2节 测量结果 .25第 5.3节 测量结果分析 .29第 5.4节 误差分析 .29第 5.5节 本系统需要改进的地
3、方 .29第 6 章 结论 .30参考文献 .31感谢 .32附录 1：实物照片说明 .33附录 2：电路仿真图 .34附录 3：部分源程序 .35苏州大学本科生毕业设计（论文）- ii -苏州大学本科生毕业设计（论文）第 1 页基于单片机的汽车水箱温度的检测【摘要】：随着汽车行业的不断发展，汽车电子产业逐渐成为一个更加有前景的新型产业。因此，对于汽车水箱温度的检测技术也将成为汽车电子技术中一个而不可或缺的技术。本文主要研究的是汽车水箱温度的检测，该项目是以 AT89C51 单片机为控制中心，以 DS18B20 作为温度采集的测温单元，然后将处理后的温度传送给单片机，利用单片机来控制 LCD1
4、602，最后实时温度将会在液晶显示屏上面显示出来。本系统可同时测量汽车室内温度和汽车水箱温度，当两者温度过高时，分别会有相应的语音报警提示。【关键词】：单片机；DS18B20；测温单元；实时温度；语音报警Abstract: With the continuous development of the automotive industry, automobile electronic industry has gradually become a more promising new industry. Thus, for car radiator temperature detection
5、technology is will become an automotive electronic technology and essential technology. This paper is mainly to study the detecting of the tank cars temperature. The project is based on AT89C51 control center, take the DS18B20 as the temperature unit to collect the temperature, then sending the temp
6、erature to the MCU after treatment, using the MCU to drive LCD, finally real-time temperature will be displayed on the LCD screen. The system can simultaneously measure the car indoor temperature and auto water tank temperature, when the temperature is too high, which will have the corresponding voi
7、ce alarm.Key words: MCU ; DS18B20 ; the temperature unit; real-time temperature; voice alarm苏州大学本科生毕业设计（论文）第 2 页前言随着科技和经济的不断发展，我们的物质生活有了很大的改变，人们的生活也因为汽车等快捷的交通工具而变得简单快捷！据调查统计，近年来，中国汽车保有量逐年增加，2008 年保有量为 4975 万辆，2009 年就达到 6300 多万辆，到 2012 年底、最晚 2013年就能达到 7500 万辆的规模。 面对着日益增多的汽车数量，汽车存在的隐患也越来越成为人们日益关注的话题。作
8、为一名车主也越来越追求性价比高，安全度高，舒适度高，方便度高集一体的全方位的汽车。面对汽车所存在的各种隐患，车主最希望的是在第一时间得到讯息，及时想出解决方案，并提前做好准备工作。对于一辆汽车来说，汽车水箱所处的位置一个不容易被人一眼就能观察到的地方，所以对于汽车水箱温度的影响往往会成为一个被忽略的隐患。一般发动机温度在 90左右可以正常工作，温度过高时就会像人体发烧，会烧坏汽车内部元件。温度过低时达到汽车防冻液冰点以下时，水箱里面的水就会结冰，会将水循环通道冻裂，使汽车不能正常工作。在夏天，汽车水箱的温度往往会随着发动机的转动，汽车内的温度以及环境温度，汽车水箱的温度将会随之上升很快。水温高
9、是车辆最难解决的问题之一，出现水温过高的原因有很多，可能是电子扇使用时间过长，存在丢转的问题，也可能是节温器使用时间太长，有时会发生无法全部打开的问题再或者是水泵使用时间过长，造成间歇大循环不可以正常工作等等。而在冬天就会出现汽车水箱温度过低的情况。如何将水箱的实时温度及时地反馈给车主，并采取相应的措施，防患于未然，成为一个紧迫的问题。苏州大学本科生毕业设计（论文）第 3 页第 1章 绪论第 1.1节 课题研究的现状目前在各个领域内测温仪器都已普遍使用，但是智能化则是现代温度控制系统发展的大趋所示。特别是近年来，温度控制已应用到人们的生活的各个方面，而温度控制则像一个未开发的宝藏，一片神奇的领
10、域，却又是与人们紧密相连的一个问题，对于目前这种状况，设计一个智能化的温度检测系统，具有广泛的应用前景和深远的意义。从目前的市场行情来看，汽车水箱温度的检测已经逐渐被车主所认可。目前市场上，稍微高档一点的汽车里面都会有仪表指针式的温度显示器，当冷车发动时，指针指向 0，并且水温标记灯发绿光；当汽车正常运转的时候温度是 90，指针指在仪表中心；当温度超过 95时，水温标记灯显示红色。虽然这种仪表式的温度显示器很实用，但是也存在着一些缺点，数字能给人视觉上更大的冲击，有时候指针会容易被人给会忽略，但是如果温度可以在一个液晶显示屏上面显示出来，就会比较直观，醒目，能让车主一眼就可以看清楚，让车主更方
11、便的了解自己的车所处的状态！因此数字式的汽车水箱温度检测器一方面可以采用精确数字测温传感器，准确的将汽车水箱的温度反馈给控制单元单片机，显示在 LCD 屏幕上将更加方便用户观察，也会更放心的依赖屏幕上的温度，因此具有很强的智能性，同时当温度过高或者过低时，会有报警提示，这一功能也再次增加了水箱温度检测仪智能性和方便性。第 1.2节 课题研究方向本文讲述的是一款基于单片机 AT89C51 的汽车水箱温度的检测仪。控制模块使用了Atmel 公司的 89C51 芯片，以温度传感器 DS18B20 作为测温模块，结合外围设备LCD1206 等电路，用 C 语言编写主控模块的程序，设计一个能够准确测试水
12、箱温度的温度检测仪，并将温度以数字的形式在 LCD 显示屏上面显示出来，当温度高于警戒值时进行相应的语音播报。在本文中首先介绍一下从整个电路设计到选择元器件的详细过程，分别会从单片机的选择，温度传感器的选择以及液晶显示屏的选择和语音模块的选择以及整个模块的电路图的设计做出详细的阐述。接着将介绍软件系统的设计，如何实现预想的功能一部分还是要靠系统设计的，在第三章，我也会向上一章一样做出详细的解释。再接下来，就是硬件焊接完成之后的测试了，软件与硬件的匹配度，硬件的焊接等都可能出现让人意想不到的结果，我会将真实的测试结果反映在上面。苏州大学本科生毕业设计（论文）第 4 页最后就是将整个设计中遇到的一
13、些问题和思想和专业知识上面的一些学习作出一系列的总结，这会是在我整个毕业设计之间的收获的最有价值的体会。在该文章的最后，我将感谢我的指导老师吴文明老师，还有身边一些帮助我的同学，由于他们的帮助我才可以顺利的完成该毕业设计和毕业论文。苏州大学本科生毕业设计（论文）第 5 页第 2章 系统分析第 2.1节 系统的功能概述本系统的设计目标是设计一款基于单片机的汽车水箱温度的检测仪，该测量仪能够实现以下功能：1. 能够在 LCD 上准确显示汽车水箱的低温；2能够在 LCD 上面准确显示汽车水箱的高温；3在显示温度的同时 LCD 可以显示作者名字的英文首字母（大写） ；4. 测量汽车车内的温度（拓展功能
14、，也是本文的难点：多点测量） ；5检测仪在温度过高时，有语音提示（拓展功能） 。将电源接好后，屏幕上就会显示温度传感器所传输的温度，以及作者的名字。在后面的拓展中，我将首次设计的单个传感器传输，改为了两个传感器的同时传输，这就形成了一个多点测量的系统，我利用传感器 1 来测量汽车室内的温度，利用传感器 2 来传输水箱的温度，从而实现在一个现象就是 LCD 显示屏的上面一排显示汽车室内温度和汽车水箱温度，而下一排显示的就是作者名字的英文首字母（大写） ，当汽车水箱温度和汽车车内温度过高时，都会有相应的语音提示进行播报。第 2.2节 系统的特点1. 模块化：系统是由许多模块组成的，有测温单元，处理
15、单元，显示单元，语音报警模块，因此在拓展功能时更加方便。2. 可靠性和耐用性：在低温和高温时都可以将实时温度准确的显示出来，当温度过高或者过低时都会有相应的语音播报进行提醒。3. 管理工具：采集方式比较简单，过程不会过于繁琐，结果同时也以简单的形式显示出来。4. 使用方便：在用户的使用过过程中，每一个过程在概念上都很简单，用户易于理解和操作。第 2.3节 系统的操作利用传感器来测量温度，起到一个数据采集模块的功能，然后将采集的数据传输给单片机，经过单片机的分析和处理，将传感器采集到的温度传输至液晶显示屏上面，液晶显示屏显示数字温度，当汽车水箱温度和汽车车内温度过高或者过低时，语音模块就会进行相
16、对应的温度提醒，因此整个简单的流程就是这样，如图 2.1 所示。整个设计的难点在于两个温度传感器的同时传输，如何让单片机识别是哪一传感器所传输的温度，是苏州大学本科生毕业设计（论文）第 6 页至关重要的。因此在采集温度之前，应该先给每一个传感器一个 ID，以方便在后面的传输过程中，单片机可以识别温度传感器 1 和温度传感器 2。在后续的温度采集中，单片机就可以利用 ID 编号，有条不紊的接收，处理和发送各个传感器所反馈的信息了。其次就是语音播报模块，相应的温度警戒线对应相应的语音播报，也成为本文的一个难度之一。D S 1 8 B 2 0复位晶振单片机A T 8 9 C 5 1L C D 1 6
17、 0 2语音报警图 2.1 温度测量流程第 2.4节 系统的设计与实现对于该系统的设计和开发，使用了软件和系统的硬件设计方法，系统的实际设计过程包括以下步骤：1.)系统定义：系统硬件的广义的定义，包括单片机，温度传感器，液晶显示屏，语音播报等。2.)电路设计：整个电路的设计包括 4 大模块，传感器数据的采集模块，LCD 的显示模块，单片机的电源电路和复位电路，语音播报模块。3.）PCB 的设计与制作：电路原理图的设计与仿真决定着后续电路板元器件的购买和焊接。4.）硬件修改：在初始硬件测试之后，做出一些必要的修改，以产生一个改善后的电路板原理图和整体布局。6.）芯片集成和最终测试：整个硬件和软件
18、组合在一起，进行数据实验操作的最终测试。因此，完整的设计分为两部分：1）硬件实现。2）软件实现。第 2.5节 系统的架构本系统 4 个大模块组成：主控模块，液晶显示模块，温度传感器模块，语言提示模苏州大学本科生毕业设计（论文）第 7 页块。主控模块：采用 89C51 单片机，主控模块读取传感器的 ID，接收传感器所测的实时温度，控制 LCD 显示屏的显示，温度过高或者过低时进行语音播报的语音提示模块；液晶显示模块：采用 LCD1602，用于显示所读取的传感器的 ID 和所测温度汽车水箱温度和汽车车内温度；温度传感器模块：采用 DS18B20 数字防水传感器，用于测量实时温度（包括水箱温度和车内温度） ；语音播报模块：采用 ISD1700 语音模块，当温度超过警戒值时进行语音提示。系统框图如图 2.2 所示。主控模块A T 8 9 C 5 1D S 1 8 B 2 0测温模块L C D 温度显示模块语音模块图 2.2 系统框图
