基于單片機(jī)的校園多點(diǎn)溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張敏菊

摘 要：本文主要介紹了一個(gè)基于89S52單片機(jī)的校園測(cè)溫系統(tǒng)，描述了利用數(shù)字溫度傳感器DS18B20來實(shí)現(xiàn)智能測(cè)溫的過程。主要對(duì)傳感器在單片機(jī)下的硬件設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了分析，該系統(tǒng)可以方便的實(shí)現(xiàn)溫度采集和顯示，并進(jìn)行報(bào)警溫度，使用方便。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；測(cè)溫系統(tǒng)；溫度采集

人們對(duì)環(huán)境的監(jiān)測(cè)有許多參數(shù)，包括溫度、濕度、聲音等等，其中溫度檢測(cè)在環(huán)境檢測(cè)中占重要位置，而且應(yīng)用廣泛。比如氣象預(yù)報(bào)，溫室大棚，醫(yī)院病房等，與日常生活息息相關(guān)。除此之外，在工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)，溫度控制同樣起著重要作用。所以，研究溫度監(jiān)控系統(tǒng)意義非凡。本文主要論述在校園環(huán)境下，校園計(jì)算機(jī)房，恒溫實(shí)驗(yàn)室，校園安全監(jiān)控室等對(duì)環(huán)境溫度有特殊要求的地點(diǎn)，用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度監(jiān)控。

1 單片機(jī)概述

本系統(tǒng)采用ATMEL公司的AT89s52單片機(jī)為控制核心。AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

2 校園多點(diǎn)溫度監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路

系統(tǒng)整體硬件電路包括，傳感器數(shù)據(jù)采集電路，溫度顯示電路，上下限報(bào)警調(diào)整電路，單片機(jī)主控電路等。其中蜂鳴器可以在被測(cè)溫度不在上下限范圍內(nèi)時(shí)，發(fā)出報(bào)警鳴叫聲音，同時(shí)LED數(shù)碼管將沒有被測(cè)溫度值顯示。

2.1 單片機(jī)模塊

單片機(jī)模塊是指以單片機(jī)芯片為核心，外加復(fù)位電路和晶振電路所構(gòu)成的基本工作電路。復(fù)位電路：由電容串聯(lián)電阻構(gòu)成，由圖2所示，結(jié)合“電容電壓不能突變”的性質(zhì)，可以知道，當(dāng)系統(tǒng)一上電，RST腳將會(huì)出現(xiàn)高電平，并且，這個(gè)高電平持續(xù)的時(shí)間由電路的RC值來決定。典型的51單片機(jī)當(dāng)RST腳的高電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上就將復(fù)位。所以，適當(dāng)組合RC的取值就可以保證可靠的復(fù)位。一般推薦C取10u，R取8.2K，當(dāng)然也有其他取法的，原則就是要讓RC組合可以在RST腳上產(chǎn)生不少于2個(gè)機(jī)周期的高電平。晶振電路：典型的晶振取11.0592MHz（因?yàn)榭梢詼?zhǔn)確地得到9600波特率和19200波特率，用于有串口通訊的場(chǎng)合）/12MHz（產(chǎn)生精確的uS級(jí)時(shí)間，方便定時(shí)操作）。單片機(jī)：可以采用AT89S51/52或其他51系列兼容單片機(jī)芯片。特別注意：對(duì)于31腳（EA/Vpp），當(dāng)接高電平時(shí)，單片機(jī)在復(fù)位后從內(nèi)部ROM的0000H開始執(zhí)行；當(dāng)接低電平時(shí)，復(fù)位后直接從外部ROM的0000H開始執(zhí)行。

這個(gè)基本電路在很多的設(shè)計(jì)制作中可以直接使用。

2.2 溫度采集模塊

這里采用DALLAS公司的數(shù)字溫度傳感器DS18B20作為測(cè)溫元件。DALLAS最新單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20體積小、適用于多種場(chǎng)合。DALLAS半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。溫度測(cè)量范圍為-55～+125攝氏度，可編程為9位～12位轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá)0.0625攝氏度，分辨率設(shè)定參數(shù)以及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在EEPROM中，掉電后依然保存。被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出：其工作電源既可以在遠(yuǎn)端引入，也可以采用寄生。多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到3根或2根線上，CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20通信，十分方便。圖2給出了一個(gè)DS18B20與單片機(jī)的連接。

2.3 顯示電路

單片機(jī)顯示方式有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示2種，動(dòng)態(tài)顯示，也稱為掃描顯示。本文給出的顯示器由6個(gè)共陰極LED數(shù)碼管構(gòu)成。單片機(jī)的P0口輸出數(shù)碼管顯示段碼，由一片74LS245輸出給LED管；位碼來自單片機(jī)的P2口。在顯示實(shí)時(shí)溫度時(shí)，讓數(shù)碼管根據(jù)采集的溫度值，對(duì)各點(diǎn)的溫度每隔一定的時(shí)間，輪流在顯示屏上顯示。

2.4 溫度報(bào)警電路

當(dāng)測(cè)試的溫度超過設(shè)定的溫度值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生報(bào)警。報(bào)警時(shí)單片機(jī)產(chǎn)生一定頻率的脈沖，由P2.7引腳輸出，P2.7外接一只三極管來驅(qū)動(dòng)楊聲器發(fā)出聲音，以便維護(hù)，從而達(dá)到報(bào)警的目的。如圖4所示。

2.5 溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作過程

DS18B20采集實(shí)時(shí)溫度值，單片機(jī)得到數(shù)值以后控制數(shù)碼管顯示，當(dāng)溫度值超過上下限時(shí)，驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路，報(bào)警器響。

3 結(jié)束語

本系統(tǒng)可以檢測(cè)的溫度范圍大，實(shí)時(shí)顯示時(shí)差短，但是在溫度顯示部分可以做進(jìn)一步的優(yōu)化。在校園多點(diǎn)進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)，有利于校園環(huán)境溫度的控制，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)校園安全隱患，對(duì)校園的實(shí)驗(yàn)室，教室、宿舍等多個(gè)公共區(qū)域的溫度進(jìn)行有效監(jiān)控，利于試驗(yàn)條件，教學(xué)條件，住宿條件等的及時(shí)改善，是智能化校園管理的有力措施。

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