基于單片機(jī)溫度采集控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

朱智鵬

摘 要 在現(xiàn)實(shí)生活中，電器或者實(shí)驗(yàn)中很多地方都要將溫度顯示出來(lái)，因此溫度的采集和顯示應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本設(shè)計(jì)是事物或者周?chē)h(huán)境溫度的采集和顯示，系統(tǒng)的核心控制器件是AT89S52單片機(jī)，溫度的采集器件是DS18B20，它可以采集溫度值并將信號(hào)傳遞給單片機(jī)，可以設(shè)置預(yù)設(shè)值，由按鍵控制，如果超過(guò)預(yù)設(shè)值則由蜂鳴器報(bào)警，再由數(shù)碼管或者液晶顯示器顯示輸出。

關(guān)鍵詞 單片機(jī)；溫度采集；設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP212 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）17-0028-01

在實(shí)際的工程系統(tǒng)應(yīng)用中，有很多需要將環(huán)境或者室內(nèi)的溫度實(shí)時(shí)的顯示出來(lái)，而且很多地方對(duì)溫度有特定的要求，因此一個(gè)價(jià)格低廉、準(zhǔn)確度高的數(shù)字溫度采集和檢測(cè)裝置至關(guān)

重要。

1 單片機(jī)溫度采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)一共分為5個(gè)部分：主控電路、溫度采集電路、顯示電路、報(bào)警電路、按鍵輸入控制電路。

1）主控電路。AT89S52單片機(jī)是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K系統(tǒng)可編程FLASH存儲(chǔ)器。它是Atmel公司使用高密度非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，是80c51單片機(jī)的升級(jí)版，新增ISP下載功能，多一個(gè)定時(shí)器T2，中斷多2個(gè)，RAM和ROM都有所增加，在掉電和指針?lè)矫娑加兴倪M(jìn)。與80c51單片機(jī)指令和引腳完全兼容。性能比51要好，而且價(jià)格與51相當(dāng)。外圍加上復(fù)位電路和晶振電路組成單片機(jī)最小系統(tǒng)，用作本系統(tǒng)的主控電路。電路中晶振的2個(gè)管腳分別連接單片機(jī)的XTAL1和XTAL2，復(fù)位電路連到RST管腳。電路圖如圖1所示。

圖1 主控電路

2）溫度采集電路。本系統(tǒng)的溫度采集電路的核心元器件是數(shù)字溫度計(jì)DS18B20。DS18B20是達(dá)拉斯公司生產(chǎn)的一款可編程分辨率的單總線數(shù)字溫度計(jì)。該器件的特點(diǎn)是連接簡(jiǎn)單，只通過(guò)一個(gè)單線接口發(fā)送或者接收信息，因此DS18B20只需要一根連接線就可以完成它與單片機(jī)的連接。方便簡(jiǎn)單。另外DS18B20的測(cè)溫范圍是—55到+125攝氏度。完全可以滿足一般性的應(yīng)用。DS18B20可以直接將模擬溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送到中央處理器當(dāng)中，中間不需要AD轉(zhuǎn)換器件，方便快捷，降低成本，減少電路復(fù)雜性。得到廣泛應(yīng)用。電路圖如圖2所示。

圖2 溫度采集電路

3）顯示電路。本系統(tǒng)的顯示電路采用的是4位一體數(shù)碼管，精確到小數(shù)點(diǎn)后一位，當(dāng)然我們也可以將數(shù)碼管換成1602或者12864液晶，原理是一樣的，在顯示電路中4位一體數(shù)碼管段選連接排阻和單片機(jī)的P0口相連，位選通過(guò)4個(gè)PNP三極管與單片機(jī)P2^0、P2^1、P2^2、P2^3四個(gè)PO口相連。

4）報(bào)警電路。報(bào)警電路采用我們常用的蜂鳴器就可達(dá)到效果，這部分電路的主要作用是在需要設(shè)定溫度臨界值的應(yīng)用當(dāng)中，如果溫度超過(guò)臨界值那么蜂鳴器會(huì)自動(dòng)報(bào)警。報(bào)警電路中蜂鳴器的一端接電源，另一端通過(guò)一個(gè)PNP三極管和單片機(jī)的P2^4口相連。

5）鍵盤(pán)輸入控制電路。這部分電路主要是用來(lái)設(shè)置溫度的臨界值，一共采用了4個(gè)獨(dú)立按鍵K1、K2、K3、K4，長(zhǎng)按K1鍵進(jìn)入溫度設(shè)置界面，K2是移位按鍵，按一下閃爍的光標(biāo)會(huì)左移一位，這時(shí)候?qū)?yīng)的數(shù)字就可以更改和設(shè)置了，K3和K4是加減按鍵，當(dāng)光標(biāo)移動(dòng)到相應(yīng)位置時(shí)，按K3和K4可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字的加和減，溫度設(shè)置好之后按K1鍵返回溫度顯示狀態(tài)。電路中4個(gè)按鍵分別和單片機(jī)的P3^4、P3^5、P3^6、P3^7四個(gè)接口相連。另一端接地。電路如圖3所示。

圖3 鍵盤(pán)控制輸入電路

2 單片機(jī)溫度采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言編程，整個(gè)程序?qū)崿F(xiàn)模塊化，包括以下子程序：初始化子程序、按鍵子程序、顯示子程序、溫度采集子程序、報(bào)警子程序。主程序主要完成子程序和子函數(shù)的調(diào)用，實(shí)現(xiàn)溫度的顯示和處理。程序流程為：

開(kāi)始→初始化→臨界值設(shè)定→讀取DS18B20數(shù)據(jù)→數(shù)據(jù)顯示→與臨界值比較（如果高于臨界值則進(jìn)入報(bào)警；低于臨界值無(wú)響應(yīng)）→返回。

3 結(jié)束語(yǔ)

DS18B20精度很高，可以達(dá)到0.1攝氏度以內(nèi)，比較大的測(cè)溫范圍也完全可以達(dá)到一般應(yīng)用場(chǎng)合的要求，因此此系統(tǒng)應(yīng)用還是比較廣泛的，另外此系統(tǒng)可以進(jìn)行擴(kuò)展，增加更多的模塊控制，比如可以增加溫度調(diào)節(jié)功能，當(dāng)溫度帶到一定數(shù)值時(shí)由單片機(jī)的一個(gè)管腳輸出信號(hào)控制外部溫度控制電路，從而達(dá)到調(diào)節(jié)和控制溫度的作用，本系統(tǒng)功能齊全，運(yùn)行可靠，完全可以實(shí)現(xiàn)各種場(chǎng)合對(duì)于溫度采集和調(diào)控的要求。

參考文獻(xiàn)

[1]胡漢才.單片機(jī)原理及系統(tǒng)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2002：28-38.

[2]樓然苗，李光飛.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.

[3]方慶山，汪玉.基于STC89C52單片機(jī)的靜脈輸液監(jiān)控系

統(tǒng)[J].

[4]康華光.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2006.

[5]趙躍齊，馬瑞卿，梁貴毅，等.基于單片機(jī)C8051F的智能溫控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制.endprint

摘 要 在現(xiàn)實(shí)生活中，電器或者實(shí)驗(yàn)中很多地方都要將溫度顯示出來(lái)，因此溫度的采集和顯示應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本設(shè)計(jì)是事物或者周?chē)h(huán)境溫度的采集和顯示，系統(tǒng)的核心控制器件是AT89S52單片機(jī)，溫度的采集器件是DS18B20，它可以采集溫度值并將信號(hào)傳遞給單片機(jī)，可以設(shè)置預(yù)設(shè)值，由按鍵控制，如果超過(guò)預(yù)設(shè)值則由蜂鳴器報(bào)警，再由數(shù)碼管或者液晶顯示器顯示輸出。

關(guān)鍵詞 單片機(jī)；溫度采集；設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP212 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）17-0028-01

在實(shí)際的工程系統(tǒng)應(yīng)用中，有很多需要將環(huán)境或者室內(nèi)的溫度實(shí)時(shí)的顯示出來(lái)，而且很多地方對(duì)溫度有特定的要求，因此一個(gè)價(jià)格低廉、準(zhǔn)確度高的數(shù)字溫度采集和檢測(cè)裝置至關(guān)

重要。

1 單片機(jī)溫度采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)一共分為5個(gè)部分：主控電路、溫度采集電路、顯示電路、報(bào)警電路、按鍵輸入控制電路。

1）主控電路。AT89S52單片機(jī)是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K系統(tǒng)可編程FLASH存儲(chǔ)器。它是Atmel公司使用高密度非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，是80c51單片機(jī)的升級(jí)版，新增ISP下載功能，多一個(gè)定時(shí)器T2，中斷多2個(gè)，RAM和ROM都有所增加，在掉電和指針?lè)矫娑加兴倪M(jìn)。與80c51單片機(jī)指令和引腳完全兼容。性能比51要好，而且價(jià)格與51相當(dāng)。外圍加上復(fù)位電路和晶振電路組成單片機(jī)最小系統(tǒng)，用作本系統(tǒng)的主控電路。電路中晶振的2個(gè)管腳分別連接單片機(jī)的XTAL1和XTAL2，復(fù)位電路連到RST管腳。電路圖如圖1所示。

圖1 主控電路

2）溫度采集電路。本系統(tǒng)的溫度采集電路的核心元器件是數(shù)字溫度計(jì)DS18B20。DS18B20是達(dá)拉斯公司生產(chǎn)的一款可編程分辨率的單總線數(shù)字溫度計(jì)。該器件的特點(diǎn)是連接簡(jiǎn)單，只通過(guò)一個(gè)單線接口發(fā)送或者接收信息，因此DS18B20只需要一根連接線就可以完成它與單片機(jī)的連接。方便簡(jiǎn)單。另外DS18B20的測(cè)溫范圍是—55到+125攝氏度。完全可以滿足一般性的應(yīng)用。DS18B20可以直接將模擬溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送到中央處理器當(dāng)中，中間不需要AD轉(zhuǎn)換器件，方便快捷，降低成本，減少電路復(fù)雜性。得到廣泛應(yīng)用。電路圖如圖2所示。

圖2 溫度采集電路

3）顯示電路。本系統(tǒng)的顯示電路采用的是4位一體數(shù)碼管，精確到小數(shù)點(diǎn)后一位，當(dāng)然我們也可以將數(shù)碼管換成1602或者12864液晶，原理是一樣的，在顯示電路中4位一體數(shù)碼管段選連接排阻和單片機(jī)的P0口相連，位選通過(guò)4個(gè)PNP三極管與單片機(jī)P2^0、P2^1、P2^2、P2^3四個(gè)PO口相連。

4）報(bào)警電路。報(bào)警電路采用我們常用的蜂鳴器就可達(dá)到效果，這部分電路的主要作用是在需要設(shè)定溫度臨界值的應(yīng)用當(dāng)中，如果溫度超過(guò)臨界值那么蜂鳴器會(huì)自動(dòng)報(bào)警。報(bào)警電路中蜂鳴器的一端接電源，另一端通過(guò)一個(gè)PNP三極管和單片機(jī)的P2^4口相連。

5）鍵盤(pán)輸入控制電路。這部分電路主要是用來(lái)設(shè)置溫度的臨界值，一共采用了4個(gè)獨(dú)立按鍵K1、K2、K3、K4，長(zhǎng)按K1鍵進(jìn)入溫度設(shè)置界面，K2是移位按鍵，按一下閃爍的光標(biāo)會(huì)左移一位，這時(shí)候?qū)?yīng)的數(shù)字就可以更改和設(shè)置了，K3和K4是加減按鍵，當(dāng)光標(biāo)移動(dòng)到相應(yīng)位置時(shí)，按K3和K4可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字的加和減，溫度設(shè)置好之后按K1鍵返回溫度顯示狀態(tài)。電路中4個(gè)按鍵分別和單片機(jī)的P3^4、P3^5、P3^6、P3^7四個(gè)接口相連。另一端接地。電路如圖3所示。

圖3 鍵盤(pán)控制輸入電路

2 單片機(jī)溫度采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言編程，整個(gè)程序?qū)崿F(xiàn)模塊化，包括以下子程序：初始化子程序、按鍵子程序、顯示子程序、溫度采集子程序、報(bào)警子程序。主程序主要完成子程序和子函數(shù)的調(diào)用，實(shí)現(xiàn)溫度的顯示和處理。程序流程為：

開(kāi)始→初始化→臨界值設(shè)定→讀取DS18B20數(shù)據(jù)→數(shù)據(jù)顯示→與臨界值比較（如果高于臨界值則進(jìn)入報(bào)警；低于臨界值無(wú)響應(yīng)）→返回。

3 結(jié)束語(yǔ)

DS18B20精度很高，可以達(dá)到0.1攝氏度以內(nèi)，比較大的測(cè)溫范圍也完全可以達(dá)到一般應(yīng)用場(chǎng)合的要求，因此此系統(tǒng)應(yīng)用還是比較廣泛的，另外此系統(tǒng)可以進(jìn)行擴(kuò)展，增加更多的模塊控制，比如可以增加溫度調(diào)節(jié)功能，當(dāng)溫度帶到一定數(shù)值時(shí)由單片機(jī)的一個(gè)管腳輸出信號(hào)控制外部溫度控制電路，從而達(dá)到調(diào)節(jié)和控制溫度的作用，本系統(tǒng)功能齊全，運(yùn)行可靠，完全可以實(shí)現(xiàn)各種場(chǎng)合對(duì)于溫度采集和調(diào)控的要求。

參考文獻(xiàn)

[1]胡漢才.單片機(jī)原理及系統(tǒng)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2002：28-38.

[2]樓然苗，李光飛.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.

[3]方慶山，汪玉.基于STC89C52單片機(jī)的靜脈輸液監(jiān)控系

統(tǒng)[J].

[4]康華光.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2006.

[5]趙躍齊，馬瑞卿，梁貴毅，等.基于單片機(jī)C8051F的智能溫控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制.endprint

摘 要 在現(xiàn)實(shí)生活中，電器或者實(shí)驗(yàn)中很多地方都要將溫度顯示出來(lái)，因此溫度的采集和顯示應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本設(shè)計(jì)是事物或者周?chē)h(huán)境溫度的采集和顯示，系統(tǒng)的核心控制器件是AT89S52單片機(jī)，溫度的采集器件是DS18B20，它可以采集溫度值并將信號(hào)傳遞給單片機(jī)，可以設(shè)置預(yù)設(shè)值，由按鍵控制，如果超過(guò)預(yù)設(shè)值則由蜂鳴器報(bào)警，再由數(shù)碼管或者液晶顯示器顯示輸出。

關(guān)鍵詞 單片機(jī)；溫度采集；設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP212 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）17-0028-01

在實(shí)際的工程系統(tǒng)應(yīng)用中，有很多需要將環(huán)境或者室內(nèi)的溫度實(shí)時(shí)的顯示出來(lái)，而且很多地方對(duì)溫度有特定的要求，因此一個(gè)價(jià)格低廉、準(zhǔn)確度高的數(shù)字溫度采集和檢測(cè)裝置至關(guān)

重要。

1 單片機(jī)溫度采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)一共分為5個(gè)部分：主控電路、溫度采集電路、顯示電路、報(bào)警電路、按鍵輸入控制電路。

1）主控電路。AT89S52單片機(jī)是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K系統(tǒng)可編程FLASH存儲(chǔ)器。它是Atmel公司使用高密度非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，是80c51單片機(jī)的升級(jí)版，新增ISP下載功能，多一個(gè)定時(shí)器T2，中斷多2個(gè)，RAM和ROM都有所增加，在掉電和指針?lè)矫娑加兴倪M(jìn)。與80c51單片機(jī)指令和引腳完全兼容。性能比51要好，而且價(jià)格與51相當(dāng)。外圍加上復(fù)位電路和晶振電路組成單片機(jī)最小系統(tǒng)，用作本系統(tǒng)的主控電路。電路中晶振的2個(gè)管腳分別連接單片機(jī)的XTAL1和XTAL2，復(fù)位電路連到RST管腳。電路圖如圖1所示。

圖1 主控電路

2）溫度采集電路。本系統(tǒng)的溫度采集電路的核心元器件是數(shù)字溫度計(jì)DS18B20。DS18B20是達(dá)拉斯公司生產(chǎn)的一款可編程分辨率的單總線數(shù)字溫度計(jì)。該器件的特點(diǎn)是連接簡(jiǎn)單，只通過(guò)一個(gè)單線接口發(fā)送或者接收信息，因此DS18B20只需要一根連接線就可以完成它與單片機(jī)的連接。方便簡(jiǎn)單。另外DS18B20的測(cè)溫范圍是—55到+125攝氏度。完全可以滿足一般性的應(yīng)用。DS18B20可以直接將模擬溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送到中央處理器當(dāng)中，中間不需要AD轉(zhuǎn)換器件，方便快捷，降低成本，減少電路復(fù)雜性。得到廣泛應(yīng)用。電路圖如圖2所示。

圖2 溫度采集電路

3）顯示電路。本系統(tǒng)的顯示電路采用的是4位一體數(shù)碼管，精確到小數(shù)點(diǎn)后一位，當(dāng)然我們也可以將數(shù)碼管換成1602或者12864液晶，原理是一樣的，在顯示電路中4位一體數(shù)碼管段選連接排阻和單片機(jī)的P0口相連，位選通過(guò)4個(gè)PNP三極管與單片機(jī)P2^0、P2^1、P2^2、P2^3四個(gè)PO口相連。

4）報(bào)警電路。報(bào)警電路采用我們常用的蜂鳴器就可達(dá)到效果，這部分電路的主要作用是在需要設(shè)定溫度臨界值的應(yīng)用當(dāng)中，如果溫度超過(guò)臨界值那么蜂鳴器會(huì)自動(dòng)報(bào)警。報(bào)警電路中蜂鳴器的一端接電源，另一端通過(guò)一個(gè)PNP三極管和單片機(jī)的P2^4口相連。

5）鍵盤(pán)輸入控制電路。這部分電路主要是用來(lái)設(shè)置溫度的臨界值，一共采用了4個(gè)獨(dú)立按鍵K1、K2、K3、K4，長(zhǎng)按K1鍵進(jìn)入溫度設(shè)置界面，K2是移位按鍵，按一下閃爍的光標(biāo)會(huì)左移一位，這時(shí)候?qū)?yīng)的數(shù)字就可以更改和設(shè)置了，K3和K4是加減按鍵，當(dāng)光標(biāo)移動(dòng)到相應(yīng)位置時(shí)，按K3和K4可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字的加和減，溫度設(shè)置好之后按K1鍵返回溫度顯示狀態(tài)。電路中4個(gè)按鍵分別和單片機(jī)的P3^4、P3^5、P3^6、P3^7四個(gè)接口相連。另一端接地。電路如圖3所示。

圖3 鍵盤(pán)控制輸入電路

2 單片機(jī)溫度采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言編程，整個(gè)程序?qū)崿F(xiàn)模塊化，包括以下子程序：初始化子程序、按鍵子程序、顯示子程序、溫度采集子程序、報(bào)警子程序。主程序主要完成子程序和子函數(shù)的調(diào)用，實(shí)現(xiàn)溫度的顯示和處理。程序流程為：

開(kāi)始→初始化→臨界值設(shè)定→讀取DS18B20數(shù)據(jù)→數(shù)據(jù)顯示→與臨界值比較（如果高于臨界值則進(jìn)入報(bào)警；低于臨界值無(wú)響應(yīng)）→返回。

3 結(jié)束語(yǔ)

DS18B20精度很高，可以達(dá)到0.1攝氏度以內(nèi)，比較大的測(cè)溫范圍也完全可以達(dá)到一般應(yīng)用場(chǎng)合的要求，因此此系統(tǒng)應(yīng)用還是比較廣泛的，另外此系統(tǒng)可以進(jìn)行擴(kuò)展，增加更多的模塊控制，比如可以增加溫度調(diào)節(jié)功能，當(dāng)溫度帶到一定數(shù)值時(shí)由單片機(jī)的一個(gè)管腳輸出信號(hào)控制外部溫度控制電路，從而達(dá)到調(diào)節(jié)和控制溫度的作用，本系統(tǒng)功能齊全，運(yùn)行可靠，完全可以實(shí)現(xiàn)各種場(chǎng)合對(duì)于溫度采集和調(diào)控的要求。

參考文獻(xiàn)

[1]胡漢才.單片機(jī)原理及系統(tǒng)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2002：28-38.

[2]樓然苗，李光飛.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.

[3]方慶山，汪玉.基于STC89C52單片機(jī)的靜脈輸液監(jiān)控系

統(tǒng)[J].

[4]康華光.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2006.

[5]趙躍齊，馬瑞卿，梁貴毅，等.基于單片機(jī)C8051F的智能溫控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制.endprint