基于STC89C52單片機(jī)的溫度監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真

金洪吉 朱清龍

摘要：在生活中溫度是一個(gè)十分重要的參數(shù)。能夠有效的監(jiān)控溫度，是非常重要的。監(jiān)控家用電器的溫度，可以大大減少火災(zāi)發(fā)生的情況，保障生命安全，減少財(cái)產(chǎn)損失。監(jiān)控溫棚溫度，可以減少農(nóng)植物的死亡，保證農(nóng)作物的收成。監(jiān)控病人的體溫，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)的感冒的早期特征，預(yù)防病情惡化。因此設(shè)計(jì)一個(gè)溫度報(bào)警系統(tǒng)是十分有必要的。本文主要介紹了一個(gè)基于STC89C52單片機(jī)的溫度報(bào)警系統(tǒng)，利用STC89C52單片機(jī)開發(fā)溫度報(bào)警系統(tǒng)的過程，重點(diǎn)是單片機(jī)和傳感器的硬件連接。溫度報(bào)警器系統(tǒng)內(nèi)的軟件編程以及各模塊系統(tǒng)流程進(jìn)行了詳盡分析，對(duì)各部分的電路也一一進(jìn)行了介紹，該系統(tǒng)可以方便的實(shí)現(xiàn)溫度采集和顯示，并可根據(jù)需要設(shè)定報(bào)警溫度。

Abstract： In the life， the temperature is a very important parameter. It is very important to effectively monitor the temperature. To monitor the temperature of the household electrical appliances can greatly reduce the fire， ensure the safety of life and reduce property loss. To monitor the greenhouse temperature can reduce the death of agriculture plants and guarantee harvest. To monitor the patients' body temperature can found the early characteristics of cold in time and prevent deterioration. So， it is very necessary to design a temperature alarm system. This paper mainly introduces a temperature alarm system which based on STC89C52 single-chip microcomputer， the development process of temperature alarm system by using STC89C52 single-chip and the hardware connection of the single chip microcomputer and sensor. This paper detailedly analyzes the software programming and the system process of each module in the temperature alarm system and introduces the circuits one by one. The system can easily realize temperature acquisition and display， and it can set alarm temperature according to the need.

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；溫度控制；STC89C52；DS18B20

Key words： single-chip；temperature control；STC89C52；DS18B20

中圖分類號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2016）05-0133-02

0 引言

本文將介紹以STC89C52單片機(jī)為控制器，以DS18B20為傳感器，以LED為顯示器，以按鍵為輸入設(shè)備，以5號(hào)電池為電源，以蜂鳴器和報(bào)警燈為報(bào)警裝置，構(gòu)成的數(shù)字溫度控制系統(tǒng)。該設(shè)計(jì)的控制器STC89C52單片機(jī)常見，軟件編程的自由度大，可通過編程實(shí)現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制，體積小，安裝方便；傳感器DS18B20測(cè)量精度高，可以精確到0.1℃；4節(jié)干電池供電使系統(tǒng)的抗干擾性得到加強(qiáng)，不會(huì)受到來自電網(wǎng)的不穩(wěn)定電流的的干擾，方便攜帶，可以干燥的任何地方進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)；本系統(tǒng)可以做其他系統(tǒng)的擴(kuò)展系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

數(shù)字溫度報(bào)警系統(tǒng)的組成部分有：電源電路、測(cè)溫電路、報(bào)警電路、STC89C52單片機(jī)、LED顯示電路、輸入電路.DS18B20實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度，將數(shù)據(jù)送到單片機(jī)處理。單片機(jī)上電后數(shù)碼管顯示當(dāng)前的環(huán)境溫度，可通過按鍵設(shè)定需要的上下限報(bào)警溫度。當(dāng)檢測(cè)到的溫度高于或者低于設(shè)置的報(bào)警值的時(shí)候，蜂鳴器報(bào)警同時(shí)報(bào)警燈閃爍。如圖1。

1.1 AT89S52單片機(jī)簡(jiǎn)介

AT89S52是一種高性能CMOS8位微控制器，系統(tǒng)內(nèi)部具有8K可編程Flash存儲(chǔ)器。利用Atme1公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，能與工業(yè)80C5l產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。在單芯片上，擁有8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，能夠讓AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活性、超有效性的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，2位I/O口線，全雙工串行口，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。

1.2 溫度檢測(cè)電路

美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司將其推出的第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器命名為DS18B20，該傳感器具有抗干擾能力強(qiáng)、高性能、低功耗、微型化、易配微處理器等優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)囟戎苯愚D(zhuǎn)化為串行數(shù)字信號(hào)，便于處理。主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過3個(gè)步驟：初始化■ROM操作指令■存儲(chǔ)器操作指令。測(cè)量溫度區(qū)間可控制在-55℃～+125℃之間，檢查溫度的固有分辨率達(dá)到0.5℃，具有很高的適用性。測(cè)溫元器件DS18B20的仿真器件，Vcc電源引腳，GND接地引腳。DQ溫度信號(hào)輸送引腳，可與單片機(jī)引腳進(jìn)行直接相連。

1.3 顯示模塊電路

顯示采用四位數(shù)碼管顯示，輸出信號(hào)經(jīng)三極管8550放大，驅(qū)動(dòng)4位數(shù)碼管。當(dāng)位選打開時(shí)，送入相應(yīng)的段碼，則相應(yīng)的數(shù)碼管打開，關(guān)掉位選，打開另一個(gè)位選，送入相應(yīng)的段碼，則數(shù)碼管打開，而每次打開關(guān)掉相應(yīng)的位選時(shí)，時(shí)間間隔低于20ms，從人類視覺的角度上看，就仿佛是全部數(shù)碼管同時(shí)顯示的一樣。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)分為：數(shù)碼管顯示部分、溫度信號(hào)處理部分、按鍵設(shè)定報(bào)警溫度部分。每個(gè)部分在獨(dú)立完成各自的任務(wù)。其中，溫度信號(hào)處理程序：對(duì)溫度芯片送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)行判斷和顯示。數(shù)碼管顯示程序：向數(shù)碼管的顯示送數(shù)，控制系統(tǒng)的顯示部分。按鍵設(shè)定程序：可以設(shè)定低溫和高溫報(bào)警可精確到0.1℃。主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理DS18B20的測(cè)量的當(dāng)前溫度值，溫度測(cè)量周期是1s，也就是說只需1s就可以測(cè)量出溫度。通過調(diào)用讀溫度子程序把存入內(nèi)存儲(chǔ)中的整數(shù)部分與小數(shù)部分開分存放在不的的兩個(gè)單元中，然后通過調(diào)用顯示子程序顯示出來。

讀溫度子程序流程圖：讀溫度子程序的主要功能是從DS18B20中讀出溫度數(shù)據(jù)，移入溫度暫存器保存。其程序流程如圖2所示。

3 仿真與調(diào)試

AT89S52系列單片機(jī)在很多產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用。由于單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)涉及面很廣，在實(shí)際的應(yīng)用過程中需要投入大量的人力、物力和財(cái)力，一旦控制方案有誤，其相應(yīng)的開發(fā)設(shè)計(jì)也必然無用，導(dǎo)致投入成本的巨大浪費(fèi)。Proteus仿真軟件很好地解決了這些問題，它可以像 Prote1一樣繪制硬件原理圖并實(shí)現(xiàn)硬件調(diào)試，再與Keil C編程軟件進(jìn)行聯(lián)調(diào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制方案的驗(yàn)證。

控制系統(tǒng)功能是：在電源接通的后DS18B20將檢測(cè)環(huán)境溫度，將溫度數(shù)據(jù)傳給AT89S52，單片機(jī)將處理所得數(shù)據(jù)，將實(shí)時(shí)溫度值顯示在LED上。如果環(huán)境溫度超出正常溫度設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)將進(jìn)行聲光報(bào)警。同時(shí)可以按P2.0按鍵進(jìn)入菜單鍵，調(diào)整溫度的報(bào)警的上限值和下限值，按P2.1按鍵為自加1鍵，按P2.2按鍵為自減1鍵。

3.1 上限溫度測(cè)試

當(dāng)把上限溫度也設(shè)為30°C，當(dāng)環(huán)境等于或高于30°C時(shí)，數(shù)碼管顯示H 30.0，系統(tǒng)報(bào)警，LED燈D5將閃爍，同時(shí)蜂鳴器響。

3.2 下限溫度測(cè)試

把下限溫度設(shè)為10°C，當(dāng)環(huán)境等于或低于10°C時(shí)，數(shù)碼管顯示L 10.0，系統(tǒng)報(bào)警，LED燈D5將閃爍，同時(shí)蜂鳴器響。

4 結(jié)束語

本溫度報(bào)警器，通過單片機(jī)實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度傳感器DS18B20的狀態(tài)，并將DS18820得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。上電后數(shù)碼管顯示當(dāng)前的環(huán)境溫度，通過按鍵可設(shè)置高低溫報(bào)警值，當(dāng)檢測(cè)到的溫度高于設(shè)置的報(bào)警值的時(shí)候，蜂鳴器報(bào)警同時(shí)報(bào)警燈閃爍，溫度檢測(cè)精確到0.1℃。進(jìn)入設(shè)置界面后如果沒有鍵按下系統(tǒng)會(huì)在15s后自動(dòng)退出設(shè)置界面。由于采用了4節(jié)干電池供電使系統(tǒng)的抗干擾性得到加強(qiáng)。在軟件上，充分利用了STC89C52的系統(tǒng)資源，系統(tǒng)運(yùn)行流暢。體積小很方便攜帶。

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