基于單片機的水溫控制及報警系統(tǒng)設計

文/魯放　曹舒晨

社會生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，溫度成為了人們生產(chǎn)和生活領域發(fā)展重要的環(huán)境影響因素，因此，對溫度進行有效的采集并準確的測量和處理對工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展具有非常重要的作用。在對水溫進行采集和測量過程中需要得到及時的反饋，這樣才能獲得有效的水溫控制數(shù)據(jù)。根據(jù)以上因素的影響，本文設計了一款單片機的水溫控制及報警系統(tǒng)，并采用STC89C52單片機以及數(shù)字溫度設計DS18B20，以此設計可以使溫度的采集更加的便捷，從而使水溫控制在合理的范圍之內(nèi)，一旦超出設置范圍就會實現(xiàn)自動報警。

1　設計思路

在當前的市場上具有多種單片機水溫測量的相關儀器，但是由于其具有較高的技術性，使用的成本也相對較高，因此，設計出一款成本相對較低并且容易操作的控制及報警系統(tǒng)是當前促進各個領域發(fā)展的重要任務，這樣可以使水溫控制和報警被廣泛的應用，實現(xiàn)各個領域的快速發(fā)展。隨著微機技術更加快速的發(fā)展，單片機在各個領域得到了廣泛的應用，在實際應用中具有功能強大的特點，在設計的過程中可以利用單片機與溫度監(jiān)測相結合的方式使單片機的相關功能更加的強大，需要選擇準確的元件，實現(xiàn)系統(tǒng)各個元件之間配合的更加科學合理，達到單片機穩(wěn)定運行的目的。實際設計中包括以下方面：首先，單片機的選擇，選擇合適的單片機能夠保證系統(tǒng)經(jīng)濟穩(wěn)定的運行，在眾多單片機類型中本次設計是以STC89C52類型的單片機為主，此單片機是一種低功耗且高性能的CMO58位的處理器，一共有四組1/0口以及三個定時器，有8位CPU和K可編程的Flash存儲器。STC89C52使用的是專業(yè)的MCS-51內(nèi)核，與傳統(tǒng)的51具有較大的創(chuàng)新，并且極大的縮小的系統(tǒng)的體積，使單片機的運行成本降低。其次，單片機水溫傳感器的設計。本次設計采用DS18B20溫度傳感器，主要運用的是數(shù)字化測量技術，能夠將連續(xù)的溫度以不連續(xù)和離散數(shù)字的形式來顯示，具有一定的抗干擾形式，測量范圍更廣且分辨率更高。最后，水溫報警系統(tǒng)的選擇是非常重要的環(huán)節(jié)，本次設計選擇的是STC89C52單片機中原有的蜂鳴器，通過對此模塊的設計能夠將單片機內(nèi)部的具體參數(shù)進行準確的設計，從而使系統(tǒng)的蜂鳴器能夠實現(xiàn)自動的開啟和關閉，發(fā)出準確的報警信號。單片機內(nèi)部自帶的揚聲器功能，既可以滿足單片機系統(tǒng)功能的實現(xiàn)，同時也可以有效的降低單片機的體積，達到系統(tǒng)在多功能和低成本的狀態(tài)下進行穩(wěn)定的運行。

2　系統(tǒng)總體結構設計

整個系統(tǒng)在設計的過程中起到主要作用的是單片機的主控芯片，水溫檢監(jiān)測和報警部分設計時，單片機主控芯片就相當于人類的大腦，能夠對系統(tǒng)中的元件進行控制，在系統(tǒng)中所有相關元件的信息需要反饋給單片機，從而使單片機做出準確的判斷和處理，使系統(tǒng)中相關的功能被激活。單片機水溫采集主要是利用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，此數(shù)字傳感器對單片機水溫的監(jiān)測主要是通過其內(nèi)部的高低溫度系數(shù)晶振的震蕩頻率和與統(tǒng)外界溫度變化情況到的對比而發(fā)出相應的報警信息，從而對計數(shù)進行統(tǒng)計，將計數(shù)的結果反饋到相應的技術單位，技術單位和部門對相應的數(shù)據(jù)信息進行處理，以此進行多次的操作，從而得到與監(jiān)測溫度具有相似性的數(shù)據(jù)值，然后寄存到系統(tǒng)內(nèi)部的溫度寄存器中。在對系統(tǒng)中報警揚聲器的設置時，需要通過將單片機內(nèi)部軟件的程序進行科學的設計，并將水溫的上限和下限進行設置，當系統(tǒng)中水溫監(jiān)測的溫度超過監(jiān)測范圍時，蜂鳴器就會發(fā)出警告信號，與此同時LCD就不會顯示數(shù)值。溫度傳感器針對單片機系統(tǒng)運行周圍的環(huán)境進行準確的測量，并將監(jiān)測的數(shù)據(jù)信息轉化成信號，從而將溫度測量的具體數(shù)值傳遞到單片機，溫度傳感器和單片機之間的連接主要是由一根端口導線與系統(tǒng)的中央處理器進行通信，并采用單片機系統(tǒng)提示的電源連接方式，其中通信方式需要遵循單片機內(nèi)部運行的結構原則進行，確保單片機對水溫進行處理，并將內(nèi)部程序設置成測量溫度后顯示在LCD顯示屏上，工作人員可以更加監(jiān)測到的溫度對相關的數(shù)據(jù)進行及時有效的處理。與此同時，單片機傳遞給LCD顯示屏的溫度測量數(shù)據(jù)值和內(nèi)部軟件的設置需要與溫度值的上限和下限進行比較，如果測量的溫度值不在監(jiān)測的范圍之內(nèi)，那么系統(tǒng)就會及時的發(fā)出指令，并反饋給蜂鳴器，以此來實現(xiàn)報警系統(tǒng)操作，這時LCD顯示屏中會終止顯示溫度數(shù)據(jù)監(jiān)測值，相關工作人員可以根據(jù)報警系統(tǒng)的提示，對相關的工作作出積極的調(diào)整，并將溫度進行及時的調(diào)整，將單片機的命令做復位處理，這樣整個系統(tǒng)就可以再次進入正常運行的狀態(tài)。對此系統(tǒng)進行設計中主要考慮的是能夠實現(xiàn)對溫度的及時有效控制和監(jiān)測，從而達到對單片機進行實時監(jiān)控的目的。

3　結束語

基于單片機的水溫控制及報警系統(tǒng)設計在實際生活應用的范圍越來越廣泛，并起到了顯著的作用，通過本文的設計可以實現(xiàn)系統(tǒng)相關模塊的應用要求，并達到了預期的設計效果，對各個領域企業(yè)的發(fā)展具有一定的促進作用。