基于單片機的多路溫度采集器設計

時永寶

摘 要：伴隨著時代的快速發(fā)展，智能將會成為今后的主流方向，按照設定好的思路，在特定的環(huán)境里自主工作，不需要人為的操控。在本次研究中，以STC89C51單片機作為核心控制器，用DS18B20溫度傳感器檢測溫度，當采集到的數(shù)值高于或低于預先設定值時，報警模塊進行反饋工作;待檢測的數(shù)值處理后，顯示時數(shù)據(jù)可以讀取到十分位。

關鍵詞：STC89C51單片機;DS18B20;1602液晶模塊

文章編號：2095-2163（2019）04-0301-03 中圖分類號：TP274.2 文獻標志碼：A

0 引 言

溫度采集器，嚴格地講，是由設定好的程序來控制傳感器的采集，用以表示實時溫度的簡易裝置。其優(yōu)勢在于輸入速度快、可靠性高和采集數(shù)據(jù)方便。利用單片機的儲存功能，溫度采集器反饋回的信息可以隨時儲存，并具有一定的自動報警能力。溫度采集器易于制作，不僅能單獨使用，還可以和其它設備結(jié)合使用，結(jié)合后可以實現(xiàn)自動化管理。

選取STC89C51作為控制的核心芯片，因其具有擦寫功能，擦寫次數(shù)可達1000次。STC89C51是集成芯片，集成了中央處理器、數(shù)據(jù)存儲器等，同時還具有編寫性能，結(jié)合相應工具，可以下載程序到51芯片中，省去一些環(huán)節(jié)，從而降低成本。選擇51芯片為控制單元，因為其性價比高，容易買到[1]。

1 系統(tǒng)硬件設計

1.1 單片機的選擇

整個系統(tǒng)的神經(jīng)中樞是STC89C51單片機，用其指揮控制傳感器，進行溫度采集，便于達到仿真效果。結(jié)合控制器，設計采集溫度器的高溫與低溫報警系統(tǒng)，通過傳感器進行溫度檢測，當檢測到的溫度高于或低于設定值時，報警模塊出現(xiàn)反饋[4]。

1.2 溫度采集器電路設計

采用溫度傳感器DS18B20可以在任意環(huán)境和位置下，進行實時數(shù)據(jù)采集。然后將采集的數(shù)值輸送給控制單元，控制單元處理后，會得到一個比較穩(wěn)定的數(shù)據(jù)值，將其送入主控單元;主控單元對其處理分析后，將處理的數(shù)據(jù)送給顯示模塊。溫度采集器電路設計原理如圖1所示。

1.3 電源模塊設計

根據(jù)仿真要求，設計單片機傳感器的電壓為4.5 V，現(xiàn)實中可以利用電池供電。在多次的驗證后，最終得到的結(jié)果，符合最初的設定。使用電池供電，一是方便， 二是安全， 系統(tǒng)可在穩(wěn)定電壓范圍內(nèi)進行工作。

1.4 顯示模塊選擇

選擇工業(yè)字符型液晶LCD1602顯示，可以給系統(tǒng)提供一個標準的LCD驅(qū)動接口，按照仿真要求進行操作，從而控制實時顯示。結(jié)合上述觀點，選用工業(yè)字符型液晶完成模擬仿真，物盡其用。

1.5 傳感器模塊選擇

根據(jù)此設計而使用數(shù)字溫度傳感器，由于其性價比高，能夠更加清晰地反應采集到的實時溫度數(shù)值;還可以較為直觀的得到測量后的數(shù)值;通過相關的轉(zhuǎn)換，從而完成設計的要求。傳感器理想狀態(tài)可以選取2種供電方式，一是數(shù)據(jù)總線供電方式，二是外部供電;結(jié)合實際情況，仿真設計采用的是后者。電路總體構(gòu)思結(jié)合軟件仿真相對容易完成。溫度采集模塊的設計方案如圖2所示。

2 硬件單元模塊設計

2.1 主控制模塊

主控制模塊的設計相對來說比較簡單，其遵循尾重原則，用來協(xié)調(diào)各個模塊之間的聯(lián)系，從而完成各個模塊之間的連接，如圖3所示。

2.2 液晶顯示模塊

根據(jù)仿真需求，選擇工業(yè)字符型液晶顯示，數(shù)據(jù)口與單片機P1端口相連接，控制鍵與單片機的RS、RW相連接。溫度采集器報警模塊。如果有報警可以通過顯示模塊查看報警信息，且具有聲光報警功能。即采集溫度高于或低于設定值時，出現(xiàn)報警反饋。傳感器可以精準地檢測到溫度的十分位，并具有斷電儲存數(shù)據(jù)功能;人性的智能化的按鍵設置，使得其具有連加、減功能。LCD1602液晶能同時顯示4個溫度W1、W2、W3、W4并3 s后自動循環(huán)切換到溫度W5、W6、W7、W8顯示，如圖4所示。

2.3 報警器電路

報警電路具有聲光反饋效果，即采集的溫度數(shù)值高于設定溫度數(shù)值時，高溫報警，二極管閃爍;采集的溫度數(shù)值低于設定的溫度數(shù)值時，低溫報警，二極管不發(fā)光。蜂鳴器與發(fā)光二極管兩者互相結(jié)合，形成的反饋效果，更加直觀地反映出報警的情況。

3 系統(tǒng)軟件設計

軟件設計分為2塊—主程序和子程序，為了使程序簡潔，采用側(cè)重主程序與子程序輔助的原則，從而有效地完成仿真，調(diào)用的子程序分別是DS18B20溫度采集模塊、顯示模塊、報警模塊。溫度傳感器在檢測到實時數(shù)據(jù)時，把數(shù)值送給芯片，芯片進行判斷處理，通過顯示模塊顯示，然后對采集的數(shù)據(jù)進行存儲，掉電時采集數(shù)據(jù)不會丟失。報警程序的聲光反饋，更加直觀地顯示出報警的情況，當采集的溫度數(shù)值大于或者小于設定數(shù)值時，出現(xiàn)報警反饋，流程如圖5所示。

4 結(jié)束語

對不同地點（封閉或開放環(huán)境）進行溫度采集，采集數(shù)值達到上限和下限時進入報警反饋，報警反饋時，溫度數(shù)值顯示可以精確到十分位，且系統(tǒng)整體具有防掉電，自我數(shù)據(jù)保存功能。數(shù)據(jù)讀取方便;仿真中還增加了連加、減功能。利用顯示模塊的特點，可以看到采集的溫度數(shù)值的實施情況。在教室、宿舍、操場不同地點不同時間進行測試，在測試地點選取一個固定位置，打開仿真軟件，進行數(shù)據(jù)讀取，先讀取實際值，然后根據(jù)實際值設定相對的最高和最低報警參數(shù)，以便于實驗快速地進行。測試結(jié)果顯示可以完成高溫報警及發(fā)光二級管閃爍，低溫只報警，二極管不閃爍的功能，從而實現(xiàn)溫度采集的功能。

參考文獻

[1]郭惠，吳迅. 單片機C語言程序設計完全自學手冊[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2008.

[2]賈振國. DS18B20及高精度溫度測量的實現(xiàn)[J]. 電子技術(shù)應用，2000， 26（1）：58-59.

[3]周月霞， 孫傳友. DS18B20硬件連接及軟件編程[J]. 傳感器世界，2001 （12）：25-29.

[4]楊恢先，黃輝光. 單片機原理及應用[M]. 北京：人民郵電出版社，2006.

[5]楊麗君. AT89C51單片機控制的多路溫度檢測系統(tǒng)[M]. 自動化與儀表，2000， 15（3）：66-68.