單片機控制的數字式多功能溫度計

溫度測量涉及各個領域，傳統的測溫儀器如酒精溫度計、水銀溫度計等都需人工手動測量，這就使其在高溫、高壓、有毒等特殊場合的應用受到限制。因此，實現測溫自動化十分重要。

本文基于單片機的最小系統，設計了集溫度測量、恒溫提示和火災報警功能于一體的多功能測溫系統。該系統既可以滿足普通場合的使用，又可以滿足特殊場合的需求。

一、系統結構及原理

系統采用模塊化設計，按功能劃分為若干子功能模塊，系統結構框圖如圖1所示。

系統采用單片機作為主控制器，并結合溫度傳感器、報警裝置、LED指示燈和LED數碼管實現溫度的測量、高溫火災報警、恒溫提示和溫度顯示等功能。系統利用熱敏電阻傳感器的阻值隨溫度變化的原理制成，通過測量不同點的溫度來判斷是否恒溫，并在非恒溫的情況下結合溫度高低判斷是否需要啟動火災報警裝置。

二、主要元器件

由結構框圖可以看出，該系統主要由控制模塊、溫度測量模塊、A/D轉換模塊、恒溫判斷模塊、報警模塊和LED驅動及顯示模塊組成，需要選用各種元件實現這些模塊的功能，使系統達到預期的設計目的。下面就一些主要元件進行簡單介紹。

AT89C51：該單片機功能多、能耗低，適合作為系統的控制元件，完成系統的邏輯判斷以及溫度的換算。實物如圖2所示。

熱敏式溫度傳感器：該元件是利用阻值隨溫度變化而制成的一種傳感器，具有電阻溫度系數大、阻值與溫度變化呈近似線性關系、靈敏度高等特點。溫度測量范圍為-50℃～350℃，適合作為系統的測溫元件。實物如圖3所示。

ADC0809：該元件是一個模數轉換元件，即將測溫元件所測得的模擬量轉換成單片機可以識別的數字量，供單片機進行后續處理。

此外，系統還采用蜂鳴器、門電路、LED數碼顯示器等元件。

三、工作原理

系統采用5個溫度傳感器，分別置于5處，如圖4所示。

圖4中的RTx（x=0，1，2，3，4）為溫度傳感器，其中RT0用于溫度測量，即RT0所測值將用于數碼管顯示和高溫判斷；其他的溫度傳感器用于恒溫判斷和報警判斷（非恒溫的情況下，5個傳感器所測值是不同的，這也符合火災發生的情況，即火災時各處的溫度是不相等的）。

RT0在不同溫度下阻值不同，即在測量電路中RT0兩端電壓不同，通過A/D轉換模塊，將該電壓值轉換成數字量，單片機根據該量可求得實際的溫度值，然后驅動LED驅動及顯示模塊將當前溫度值顯示出來；通過比較RTx之間的測量值，判斷所測區域是否恒溫，并通過LED指示燈顯示當前狀態。

若所測區域不處于恒溫，且所測溫度達到預設火災報警溫度時，則觸發報警裝置發出聲光警報。

單片機控制的數字式多功能溫度計以數字方式輸出，簡單易讀，測量效率高，彌補了傳統溫度測量方法的不足，實現了多功能溫度測量的無人化、自動化以及數字化。

（指導老師：陳楊楊）