基于AT89S52單片機的自動溫度測量報警系統設計

孔燦斐?班戈?歐陽偉華?李蕭蕭

摘 要：溫度的測量和控制在日常生活中有著重要的意義。本系統以AT89S52單片機為核心，集成電路溫度傳感器DS18B20為測溫器件，LED數碼管為顯示器件的溫度測量報警系統。該系統測溫精度高，且具有對溫度進行實時監控以及超過預先設定值報警的功能，系統整體設計簡單實用、性能可靠，具有一定的應用價值，可推廣性高。

關鍵詞：溫度測量報警；AT89S52；DS18B20；LED數碼管

1. 引言

隨著科學技術水平的不斷進步和發展，溫度作為一個非常重要的物理量在冶金、水泥、玻璃、電力工業、機械制造、醫藥等眾多領域都需要被涉及到，而且這些行業對于溫度檢測的要求越來越高。隨著對溫度的研究也衍生出了各種各樣的溫度傳感器。與此同時，信息科學和微電子技術的快速發展也給人們的生產、生活帶來了一個巨大的飛躍，使社會更加自動化和智能化給數以百萬計的用戶帶來方便。以此為構想來設計溫度測量報警系統能更貼近人們的生活，也可以更加精準的控制溫度的變化。

2. 系統結構與工作原理分析

本系統需要先利用鍵盤設定溫度報警的范圍，然后利用傳感器將溫度轉換為電學量，經單片機處理后將設定溫度以及實時溫度顯示在數碼管上，在溫度達到報警溫度臨界點時報警系統進行報警，對操作員給以提醒。系統采用高精度溫度傳感器DS18B20作為溫度測量設備的測溫器件。DS18B20內部集成半導體溫度傳感器和信號處理電路，輸出為模擬電壓信號。主控部件采用AT89S52單片機，該單片機不需要燒寫器，只需借助PC并口輸出和簡單的下載電路，便可以通過串行方式將程序寫入。除此之外下載電路在系統中也可以設計，可以在任何時候對單片機軟件進行修改而沒有任何硬件的變化。為了實現溫度的實時顯示，設計采用晶體管顯示設備。將LED燈和蜂鳴器報警指示器作為報警指示裝置。系統電路圖如下圖所示：

3. 系統硬件的設計

3.1 單片機AT89S52系統設計

AT89S52作為低功耗，高性能的CMOS 8位單片機，其具有8K系統可編程Flash 存儲器，該器件由ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，包括MCS-51指令系統及80C51引腳結構，并且芯片內集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，片上Flash允許程序存儲器在系統里編程，亦適于常規編程器。AT89S52支持兩種軟件可選

擇節電模式。空閑模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數器、串口、中斷繼續工作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止

3.2 溫度傳感器DS18B20系統設計

DS18B20測量溫度范圍為 -55°C～+125°C，在-10～+85°C范圍內，精度為±0.5°C。DS18B20可以通過程序設定9～12位的分辨率，此外用戶設定的報警溫度會存儲在EEPROM中，掉電后依然保存，不會丟失。

3.3 LED數碼管顯示系統設計

本次設計采用4位共陽極LED數碼管從P14，P15，P16，P17串口輸出段碼。用PNP三極管進行驅動，當相應的端口變成低電平時，驅動相應的三極管會導通，驅動三極管給數碼管相應的位供電，這時只要P0口送出數字的顯示代碼，數碼管就能正常顯示數字。

3.4 報警電路設計

在報警電路中添加一個PNP三極管驅動，將基極接單片機P11口，當端口變成低電平時，驅動三極管會導通，VCC電壓加載到蜂鳴器使其發聲報警且發光二極管亮。

4. 系統軟件設計

為了更方便于程序的修改，系統的設計流程模塊包括溫度采集、A/D轉換、數據處理、報警輸出四個部分。溫度的采集所用到的器件是溫度傳感器DS18B20，而A/D轉換功能和報警輸出功能是用單片機進行控制的，再然后數據處理部分是在單片機接收A/D轉換器送來的數據之后并在其內部進行并完成的，其給出的結果將會決定報警輸出模塊是否需要進行工作。具體的工作流程如下所述：設定一個報警溫度限定值，然后DS18B20就會采集溫度，并且將溫度信號轉換為電信號，A/D轉換則是對線性放大后的模擬電信號進行A/D轉換，并進而成為單片機可以處理的數字信號，單片機對該數字信號進行分析然后將分析結果送至報警輸出電路中，然后報警輸出電路就會根據該分析結果做出相應的反應。整個過程的流程圖如左圖

所示。

5.結束語

本次研究設計的溫度測量自動報警系統核心圍繞AT89S52單片機展開，整個系統由構造簡單、成本較低的中央處理單元與外圍擴展模塊組合而成，并且具有在-55℃～+125℃的范圍內工作的良好性能。該溫度控制系統與傳統裝置相比，具有主機接口簡單、結構靈活、調試方便等特點，最突出的是修改調試方面，只需在工作前設定一個報警臨界值，就可以運用在溫度傳感器量程內的各個領域，經過大量實驗數據表明這種測溫系統轉換速度快、精度高，是具有設計新穎的創新型溫控系統。

參考文獻

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