基于STC89C52單片機的溫度監控報警系統設計和仿真

金洪吉 朱清龍

摘要：在生活中溫度是一個十分重要的參數。能夠有效的監控溫度，是非常重要的。監控家用電器的溫度，可以大大減少火災發生的情況，保障生命安全，減少財產損失。監控溫棚溫度，可以減少農植物的死亡，保證農作物的收成。監控病人的體溫，可以及時發現的感冒的早期特征，預防病情惡化。因此設計一個溫度報警系統是十分有必要的。本文主要介紹了一個基于STC89C52單片機的溫度報警系統，利用STC89C52單片機開發溫度報警系統的過程，重點是單片機和傳感器的硬件連接。溫度報警器系統內的軟件編程以及各模塊系統流程進行了詳盡分析，對各部分的電路也一一進行了介紹，該系統可以方便的實現溫度采集和顯示，并可根據需要設定報警溫度。

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.

關鍵詞：單片機；溫度控制；STC89C52；DS18B20

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

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）05-0133-02

0 引言

本文將介紹以STC89C52單片機為控制器，以DS18B20為傳感器，以LED為顯示器，以按鍵為輸入設備，以5號電池為電源，以蜂鳴器和報警燈為報警裝置，構成的數字溫度控制系統。該設計的控制器STC89C52單片機常見，軟件編程的自由度大，可通過編程實現各種各樣的算術算法和邏輯控制，體積小，安裝方便；傳感器DS18B20測量精度高，可以精確到0.1℃；4節干電池供電使系統的抗干擾性得到加強，不會受到來自電網的不穩定電流的的干擾，方便攜帶，可以干燥的任何地方進行溫度監測；本系統可以做其他系統的擴展系統。

1 系統硬件設計

數字溫度報警系統的組成部分有：電源電路、測溫電路、報警電路、STC89C52單片機、LED顯示電路、輸入電路.DS18B20實時檢測溫度，將數據送到單片機處理。單片機上電后數碼管顯示當前的環境溫度，可通過按鍵設定需要的上下限報警溫度。當檢測到的溫度高于或者低于設置的報警值的時候，蜂鳴器報警同時報警燈閃爍。如圖1。

1.1 AT89S52單片機簡介

AT89S52是一種高性能CMOS8位微控制器，系統內部具有8K可編程Flash存儲器。利用Atme1公司高密度非易失性存儲器技術制造，能與工業80C5l產品指令和引腳完全兼容。在單芯片上，擁有8位CPU和在系統可編程Flash，能夠讓AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活性、超有效性的解決方案。AT89S52具有以下標準功能：8k字節Flash，256字節RAM，2個數據指針，2位I/O口線，全雙工串行口，三個16位定時器/計數器，一個6向量2級中斷結構，片內晶振及時鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態邏輯操作，支持2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。

1.2 溫度檢測電路

美國DALLAS半導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、高性能、低功耗、微型化、易配微處理器等優勢，能夠將溫度直接轉化為串行數字信號，便于處理。主機控制DS18B20完成溫度轉換必須經過3個步驟：初始化■ROM操作指令■存儲器操作指令。測量溫度區間可控制在-55℃～+125℃之間，檢查溫度的固有分辨率達到0.5℃，具有很高的適用性。測溫元器件DS18B20的仿真器件，Vcc電源引腳，GND接地引腳。DQ溫度信號輸送引腳，可與單片機引腳進行直接相連。

1.3 顯示模塊電路

顯示采用四位數碼管顯示，輸出信號經三極管8550放大，驅動4位數碼管。當位選打開時，送入相應的段碼，則相應的數碼管打開，關掉位選，打開另一個位選，送入相應的段碼，則數碼管打開，而每次打開關掉相應的位選時，時間間隔低于20ms，從人類視覺的角度上看，就仿佛是全部數碼管同時顯示的一樣。

2 系統軟件設計

控制系統分為：數碼管顯示部分、溫度信號處理部分、按鍵設定報警溫度部分。每個部分在獨立完成各自的任務。其中，溫度信號處理程序：對溫度芯片送過來的數據進行處理，進行判斷和顯示。數碼管顯示程序：向數碼管的顯示送數，控制系統的顯示部分。按鍵設定程序：可以設定低溫和高溫報警可精確到0.1℃。主程序的主要功能是負責溫度的實時顯示、讀出并處理DS18B20的測量的當前溫度值，溫度測量周期是1s，也就是說只需1s就可以測量出溫度。通過調用讀溫度子程序把存入內存儲中的整數部分與小數部分開分存放在不的的兩個單元中，然后通過調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中讀出溫度數據，移入溫度暫存器保存。其程序流程如圖2所示。

3 仿真與調試

AT89S52系列單片機在很多產品中得到了廣泛的應用。由于單片機應用技術涉及面很廣，在實際的應用過程中需要投入大量的人力、物力和財力，一旦控制方案有誤，其相應的開發設計也必然無用，導致投入成本的巨大浪費。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現硬件調試，再與Keil C編程軟件進行聯調，實現對控制方案的驗證。

控制系統功能是：在電源接通的后DS18B20將檢測環境溫度，將溫度數據傳給AT89S52，單片機將處理所得數據，將實時溫度值顯示在LED上。如果環境溫度超出正常溫度設定值時，系統將進行聲光報警。同時可以按P2.0按鍵進入菜單鍵，調整溫度的報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 上限溫度測試

當把上限溫度也設為30°C，當環境等于或高于30°C時，數碼管顯示H 30.0，系統報警，LED燈D5將閃爍，同時蜂鳴器響。

3.2 下限溫度測試

把下限溫度設為10°C，當環境等于或低于10°C時，數碼管顯示L 10.0，系統報警，LED燈D5將閃爍，同時蜂鳴器響。

4 結束語

本溫度報警器，通過單片機實時檢測溫度傳感器DS18B20的狀態，并將DS18820得到的數據進行處理。上電后數碼管顯示當前的環境溫度，通過按鍵可設置高低溫報警值，當檢測到的溫度高于設置的報警值的時候，蜂鳴器報警同時報警燈閃爍，溫度檢測精確到0.1℃。進入設置界面后如果沒有鍵按下系統會在15s后自動退出設置界面。由于采用了4節干電池供電使系統的抗干擾性得到加強。在軟件上，充分利用了STC89C52的系統資源，系統運行流暢。體積小很方便攜帶。

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