基于51單片機的溫度采集系統設計

吳迎春 曾利霞

【摘? 要】論文利用AT89C51單片機和DS18B20溫度傳感器設計了一款能夠實現對環境溫度進行實時采集并當環境溫度超過設定值時進行自動報警的溫度采集系統。論文使用Proteus對電路進行仿真，得到溫度采集系統的仿真電路圖，按照電路圖焊接完成硬件電路，并對硬件電路進行調試。調試結果表明：該系統能實時顯示環境溫度，溫度采集范圍為-55～+120℃，溫度測量精度可以達到0.1℃;可以根據用戶需求設定溫度上下限，當環境溫度超出設定值時，系統能進行聲光報警。該溫度采集系統性能可靠、成本低廉、使用便捷。

【Abstract】This paper uses AT89C51 single chip microcomputer and DS18B20 temperature sensor to design a temperature acquisition system which can realize real-time acquisition of environmental temperature and alarm automatically when the environmental temperature exceeds the set value. The paper uses Proteus to simulate the circuit， obtains the simulation circuit diagram of the temperature acquisition system， welds and completes the hardware circuit according to the circuit diagram and debugs the hardware circuit. The debugging results show that： the system can display the environmental temperature in real-time， its temperature acquisition range is from -55℃ to +120℃， its temperature measurement accuracy can reach 0.1℃. The system can set the upper and lower limits of temperature according to the user's needs. When the environmental temperature exceeds the set value， the system can give sound and light alarm. The temperature acquisition system has reliable performance， low cost and convenient use.

【關鍵詞】AT89C51單片機;溫度傳感器;溫度采集

【Keywords】AT89C51 single chip microcomputer; temperature sensor; temperature acquisition

【中圖分類號】TP274+.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）10-0186-03

1 引言

溫度與人們的生產生活密切相關，傳統的溫度采集方法不但費時費力，而且精度差，可靠性也得不到保證，早已滿足不了現在各行各業對溫度測量的要求[1]。單片機和溫度傳感器的出現和運用使得人們對溫度的采集和處理方式得到了極大的革新，選取和應用合適的單片機和溫度傳感器能夠提高溫度的測量精度和可靠性。本文基于AT89C51單片機設計的溫度采集系統可實時采集環境溫度，性能穩定可靠，成本低廉，使用便捷。

2 溫度采集系統的硬件設計

本文設計的溫度采集系統利用AT89C51單片機作為數據處理和控制單元，整個電路由溫度采集系統模塊、單片機控制模塊、報警警告模塊、溫度顯示模塊和鍵盤輸入模塊組成。首先，溫度傳感器DS18B20[2]將采集到的溫度通過控制總線輸入單片機，完成對外界溫度的采集;其次，51單片機對接收的溫度數據進行分析處理，驅動數碼管顯示溫度信息;最后，把當前環境溫度值與使用外部輸入鍵盤設置的上限和下限溫度值進行比較，在環境溫度超過設定值時觸發警報裝置進行報警。溫度采集系統框圖如圖1所示。

3 溫度采集系統的軟件設計

溫度采集電路開啟運行后，系統將執行溫度采集、對采集到的溫度值進行處理、超限度警報、鍵盤輸入上下限值和溫度顯示五項功能。利用DS18B20將環境溫度轉化為電信號，然后將采集的溫度信號送入單片機處理，進而判斷溫度的正負值并將溫度值和用戶設置的溫度上下限值進行比較，假如超出設定的溫度范圍，溫度報警模塊將會被觸發，蜂鳴器和發光二極管開始工作。圖2所示為系統軟件總流程圖。

4 電路仿真與硬件調試

4.1 電路仿真

利用Proteus繪制出電路原理圖，點擊原理圖上的AT89C51單片機，選擇寫好的程序，為單片機加載程序。設定初始下限溫度值為10℃，上限溫度值為90℃，運行電路，可以實現溫度顯示及溫度值超出設定值時的聲光報警。仿真電路如圖3所示。

4.2 硬件調試

按照仿真電路焊接完成了溫度采集系統的硬件電路，實物圖如圖4所示。第一次上電后，發現電路的報警模塊不能正常報警，通過對每一個電路模塊進行測試發現故障是蜂鳴器虛焊所致。重焊后再次進行測試，系統能實現所有的預期功能。

一般情況下，LED顯示屏上顯示的是當前環境溫度。當設定了溫度上下限值后，改變環境溫度，使其超過溫度設定值，紅燈亮起，同時發出報警聲，如圖5所示。

5 結論

當前，單片機技術已經滲透到人們生產生活的方方面面[3]。本文利用AT89C51單片機設計了一款能夠對環境溫度進行實時采集并當環境溫度超過設定值時進行自動報警的溫度采集系統，適用于家庭、畜牧養殖場和溫室大棚[4]等眾多場所。通過硬件電路設計和軟件編程，該溫度采集系統能夠實現實時顯示環境溫度，溫度采集范圍為-55～+120℃，其溫度測量精度可以達到0.1℃。用戶可以根據使用需求自行設定溫度上下限，當環境溫度超出設定值時，系統能夠進行聲光報警。同時，該溫度采集系統具有精度高、外接線路簡單、應用廣泛、成本低等優點。

【參考文獻】

【1】方琨，張娟，蔡振江，等.基于DS18B20數字溫度傳感器的溫室環境采集系統設計及應用[J].安徽農業科學，2010，38（23）：12792-12794.

【2】柳兆軍.基于ARM的溫室環境監控系統的溫度采集設計[J].安徽農業科學，2009，37（24）：11723-11724.

【3】呂愛華.單片機技術在智能化電子產品中的應用分析[J].南方農機，2018，49（09）：167.

【4】蔡用霞，呂曉梁，盧佩.基于AT89C51的溫室大棚溫濕度測控系統設計[J].科技信息，2010（13）：79-80.