用AT89S52单片机进行智能控制的温度显示报警系统设计

引言

温度是一种最基本的环境参数，人们的生活环境与温度息息相关，温度测量也被人们所异常关注。因此，研究温度的测量方法和装置具有重要意义，温度测控技术也在各个领域应用越来越广泛。采用单片机对温度进行控制，不仅具有控制方便和组态简单的优点，而且可以提高被控温度的技术指标。本文介绍了一款由单片机AT89S52 和新型的智能集成温度传感器DS18B20 以及LCD 显示器等部件实现的温度测量及报警系统。同时在设计方面做了功能的扩展，键盘是用来调时和温度查询，功能较强，可以设置上下限报警温度，且测量准确、误差小。单片机可把由DS18B20、DS1302 读来的数据利用软件来进行处理，从而把数据传输到显示模块，实现温度、日历的显示，还有闹钟功能以及语音报时功能。对温度实施监测，即当温度超过给定的最高温度或者低于给定的最低温度时，系统通过发光二极管发光报警。通过实验测试说明，所设计的温度计能达到精度的要求。

1 系统设计

在单片机电路设计中，大多都是使用传感器。因此，采用温度传感器DS18B20。DS18B20 是一种改进型智能温度传感器，可以满足从-55 摄氏度到+125 摄氏度范围的温度测量，且测量精度高，可在一秒内把温度转化成数字，测得的温度值存储在两个八位的RAM 中，单片机可以直接从中读出数据并且转换成十进制就是温度，使用方便。按照设计时要求，采取的设计方框图如图一所示，控制器采用单片机AT89S52，温度传感器采用DS18B20，液晶显示器LCD1602 以串口传送数据实现温度的显示。

图一总体设计方框图

2 硬件电路设计

系统整体硬件电路包括：传感器数据采集电路、温度显示电路、上下限报警调整电路、单片机主板电路、复位电路等，如图二所示。

图二单片机系统整体电路

图二中有三个独立式按键可以分别调整温度计的上下限报警设置，蜂鸣器在被测温度超出上下限范围时，发出报警鸣叫声音，同时LCD 显示屏没有被测温度值显示，这时如统果调整报警上下限，可测出被测的温度值。

按健复位电路是上电复位加手动复位，使用比较方便，在程序跑飞时，可以手动复位，这样就不用在重起单片机电源，就可以实现复位。

液晶显示器为TS1602-1，可以同时显示16*2 个字符，能够对字符进行左右平移，操作方便，占用8 个I/O 端口。

温度测量传感器采用DS18B20 的单总线数字化温度传感器，测温范围为-55℃~125℃，可编程为9 位~12 位A/D转换精度，测温分辨率达到0.0625℃，采用寄生电源工作方式，CPU 只需一根总线便能与DS18B20 通信，占用CPU 总线少，可节省大量引线和逻辑电路。

时钟模块采用DS1302 芯片，DS1302 是由DALLAS 公司推出的涓流充电时钟芯片内含有一个实时时钟/ 日历和31字节静态RAM，通过简单的串行接口与单片机进行通信，实时时钟/ 日历电路提供秒分时日期月年的信息，每月的天数和闰年的天数，可自动调整时钟操作，可通过AM/PM 指示决定采用24 或12 小时格式，DS1302 与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信，仅需用到三条总线1RES 复位，2 I/O 数据线，3 SCLK 串行时钟。时钟/RAM 的读/ 写数据以一个字节或多达31 个字节的字符组方式通信，DS1302工作时功耗很低保持数据和时钟信息时功率小于1mW。

3 软件分析

系统程序主要包括主程序、读出温度子程序、温度转换命令子程序、计算温度子程序，显示数据刷新子程序等。

主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20 的测量的当前温度值，对闹钟的时、分、秒进行设置。这样可以在一秒之内测量一次被测温度，其程序流程见图三所示。

图三主程序流程图

4 结束语

本设计所介绍的数字温度计工作可靠、测量误差小。与传统的温度计相比，具有读数方便、测温范围广及输出温度采用数字显示等特点，主要适用于科研实验室等对测温要求比较准确的场所。本温度计应用AT89S52 单片机对系统进行智能控制，采用温度传感器DS18B20 实现对外界温度的测量，并通过串口通信将数据传输到单片机上进行处理和分析。同时采用C51 程序设计语言对单片机的系统控制程序进行编写。