基于单片机温度采集报警系统设计论文

基于单片机的温度采集报警系统的设计摘要：设计了一种基于单片机at89s51和ds18b20温度传感器的温度采集报警系统。该系统性能可靠，结构简单，能实现安全温度内正常显示温度值，超出设定的温度上限则进行声光报警。

关键词：单片机；温度检测；报警

中图分类号：tp311.52文献标识码：a文章编号：1007-9599 (2011) 23-0000-03

temperature acquisition alarm system design based mcu wang rongrong,liu haixia

(inner mongolia technical college of mechanics and electrics,huhhot010070,china)

abstract:it designs a microcontroller based on at89s51 and ds18b20 temperature sensor temperature collection and alarm system.the system has reliable performance,simple structure,can achieve safe temperature within a normal display temperature exceeds the set temperature,upper limit,sound and light alarm.

keywords:mcu;temperature detection;alarm

一、系统设计

基本工作原理

如图1所示为温度采集报警系统框图。该设计将以单片机控制的温度采集系统为主，利用单片机完成对温度的检测，实现安全温

度内正常显示温度值，超出设定的温度上限则进行声光报警。

系统在温度采集时主要应用了ds18b20芯片，该器件经过初始化后单片机首先进行rom匹配，当受到测温器件发回的信号时证明该器件正常工作，接着单片机发送温度转换命令进行温度采集，测温的精确度很高，可以精确到小数点后四位。设计中还应用了

hd7279芯片进行数码管显示的驱动，一共应用了6位数码管。

图1 温度采集报警系统框图

二、硬件设计

（一）测温和控制电路

1.测温

测温使用的ds18b20是典型的应用单总线技术的器件。

顾名思义，单总线只有一根数据线。设备（主机或从机）通过一个漏极开路或三态端口，连接至该数据线，这样允许设备在不发送数据时释放数据总线，以便总线被其它设备所使用。

ds18b20温度传感器是美国dallas半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现９～１２位的数字值读数方式。ds18b20采用３脚pr－35封装或８脚soic封装，其内部结构框图如图2所示。

图2 ds18b20内部结构框图

ds18b20的测温原理是这样的，器件中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数

器1；高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入。器件中还有一个计数门，当计数门打开时，ds18b20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲进行计数进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将－55℃所对应的一个基数分别置入减法计数器1、温度寄存器中，计数器1和温度寄存器被预置在－55℃所对应的一个基数值。

减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器计数到0时，停止温度寄存器的累加，此时温度寄存器中的数值就是所测温度值。其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数器门仍未关闭就重复上述过程，直到温度寄存器值大致被测温度值。

单总线要求外接一个约5k的上拉电阻；这样，单总线的闲置状态为高电平。不管什么原因，如果传输过程需要暂时挂起，且要求传输过程还能够继续的话，则总线必须处于空闲状态。位传输之间的恢复时间没有限制，只要总线在恢复期间处于空闲状态（高电平）。如果总线保持低电平超过480μs，总线上的所有器件将复位。另外，在寄生方式供电时，为了保证单总线器件在某些工作状态下（如温度转换期间、eeprom写入等）具有足够的电源电流，必须在总线上提供强上拉[1]。

主机控制ds18b02完成温度转换必须经过三个步骤：初始化、rom操作指令、存储器操作指令。必须先启动ds18b02开始转换，再读出温度转换值。本系统仅挂接一个芯片，在软件设计中使用默认的12位转换精度，外接供电电源，读取的温度值高位字节送单元，低位字节送wdlsb单元，再按照温度值字节的表示格式及其符号位，经过简单的变换即可得到实际温度值。

2.控制

at89s51是美国atmel公司生产的低电压、高性能cmos8位单片机；片内含有4k字节的可反复擦写的只读程序存储器（eprom）和128字节的随机存取数据存储器（ram）；器件采用amtel公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准mcs-51指令系统；片内置通用2位中央处理器（cpu）和flash存储单元，功能强大的

at89s51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。

图3 测温和控制电路

（二）显示控制电路

hd7279a是一片具有串行接口的，可同时驱动8位共阴式数码管(或64个led点阵)的智能显示驱动芯片，该芯片同时还可连接多达64键的键盘矩阵。该芯片内部含有译码器，可直接接受16进制码，hd7279a还同时具有2种译码方式，hd7279(a)还具有多种控制指令，如消隐、闪烁、左移、右移、段寻址等。hd7279与单片机仅需4条接口线，其中cs为片选信号。当mcu访问hd7279时，应将