基于单片机设计的智能温度报警器

智能温度报警系统

摘要:智能作为现代的新发明，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探等等的用途。智能温度报警系统就是其中的一个体现，本次设计的智能温度报警系统，以STC89C52单片机作为微控制器，设计出一种高低温智能温度报警系统，通过DS18B20温度传感器检测温度，当检测到的温度高于设定值时蜂鸣器报警或当检测到的温度低于设定值时蜂鸣器开始报警，温度检测精确到0.1度。并具有掉电保存功能，数据保存在单片机内部。工作状态实时显示在1602液晶上。其中电源采用3节5号干电池供电。

关键词：STC89C52单片机DS18B20 1602液晶模块

1 设计方案与论证

采用STC89C52单片机作为控制单元，因为该型单片机价格便宜，功能比较强大，性价比高，而且在市场上很容易买到。通过DS18B20温度传感器来采集温度信息，送入主控单元单片机，处理数据后完成相应动作，以达到自身控制。液晶显示采用1602LCD实时显示工作状态。此系统比较灵活，更重要的是采用软件方法来解决复杂的硬件电路部分，使系统硬件简洁化，各类功能易于实现，能很好地满足题目的要求。

2 系统硬件设计

2.1 单片机选择

方案一：

选用一片CPLD（如EPM7128LC84-15）作为系统的核心部件，实现控制与处理的功能。CPLD具有速度快、编程容易、资源丰富、开发周期短等优点，可利用VHDL语言进行编写开发。但CPLD在控制上较单片机有较大的劣势。同时，CPLD的处理速度非常快，而智能温度报警系统对系统处理信息的要求也就不会太高，在这一点上，MCU 就已经可以胜任了。若采用该方案，必将在控制上遇到许许多多不必要增加的难题。为此，我们不采用该种方案，进而提出了第二种设想。方案二：

采用单片机作为整个系统的核心，用其控制行进中的小车，以实现其既定的性能指标。充分分析我们的系统，以STC89C52单片机作为微控制器，设计出一种高低温智能温度报警系统，通过DS18B20温度传感器检测温度，当检测到的温度高于设定值时蜂鸣器报警或当检测到的温度低于设定值时蜂鸣器开始报警，而在这一点上，单片机就显现出来它的优势——控制简单、方便、快捷。这样一来，单片机就可以充分发挥其资源丰富、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点。51单片机具有功能强大的位操作指令，I/O口均可按位寻址，程序空间多达8K，对于本设计也绰绰有余，更可贵的是51单片机价格非常低廉。

因此，这种方案是一种较为理想的方案。

2.2 电源模块

由于本系统采用电池供电，我们考虑了如下几种方案为系统供电。

方案1：

采用12V蓄电池为系统供电。蓄电池具有较强的电流驱动能力以及稳定的电压输出性能。但是蓄电池的体积过于庞大，价格昂贵，在智能温度报警器上使用极为不方便。因此我们放弃了此方案。

方案2：

采用3节1.5 V 五号干电池串联共4.5V给单片机传感器供电，4.5V在单片机传感器工作电压内。经过实验验证，能够满足系统的要求。系统运行稳定，电池更换方便。

综上所述采用方案2

2.3 显示模块

方案1：

用数码管进行显示。数码管由于显示速度快，使用简单，显示效果简洁明了而得到了广泛应用。但是由于要显示温度。及设置菜单，用数码管无法显示如此丰富的内容，因此我们放弃了此方案。

方案 2：

用LCD液晶进行显示。LCD由于其显示清晰，显示内容丰富、清晰，显示信息量大，使用方便，显示快速而得到了广泛的应用。对于此系统我们选用1602液晶能够很好的满足显示要求，因此我们选择了此方案。

2.4 温度传感器

方案 1：

用铂电阻测温的非线性校正方法，采用桥式电路将热敏电阻的感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，再加上放大器将信号放大，并经A\D转换器，在通过显示电路，就可以将被测温度显示出来。

图1铂电阻桥式测温电路

方案 2：

考虑使用数字温度传感器，结合单片机电路设计，采用一只DS18B20温度传感器，直接读取被测温度值，之后进行转换，依次完成设计要求。

图2 DS18B20测温系统框图

方案比较

方案一采用模拟温度传感器，数据处理麻烦，且容易产生信号失真. DS18B20可以直接温度转换为串行数字信号，供单片机进行处理，具有低功耗、高性能、抗干扰能力强等优点。比较以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计容易实现，故实际设计中拟采用方案二。在本系统的电路设计方框图如图2-3所示。

图3 温度计电路总体设计方案

DS18B20是Dallas 公司生产的一线式数字温度传感器，它具有微型化、低功耗、高性能抗干扰能力、强易配处理器等优点，特别适合用于构成多点温度测控系统，可直接将温度转化成串行数字信号（按9位二进制数字）给单片机处理，且在同一总线上可以挂接多个传感器芯片，它具有三引脚TO-92小体积封装形式，温度测量范围－55～＋125℃，可编程为9～12位A/D 转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，其工作电源既可在远端引入，业可采用寄生电源方式产生，多个DS18B20可以并联到三根或者两根线上，CPU 只需一根端口线就能与多个DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。从而可以看出DS18B20可以非常方便的被用于远距离多点温度检测系统。

图4 温度芯片DS18B20

STC89C52

CPU

DS18B20

温度芯片 1602显示

报警电路 电源

3 硬件实现及单元电路设计

3.1 主控制模块

主控制最小系统电路如图5所示。

图 5

3.2 电源模块

采用3节1.5 V 五号干电池串联共4.5V给系统供电。实物图如图6。