摘要：本文所研究的溫度測量系統(tǒng)包括：單片機，溫度傳感器，電源電路、液晶顯示電路，溫度采集電路，報警電路等組成，利用溫度傳感器將溫度的變化，變換成電流的變化，再轉換為電壓變化最后再傳給單片機，單片機把數據顯示成溫度變化，如超過規(guī)定溫度范圍則啟動報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有一定測溫范圍，且實用性強、可靠性高、測量精度高等特點。

    關鍵詞：溫度傳感器；單片機；報警

    1 引言

在工、農業(yè)生產和日常生活中，溫度是一個很重要的物理量，它無時無刻不和我們相關。因此它的測量與控制顯得很重要。隨著現代工農業(yè)技術的發(fā)展及人們對生活環(huán)境要求的提高，人們也迫切需要檢測與控制溫度?，F階段，隨著傳感技術與通訊技術的發(fā)展，單片機等的出現，更加推動啦它的發(fā)展。單片機有體積小、功能強、可靠性高等優(yōu)點，因此采用單片機對溫度來進行控制，能夠大幅度提高被控溫度的技術指標，且產品的質量和數量也能進一步提高。本文正是基于此目的，提出一種溫度測量系統(tǒng)的設計方案。

    2 系統(tǒng)總體設計思想

    2.1 系統(tǒng)總體設計結構框圖

    本系統(tǒng)總體結構如下圖所示，它是以單片機和傳感器為核心的測量系統(tǒng)。

圖1報警系統(tǒng)結構框圖

    2.2 系統(tǒng)模塊的工作原理介紹

    溫度采集模塊的主要功能是通過溫度傳感器感應溫室溫度并轉化成模擬信號，通過轉化模塊將模擬信號轉化成數字信號，并存取溫度數據。溫度顯示模塊的主要功能是在控制模塊的控制下將控制模塊寫入的數據顯示在晶屏上，便于讀取溫度數值。

    利用溫度傳感器DS18B20可以直接讀取被測溫度值，被測溫度值經過DS18B20處理后轉換為數字值，然后送到單片機中進行數據處理，并與之前設置的溫度報警范圍進行對比，如超過規(guī)定溫度范圍就蜂鳴報警，并在LCD1602中顯示出來。

    3 系統(tǒng)硬件部分介紹

    3.1 電源電路設計

    電源電路其主要作用是為單片機提供工作電源。因為單片機工作電源為+5V，且電路功耗很小。LM7805系列為3端穩(wěn)壓器件，能提供5V的輸出電壓。應用范圍廣，內含過流和過載保護電路等。電路圖如下圖所示

圖2電源電路

    3.2 溫度采集電路設計

    DS18B20最大的特點是單總線數據傳輸方式，DS18B20的數據I/O均由同一條線來完成。根據DS18B20的通訊協(xié)議，主機（單片機）控制DS18B20完成溫度轉換必須經過三個步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進行復位操作，復位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對DS18B20進行預定的操作。本系統(tǒng)為多路溫度采集電路設計系統(tǒng)設計，在這種情況下我們可以采用分組的方式，用單片機的多個I/O來驅動多路DS18B20。

    3.3 報警電路設計

    為了實現多點溫度檢測報警系統(tǒng)，報警設計采用AT89C51單片機作為主控制器，采用掃描的方式對多點DS18B20溫度傳感器獲取對應該位置的溫度值，經處理后通過串口可以立即發(fā)送到上位機，如溫度不在設定的內，給出聲光報警信號。

    3.4 液晶顯示電路設計

    顯示設計采用的是液晶LCD1602來顯示溫度、報警方位等。在液晶顯示同一畫面上顯示三個方位實時溫度的信息及溫度超過報警信息。反復實驗證明溫度、可靠。

    4 系統(tǒng)軟件設計

    4.1 主程序設計流程圖

    本系統(tǒng)軟件設計主要包括主程序，顯示子程序、按鍵掃描子程序、設置溫度子程序等組成。主程序流程圖如下圖所示。首先初始化LCD1602，然后檢測18B20是否工作正常，隨后進行鍵盤掃描。掃描后從中讀取之前設置溫度的范圍，并從DS18B20中讀取當前的溫度進行計算，如果達到報警要求，報警電路進行蜂鳴報警。

圖3主程序流程圖

    4.2 軟件設計的主程序說明

    5 系統(tǒng)總體設計電路圖及其說明

    應設計要求，本設計通過AT89C51單片機實現，AT89C51單片機的主控電路包括：復位電路、時鐘電路。

    復位電路通常采用上電自動復位和按鈕復位兩種方式。單片機在啟動時都需要復位，以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。為保證系統(tǒng)可靠復位，在初始化程序中應用到一定的復位延遲時間。復位電路軟件程序跑飛或者硬件發(fā)生錯誤的時候產生一個復位信號，控制MCS-51單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序，重新執(zhí)行軟件程序。

    時鐘在單片機中非常重要，直接影響單片機的速度，也直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性單片機各功能部件的運行都是以時鐘頻率為基準。常用的時鐘電路有兩種方式，一種是內部時鐘方式，另一種為外部時鐘方式。MCS-51單片機常選擇振蕩頻率12MHz的石英晶體。外部時鐘方式是使用外部振蕩脈沖信號，常用于多片MCS-51單片機同時工作，以便于同步。在這次設計中只用一個MCS-51單片機，所以采用MCS-51的內部時鐘方式。

    綜上所述，總電路圖如圖4和圖5所示：

圖4復位電路

圖5復位電路