聶茹

（華南理工大學(xué)廣州學(xué)院 電子信息工程學(xué)院，廣東 廣州 510800）

溫度，無論是在日常生活還是工業(yè)生產(chǎn)中都是人們十分關(guān)注的一個(gè)參數(shù)，而溫度控制是工業(yè)自動控制的重要組成部分，在工業(yè)、電子、化工精度實(shí)驗(yàn)等諸多領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用[1]。同時(shí)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，家用電器普遍進(jìn)入到人們的家庭生活之中，因此引起的火災(zāi)現(xiàn)象也越來越多，造成的生命危險(xiǎn)和財(cái)產(chǎn)損失也就越大。在這些情況下，一款好的溫度報(bào)警器將起到十分重要的作用，給人們的生產(chǎn)和生活中帶來很大的方便與安全，減少了不必要的損失。

文中以單片機(jī)為控制核心，利用紅外遙控器、數(shù)字式溫度傳感器及其他控制電路組成紅外遙控溫度報(bào)警器，具有低成本，高穩(wěn)定性，及時(shí)報(bào)警，遠(yuǎn)程遙控，功能擴(kuò)展，顯示時(shí)間和鬧鐘等功能特點(diǎn)，該產(chǎn)品能廣泛的應(yīng)用于中小型電鍋爐、電采暖爐、電茶爐、壁掛爐、空調(diào)、倉庫、機(jī)房、辦公室等，有著很好的實(shí)際用途和發(fā)展前景。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)硬件部分包含上、下位機(jī)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)的通信。下位機(jī)系統(tǒng)主要由控制器模塊、紅外遙控模塊、顯示模塊、溫度采集報(bào)警模塊、電源模塊、時(shí)鐘模塊以及串口模塊等部分組成。通過單片機(jī)作為主控制器，對溫度報(bào)警和時(shí)間的顯示、調(diào)整以及鬧鐘進(jìn)行整體控制。

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

本設(shè)計(jì)的上位機(jī)和下位機(jī)通信圖結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。下位機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖1 上、下位機(jī)通信結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure diagram of the communication between PC and hypogynous nachine

圖2 下位機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Structure diagram of the hypogynous nachine system

1.2 系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)

本文以AT89S52單片機(jī)為CPU進(jìn)行系統(tǒng)搭建，AT89C52是一個(gè)低電壓、高性能CMOS8位單片機(jī)[1]。此外，三端穩(wěn)壓器7805將電壓穩(wěn)定在5 V左右。

該系統(tǒng)使用紅外接收模塊1838來進(jìn)行紅外信號接收，使用通用遙控器對其進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。1838有3個(gè)引腳，包括供電腳，接地和信號輸出腳。1838的信號輸出管腳接AT89S52的P3.2管腳（外中斷 0）。當(dāng)1838接收到紅外遙控信號時(shí)，產(chǎn)生中斷，處理遙控?cái)?shù)據(jù)，處理完后返回到主程序。

采用高精度溫度傳感器DS18B20，實(shí)現(xiàn)對環(huán)境溫度的實(shí)時(shí)檢測與采集。DALLAS公司的 DS18B20是這樣一種獨(dú)特的溫度傳感器，它只需一個(gè)接口引腳即可通信，可用數(shù)據(jù)線供電，并具備多點(diǎn)測溫能力[2]。DS18B20可直接與單片機(jī)通信，讀取測溫?cái)?shù)據(jù)，電路簡單。其測溫范圍-55～+125℃，在-10～+85℃時(shí)精度為±0.5℃，可編程的分辨率為9～12位。DS18B20具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點(diǎn)[3]，因此在P2.2懸掛該溫度傳感器。

本系統(tǒng)采用蜂鳴器以及三極管作為溫度報(bào)警電路，蜂鳴器的正極性的一端連接到+5 V電源上面，另一端接到三極管的發(fā)射極，三極管的基極由單片機(jī)的P3.5管腳通過一個(gè)保護(hù)電阻R7來控制。當(dāng)采集溫度超過設(shè)置溫度上限值或低于下限值，或者鬧鐘時(shí)間到時(shí)，通過軟件控制使P3.5=0，即低電平時(shí)，從而使三極管8550導(dǎo)通，蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音報(bào)警或鬧鐘響。當(dāng)P3.5=1，即高電平時(shí)，三極管8550截止，蜂鳴器不工作。

采用12864液晶顯示器顯示溫度和萬年歷，12864是一種液晶顯示模塊，其顯示分辨率為128×64，內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*8點(diǎn)ASCII字符集[4]。液晶模塊多采用并行連接，常以I/O口方式進(jìn)行讀寫訪問，接口由8根數(shù)據(jù)線和3～4根片選／控制線構(gòu)成。其有兩個(gè)控制芯片，分別控制左右半屏[5]。 使用 P0口直接驅(qū)動 12864，由 P1.0、P1.1、P1.2這3個(gè)引腳做控制端。

時(shí)鐘模塊采用DS1302時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)，DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路[6]，DS1302與單片機(jī)之間能簡單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需用到3個(gè)接口線：RST（復(fù)位）、I/O（數(shù)據(jù)線）、SCLK（串行時(shí)鐘）。

用軟件VC6.0開發(fā)上位機(jī)系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)上顯示出時(shí)鐘、溫度計(jì)和視頻界面，構(gòu)成友好的人機(jī)界面，并且可以與下位機(jī)系統(tǒng)保持實(shí)時(shí)通信。

上位機(jī)工作界面包括操作提示框、串口、清楚、主頁、打開/關(guān)閉串口、時(shí)間、日期、溫度、用戶碼、紅外編碼、音樂視頻等部分組成。主頁窗口打開是一個(gè)單片機(jī)學(xué)習(xí)、教程、開發(fā)電子主頁，有8個(gè)串口，清除窗口可以清除操作提示框的記錄，選歌窗口可以選擇你想播放的歌曲，視頻界面窗口可以看見音樂效果和歌曲相關(guān)信息。確定鍵（即電源鍵，用戶碼/紅外編碼：38C7/1CE3）、菜單鍵（用戶碼/紅外編碼：38C7/11EE）、加鍵（用戶碼/紅外編碼：38C7/16E9）、減鍵（用戶碼/紅外編碼：38C7/17E8）、上移鍵（用戶碼/紅外編碼：38C7/0CF3）、下移鍵（用戶碼/紅外編碼：38C7/0DF2）、▲鍵（即報(bào)警鬧鐘關(guān)閉鍵，用戶碼/紅外編碼：38C7/1FE0）、▼鍵（即報(bào)警鬧鐘開啟鍵，用戶碼/紅外編碼：38C7/1EE1）。

上位機(jī)與下位機(jī)采用MAX232芯片的第二數(shù)據(jù)通道進(jìn)行串行通信。單片機(jī)的 P3.0（RXD），P3.1（TXD）通過電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232連接到9針D型插座DB9上，通過DB9和電纜可以與單片機(jī)、PC機(jī)進(jìn)行串行通信。因?yàn)樯衔粰C(jī)與下位機(jī)是實(shí)時(shí)通信的，所以通過上位機(jī)工作界面可以很清晰，很人性化的看見下位機(jī)即時(shí)采集的溫度值和顯示的時(shí)間、日期。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 軟件功能概述

根據(jù)硬件設(shè)計(jì)，軟件需要完成以下幾個(gè)功能：

1）溫度讀取功能：軟件可以正確的控制DS18B20進(jìn)行溫度的正常讀取。

2）LCD12864顯示功能：包括時(shí)間顯示，溫度顯示，鬧鐘顯示。

3）紅外遙控功能：使用遙控器控制，修改系統(tǒng)時(shí)間、溫度報(bào)警上下限值，設(shè)置鬧鐘。

4）報(bào)警功能：要求蜂鳴器正常報(bào)警。

5）實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)實(shí)時(shí)通信，實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)上顯示出時(shí)鐘、溫度的視頻界面。

2.2 系統(tǒng)主程序流程

主程序主要作用是調(diào)用子程序來完成整個(gè)系統(tǒng)的正常工作，軟件分成7個(gè)不同的模塊來進(jìn)行編譯。分別為：DS1302時(shí)鐘模塊，LCD12864液晶顯示模塊，DS18B20溫度檢測模塊，溫度報(bào)警、鬧鐘模塊，紅外遙控模塊，下位機(jī)與上位機(jī)通信模塊以及main主程序模塊。這樣不僅方便程序調(diào)和調(diào)試，而且有助于程序的分塊開發(fā)和集成。系統(tǒng)主程序流程圖如圖3所示。

3 系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果

經(jīng)過調(diào)試，文中設(shè)計(jì)的紅外遙控溫度報(bào)警器系統(tǒng)可以正常運(yùn)行。由于篇幅有限，下面將給出系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的兩個(gè)顯示結(jié)果。系統(tǒng)主菜單界面如圖4所示，用VC6.0開發(fā)的上位機(jī)界面顯示結(jié)果如圖5所示。

圖3 系統(tǒng)主程序流程圖Fig.3 Flow chart of system main program

4 結(jié) 論

圖4 主菜單顯示界面圖Fig.4 Interface diagram of main menu display

圖5 VC6.0開發(fā)的上位機(jī)界面圖Fig.5 Interface diagram of PC developed by VC6.0

文中以AT89S52單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)紅外遙控溫度報(bào)警器系統(tǒng)。采用通用遙控器對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置及更改。本系統(tǒng)經(jīng)過實(shí)際調(diào)試，可以正常運(yùn)行，系統(tǒng)的測溫范圍廣泛，適合大多數(shù)民用場合。

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