吳迎春 曾利霞

【摘? 要】論文利用AT89C51單片機(jī)和DS18B20溫度傳感器設(shè)計(jì)了一款能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集并當(dāng)環(huán)境溫度超過設(shè)定值時(shí)進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警的溫度采集系統(tǒng)。論文使用Proteus對(duì)電路進(jìn)行仿真，得到溫度采集系統(tǒng)的仿真電路圖，按照電路圖焊接完成硬件電路，并對(duì)硬件電路進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試結(jié)果表明：該系統(tǒng)能實(shí)時(shí)顯示環(huán)境溫度，溫度采集范圍為-55～+120℃，溫度測(cè)量精度可以達(dá)到0.1℃;可以根據(jù)用戶需求設(shè)定溫度上下限，當(dāng)環(huán)境溫度超出設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)能進(jìn)行聲光報(bào)警。該溫度采集系統(tǒng)性能可靠、成本低廉、使用便捷。

【Abstract】This paper uses AT89C51 single chip microcomputer and DS18B20 temperature sensor to design a temperature acquisition system which can realize real-time acquisition of environmental temperature and alarm automatically when the environmental temperature exceeds the set value. The paper uses Proteus to simulate the circuit， obtains the simulation circuit diagram of the temperature acquisition system， welds and completes the hardware circuit according to the circuit diagram and debugs the hardware circuit. The debugging results show that： the system can display the environmental temperature in real-time， its temperature acquisition range is from -55℃ to +120℃， its temperature measurement accuracy can reach 0.1℃. The system can set the upper and lower limits of temperature according to the user's needs. When the environmental temperature exceeds the set value， the system can give sound and light alarm. The temperature acquisition system has reliable performance， low cost and convenient use.

【關(guān)鍵詞】AT89C51單片機(jī);溫度傳感器;溫度采集

【Keywords】AT89C51 single chip microcomputer; temperature sensor; temperature acquisition

【中圖分類號(hào)】TP274+.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2020）10-0186-03

1 引言

溫度與人們的生產(chǎn)生活密切相關(guān)，傳統(tǒng)的溫度采集方法不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且精度差，可靠性也得不到保證，早已滿足不了現(xiàn)在各行各業(yè)對(duì)溫度測(cè)量的要求[1]。單片機(jī)和溫度傳感器的出現(xiàn)和運(yùn)用使得人們對(duì)溫度的采集和處理方式得到了極大的革新，選取和應(yīng)用合適的單片機(jī)和溫度傳感器能夠提高溫度的測(cè)量精度和可靠性。本文基于AT89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)的溫度采集系統(tǒng)可實(shí)時(shí)采集環(huán)境溫度，性能穩(wěn)定可靠，成本低廉，使用便捷。

2 溫度采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的溫度采集系統(tǒng)利用AT89C51單片機(jī)作為數(shù)據(jù)處理和控制單元，整個(gè)電路由溫度采集系統(tǒng)模塊、單片機(jī)控制模塊、報(bào)警警告模塊、溫度顯示模塊和鍵盤輸入模塊組成。首先，溫度傳感器DS18B20[2]將采集到的溫度通過控制總線輸入單片機(jī)，完成對(duì)外界溫度的采集;其次，51單片機(jī)對(duì)接收的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示溫度信息;最后，把當(dāng)前環(huán)境溫度值與使用外部輸入鍵盤設(shè)置的上限和下限溫度值進(jìn)行比較，在環(huán)境溫度超過設(shè)定值時(shí)觸發(fā)警報(bào)裝置進(jìn)行報(bào)警。溫度采集系統(tǒng)框圖如圖1所示。

3 溫度采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

溫度采集電路開啟運(yùn)行后，系統(tǒng)將執(zhí)行溫度采集、對(duì)采集到的溫度值進(jìn)行處理、超限度警報(bào)、鍵盤輸入上下限值和溫度顯示五項(xiàng)功能。利用DS18B20將環(huán)境溫度轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，然后將采集的溫度信號(hào)送入單片機(jī)處理，進(jìn)而判斷溫度的正負(fù)值并將溫度值和用戶設(shè)置的溫度上下限值進(jìn)行比較，假如超出設(shè)定的溫度范圍，溫度報(bào)警模塊將會(huì)被觸發(fā)，蜂鳴器和發(fā)光二極管開始工作。圖2所示為系統(tǒng)軟件總流程圖。

4 電路仿真與硬件調(diào)試

4.1 電路仿真

利用Proteus繪制出電路原理圖，點(diǎn)擊原理圖上的AT89C51單片機(jī)，選擇寫好的程序，為單片機(jī)加載程序。設(shè)定初始下限溫度值為10℃，上限溫度值為90℃，運(yùn)行電路，可以實(shí)現(xiàn)溫度顯示及溫度值超出設(shè)定值時(shí)的聲光報(bào)警。仿真電路如圖3所示。

4.2 硬件調(diào)試

按照仿真電路焊接完成了溫度采集系統(tǒng)的硬件電路，實(shí)物圖如圖4所示。第一次上電后，發(fā)現(xiàn)電路的報(bào)警模塊不能正常報(bào)警，通過對(duì)每一個(gè)電路模塊進(jìn)行測(cè)試發(fā)現(xiàn)故障是蜂鳴器虛焊所致。重焊后再次進(jìn)行測(cè)試，系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)所有的預(yù)期功能。

一般情況下，LED顯示屏上顯示的是當(dāng)前環(huán)境溫度。當(dāng)設(shè)定了溫度上下限值后，改變環(huán)境溫度，使其超過溫度設(shè)定值，紅燈亮起，同時(shí)發(fā)出報(bào)警聲，如圖5所示。

5 結(jié)論

當(dāng)前，單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)滲透到人們生產(chǎn)生活的方方面面[3]。本文利用AT89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)了一款能夠?qū)Νh(huán)境溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集并當(dāng)環(huán)境溫度超過設(shè)定值時(shí)進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警的溫度采集系統(tǒng)，適用于家庭、畜牧養(yǎng)殖場(chǎng)和溫室大棚[4]等眾多場(chǎng)所。通過硬件電路設(shè)計(jì)和軟件編程，該溫度采集系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)顯示環(huán)境溫度，溫度采集范圍為-55～+120℃，其溫度測(cè)量精度可以達(dá)到0.1℃。用戶可以根據(jù)使用需求自行設(shè)定溫度上下限，當(dāng)環(huán)境溫度超出設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)能夠進(jìn)行聲光報(bào)警。同時(shí)，該溫度采集系統(tǒng)具有精度高、外接線路簡(jiǎn)單、應(yīng)用廣泛、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

【參考文獻(xiàn)】

【1】方琨，張娟，蔡振江，等.基于DS18B20數(shù)字溫度傳感器的溫室環(huán)境采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（23）：12792-12794.

【2】柳兆軍.基于ARM的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的溫度采集設(shè)計(jì)[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（24）：11723-11724.

【3】呂愛華.單片機(jī)技術(shù)在智能化電子產(chǎn)品中的應(yīng)用分析[J].南方農(nóng)機(jī)，2018，49（09）：167.

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