发布时间 : 星期六 文章基于单片机的多路实用温度监测系统的设计与实现更新完毕开始阅读cee58534bb0d6c85ec3a87c24028915f804d84ab
基于单片机的多路实用温度监测系统的设计和实现
[摘 要] 目的研究一种基于AT89S52单片机的多路温度监测系统，用于监测环境温度。方法多路温度监测系统由主控制器、温度采集电路、温度显示电路、报警控制电路及键盘输入控制电路组成。系统利用单片机AT89S52做控制及数据处理器、智能温度传感器DS18B20做温度检测器、LED数码显示管做温度显示输出设备。结果系统经过测试，测温范围大（-50~+110℃），测量精度高（误差在1℃以内）。结论硬件电路比较简单，成本较低，读数显示直观，使用方便。
[关键词] 温度监测系统；温度传感器；单片机 0 前言
温度是一种最基本的环境参数，和人们的生活息息相关，在工农业生产和日常生活及医疗环境中，对温度的测量及控制占据着极其重要地位。因此，研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。
温度测量的关键装置是温度传感器，温度传感器的发展经历了 3 个发展阶段 ：传统的分立式温度传感器；模拟集成温度传感器；智能集成温度传感器。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展。为此，本研究设计并开发了基于 AT89S52 单片机的多路温度监控系统。
1 多路温度监控系统硬件电路设计和实现
按照系统设计功能的要求，系统由 5 个模块组成 ：主控制器、温度采集电路、温度显示电路、报警控制电路及键盘输入控制电路。数字式多路温度采集系统总体电路结构框图，见图 1。
图1 多路温度监控系统结构框图
由 图 可 知， 智 能 温 度 传 感 器（DS18B20）[1-2] 采集环境温度并进行简单的模数转换 ；单片机（AT89S52）[3-5]执行程序对温度传感器传输的
数据作进一步的分析处理，转换成和环境对应的温度值，通过 I/O 口输出到数码显示管（LED）显示 ；由按键输入控制选择某采集电路检测温度及显示 ；报警电路对设定的最高和最低报警温度进行监控报警。
1.1 温度采集电路
一般的温度采样处理电路由温度传感器、放大电路、A/D 转换电路等组成。采用分块结构的温度采样处理电路，其硬件电路结构复杂，也不便于数据的处理。采用智能温度传感器采样处理电路，能够方便地进行温度的采集及简单的数据处理。并且可以达到设计的技术指标要求。本系统选择智能温度传感器 DS18B20 作为温度采集电路的核心器件，由 DS18B20 及辅助电路构成温度采集电路，见图 2。
图中给出了 2 路温度采集电路，2 只智能温度传感器DS18B20 的信号输
出端分别连接到单片机的 P1.4、P1.5 端，电阻 R7、R8 作为上拉电阻。工作时，由按键程序控制读取某智能温度传感器 DS18B20 采集的温度数据，送单片机处理。
1.2 单片机控制电路
单片机控制电路核心是单片机芯片，附加上工作基本电路，就可以展开控制工作。AT89S52 单片机[6-8] 内部结构及主要性能特点 ：40 个引脚，双列直插式封装 ；有 4 个8 位 I/O 接口 ；有全双工增强型 UART 芯片，可编程串行通信 ；2 个 16 位定时 / 计数器 ；5 个中断源，2 个中断优先级 ；有片内时钟振荡器（全静态工作方式，0~24 MHz）；有 128字节内部 RAM，4KB Flash ROM（可以擦除 1000 次以上，数据保存 10 年）；电源控制模式灵活（空闲模式、掉电模式，时钟可停止和恢复）
AT89S52 单片机正常工作时，必须连接基本电路。基本电路包括晶振电路和复位电路，见图 3。
1.3 输入控制电路
输入控制电路由按键及其接口构成，键盘是单片机最简单的输入设备。常用
键盘分为独立式键盘和矩阵式键盘。本系统的输入控制简单，采用独立式键盘及接口电路。输入电路由 2 个按钮开关、2 个 10 Ω 的限流电阻组成 ；键扫描识别采用软件查询的方法。按键输入控制电路，见图 4 ；各键功能，见表 1。
1.4 显示电路
显示电路采用 LED 数码管显示。LED 数码显示管有静态显示方式和动态显示方式，本系统采用并行输出的静态显示方式，4 个数码管的引脚 a~g、dp 分别接到单片机P0.0~P0.7 的 8 个端口上，数码管的共阴极分别接到单片机的 P2.0~O2.3 端口上。显示电路结构图，见图 5。
由于 4 个数码管的数据引脚都是接在单片机的P0.0~P0.7 端口上，只要 4 个数码管的共阴极是低电平，4个数码管就会显示相同的数字。而温度监控系统实际工作时，需要 4 个数码管同时显示不同的数，要实现 4 个数码管显示不同