基于單片機的溫度上下限家庭報警系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

任才 孔德尉* 沈陽工學院 劉文宇 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司檢修分公司

1 系統(tǒng)整體設計

系統(tǒng)的結構框圖，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結構框圖

本系統(tǒng)是由STC89C52單片機、LCD1602液晶顯示模塊、DS18B20溫度檢測模塊、按鍵模塊、報警模塊、加熱模塊和冷卻模塊組成的。本系統(tǒng)能完成以下功能：

⑴系統(tǒng)通過DS18B20溫度檢測模塊對溫度進行檢測。

⑵可以在LCD1602液晶顯示模塊上實時顯示檢測的溫度。

⑶系統(tǒng)可以用按鍵設置上限溫度和下限溫度。當周圍的溫度超過上限溫度時，系統(tǒng)控制繼電器使冷卻模塊工作。當周圍溫度低于下限溫度時，系統(tǒng)控制繼電器使加熱模塊工作。當周圍溫度在上限溫度和下限溫度之間時維持原狀態(tài)。

2 硬件結構選型

通過系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能分析，系統(tǒng)需要以下幾個模塊，分別為：主控模塊、顯示模塊、溫度檢測模塊，以下就針對這幾個模塊進行選型。

2.1 主控模塊的選型

使用51系列單片機，這個系列的單片機是一個可靠性高，價格低，性能高的8位單片機，它有32個I/O口，并且這個系列的單片機可以在線編程和調試，既方便又實用。

2.2 顯示模塊選型

使用LCD液晶顯示屏，LCD液晶顯示屏的顯示功能比較多，它既可以顯示大量的文字，也可以顯示圖形和數(shù)字，顯示的多樣性清晰可見，設計一個家庭溫度控制器，只需要一個LCD1602的液晶屏就可以了，價格也比較便宜，但是需要的接口線較多，會給調試帶來很多不方便。

2.3 溫度檢測模塊的選型

DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線很方便，可以用在很多的場合，它有很多種外觀，如螺紋式、管道式、不銹鋼封裝式、磁鐵吸附式。它還有很多種型號，如LTM8877，LTM8874等等。封裝后的DS18B20可以用在各種非極限溫度場合。如：機房測溫、大棚測溫等等。它體積小，使用方便，耐磨耐碰，封裝形式多樣，適用各種狹小空間數(shù)字測溫和控制領域。

3 硬件電路設計

3.1 最小系統(tǒng)設計

單片機最小系統(tǒng)有單片機、時鐘電路、復位電路組成，時鐘電路選用了12MHZ的晶振提供時鐘，作用為給單片機提供一個時間基準，其中執(zhí)行一條基本指令需要的時間為一個機器周期，單片機的復位電路，按下復位按鍵之后可以使單片機進入剛上電的起始狀態(tài)。圖中10K排阻為P0口的上拉電阻，由于P0口跟其他I/O結構不一樣為漏極開路的結構，因此要加上拉電阻才能正常使用。

3.2 液晶顯示電路設計

用STC89C52的P0口作為數(shù)據(jù)線，用P1.2、P1.1、P1.0分別作為LCD的EN、R/W、RS。其中EN是下降沿觸發(fā)的片選信號，R/W是讀寫信號，RS是寄存器。設計如下：顯示模塊初始化：首先清屏，然后設置接口的數(shù)據(jù)位為8位，顯示行數(shù)為1行，字型為5*7點陣，整體顯示，再取消光標和字體閃爍，最后設置成正向增量方式且不移位。向顯示器的緩沖區(qū)傳送字符，程序采用的是2個字符數(shù)組，其中一個顯示字符，另一個顯示電壓，要顯示的字符或數(shù)據(jù)傳送到對應的數(shù)組，完成后再統(tǒng)一顯示出來。首先取一個要顯示的字符或數(shù)據(jù)送到LCD的顯示緩沖區(qū)，程序延時2.5ms,判斷是否夠顯示的個數(shù)，不夠則地址加一取下一個要顯示的字符或數(shù)據(jù)。

3.3 報警電路設計

本設計帶有一些參數(shù)設置的功能，用戶可以通過按鍵設定上限溫度和下限溫度，當超過上下限溫度的時候，單片機會驅動蜂鳴器發(fā)聲。

由于蜂鳴器的工作電流一般比較大，以致于單片機的I/O口是無法直接驅動的，所以要利用三極管開關電路來驅動。本處選用的是8550三極管，它是一個PNP型的三極管，當基極給低電平的時候三極管導通，這時候蜂鳴器發(fā)聲，當給高電平的時候，三極管關閉，蜂鳴器不發(fā)聲。

[1]劉樹中，孫書膺，王春平.單片機和液晶顯示驅動器串行接口的實現(xiàn)[J].微計算機信息.

[2]彭偉.單片機C語言程序設計實訓100例[M].北京：電子工業(yè)出版社.