基于AT89S52的测温报警系统 - 工业/测控 - 电子工程师俱乐部

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<strong>1 前言</strong>

生产生活中，许多情况需要对环境的温度进行限定．例如人的生活工作环境、仪器设备的工作环境以及动植物的生长环境等。该装置利用AT89S52单片机以及DSl8820温度传感器的特点，对环境温度进行实时监控并实现越限报警。系统抗干扰性强、设计灵活方便，适合在恶劣的环境F进行温度测量。

<strong>2 系统硬件电路设计</strong>

系统硬件电路包括传感器数据采集、温度显示、模式选择、上下限报警主电路和无线报警电路等。整个装置的控制核心足AT89S52单片机。温度传感器DSl8820采用外部电源供电．传感器输出引脚直接和单片机相连。电路支持模式选择功能．可以选择设定报警极限值或显示当前温度值。当被测温度越限时，报警主电路产生声光报警．同时引发无线接受模块产生报警信号。拨动开关可以对设定报警极限值进行写保护。按健复位电路可实现手动复位。系统结构框图如图l所示。


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2010-3-30 16:58:23 上传
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图1测温报警系统结构框图

2．1温度采集电路设计

温度数据采集电路如图2所示。电路采用单总线接口方式，温度传感器DSl8820采集被控对象的实时温度并从单片机的P3．5口输入。R13为上拉电阻。电路采用数字信号输出可提高信号抗干扰能力和温度测量精度。电路上作电压使用范围为3．0～5．5V，采用外部供电方式。


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2010-3-30 16:58:24 上传
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图2温度采集电路

2．2温度显示电路设计

电路采用共阴极叫位一体LED数码管显示。P1．0～PI．7的输出信号和排阻接到数码管上进行显示。P3．0、P3．1和P3．2作为四个数码管的位选信号控制引脚直接接到741．5138译码器上。两个LED为上下限设定＼报警指示灯。


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图3显示模式选择电路

系统可实现显示模式选择功能．如网3所示。两个独立式按键可以分别进行模式选择和温度上下限值设定。按键l按动一下上限指示灯亮，进行上限温度设定．接着按动一下下限指示灯亮，进行下限温度没定，再按动一下进行当前温度显示。按键2为温度值设定键，温度值调整范围-40℃至+85℃。ATMEL24C16写保护端与一个拨动开关和指示灯相连．可以对设定的上下限数据值进行写保护。

2．3报警电路设计时间

系统的主报警电路由一个自我震荡型蜂鸣器和两个发光二极管(即显示电路中的上下限指示灯)组成，当前温度越限时，报警电路开始丁作，p3．7 口输出低电平，蜂鸣器蜂呜，报警指示灯指示是上限报警还是下限报警。PNP晶体管的基极加上一只限流电阻，防止晶体管因输入电流过大而损坏。主报警电路如图4所示。


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图4主报警电路

系统报警电路中采用PT2262和FF2272可实现远程无线报警。当有报警信号产生时，无线接收模块接收后驱动蜂呜器蜂鸣。无线报警距离可达到100米。

<strong>3 系统软件设计</strong>

程序启动后，首先调用DSl8820模块初始化程序，然后调用温度采集模块。借用DSl8820内部模数转换的时间，调用温度值转换模块，将温度值转换成BCD码。送入AT89S52单片机处理，通过模式选择，完成温度的实时显示和越限报警。主程序流程图如图5所示。


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图5系统主程序流程图

3．1DSl8820的相关处理子程序

3．1．1 DSl8820初始化子程序

DSl8820的使用必须遵循初始化到ROM操作命令到存储器操作命令的规定协议。每完成一次测温．要重新进行初始化。单片机先发一个复位脉冲．保持低电平时问最少480μs．最多不能超过960μs。然后。单片机释放总线，等待DSl8820的应答。DSl8820在接收到复位脉冲后等待15～60μs发出应答脉冲，应答脉冲持续60。240μs。

3．1．2 DSl8820写控制字子程序

当主机把数据线从逻辑高电平拉到逻辑低电平的时候，写时间开始。写一位数据最少需要60μs，曲个数据位之问最少有1μs的间隔。I/O总线拉低后，DSl8820在15μs后开始采样，如果线上是高电平，就写1，如果线上是低电平，就写0，写时间需要15—75μs，且在2次独立的写时问之间至少需要1μs的恢复时间。

3．1．3 DSl8820读出温度子程序

当主机把数据线从高电平拉到低电平时．读时间开始。读出温度子程序的主要功能是读出RAM中的9字节．在读出时需进行CRC校验。校验有错时不进行温度数据的改写。读时间需15—60μs，且在2次独立的读时间之间至少需要1μs的恢复时间。DSl8820在读时间开始15μs后开始采样总线电平。

3．1．4 DSl8820温度转换子程序

温度转换命令子程序主要是发温度转换开始命令。DSl8820用12位存贮温度值．最高位为符号位．低四位为小数．最高精度可达0．0625度。温度数据转换完成的任务是把用二进制表示的温度转换成1个字节的两位压缩BCD码。转换的方法有两种．一种是通过计算．另一种是通过查表，该装置设计方案采用前者。计算温度子程序温度读取值进行BCD码的转换运算，并进行温度值正负的判断。

3．2显示子程序

该装置采用动态扫描显示方式。系统定时器0的定时时间为50ms．每过250ms(5次中断)测一次温度，延时子程序主要供数码湿示程序调用，延时时间为0．5ms。字形码的输出采用P1口的P1．0-P1．7。单片机的P3口提供位选信息，P3．2、P3．1和P3．0分别与3-8译码器的CBA端相连．译码器输出Yl，Y2，Y3．Y4分别控制显示器的百位、十位、各位和百分位。当P3．2=1时，右起第一个数码管显示十分位数：当P3．1：1、P3．0=1时，右起第二个数码管显示个位数：P3．1=l时右起第三个数码管显示十位数：当P3．0=1时，右起第四个数码管显示百位数，如果温度值为负．则百位数显示负号．这样显示器循环点亮即可显示当前温度值．

3．3模式选择子程序

当按键按下时。P3．3或P3．4口为低电平．此时单片机进入模式选择和温度值设定程序。温度值设定范围为-40度至+85度。

当拨动开关拨动到使ATMEL24C16的WP口为高电平时。单片机将设定信息进行存储。

3．4报警子程序

程序将转换后的温度值自动存人存储器中．并与设定值TH或TL进行比较，当测量温度超出给定范同时，输出报警信号，并自动识别是高温超限还是低温超限。

<strong>4 结论</strong>

该装置以AT89S52单片机为核心．采用DS18B20为测温传感器．通过C语言开发了完整的软件程序．可在恶劣条件下实现单片机控制的温度采集、温度显示、越限报警等功能，无线报警距离可达100米。

本文作者创新点：
l、主机报警和分机无线报警．提高了安全性和实用性。
2、手动设置温度报警极限值．提高了方便性和可控性。


作者：董丽梅，王飞，王海松  来源：《微计算机信息》(嵌入式与SOC)2009年第25卷第4-2期