溫 度 監(jiān) 測 系 統(tǒng) 1 設 計 任 務測溫范圍為-5 5 +1 2 5 數(shù)碼管顯示所測溫度值可用按鍵設置最高/低溫度值若所測溫度超過設置的溫度，蜂鳴器報警 2 設計分析在工業(yè)生產(chǎn)過程和科研工作中很多時候需要對溫度進行測量和控制，數(shù)字式溫度測量是采用數(shù)碼管直接顯示出被測溫度值，這種數(shù)字顯示不僅直觀而且便于控制。本課題的設計是基于DS1 8 B2 0的溫度顯示系統(tǒng)。該系統(tǒng)設計分為5個模塊：主控模塊、溫度獲取模塊、溫度顯示模塊、按鍵控制模塊和超限報警模塊。單片機從溫度傳感器獲取數(shù)據(jù)并進行處理，之后送入顯示模塊，按鍵用于設置上下限溫度，蜂鳴器用于超限報警。顯示模塊采用四個數(shù)碼管進行顯示當前環(huán)境溫度。 硬件電路框圖 STC1 2 C5 A0 8 S2主控模塊顯示模塊DS1 8 B2 0溫度獲取報警模塊 鍵盤控制系統(tǒng)工作流程：系統(tǒng)上電后，若一切工作正常，實時采集溫度數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)處理，既轉(zhuǎn)換成溫度值并通過數(shù)碼管顯示，轉(zhuǎn)換的溫度與所設置的最高溫度值與最低溫度值進行比較，如 果測得當前溫度超限，蜂鳴器就一直蜂鳴。通過按鍵可以設置最高溫度和最低溫度。此系統(tǒng)可以測溫范圍-5 5 -1 2 5 。 3 主要器件簡介 DS1 8 B2 0簡介 溫度傳感器DS1 8 B2 0是單總線數(shù)字溫度傳感器，無需外加A/D 即可輸出數(shù)字量, 把溫度信號直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號供微機處理，并且它只有三個管腳，與單片機連接電路非常簡單。該系統(tǒng)的DS1 8 B2 0分辨率采用默認值1 2位，精度為0 .0 6 2 5，溫度量值乘以精度就所測的溫度值。 DS1 8 B2 0特點數(shù)據(jù)傳輸采用單總線(1 - Wire Bus)結構 ,無需外圍其它元件；測溫范圍為-5 5 +1 2 5 ,在-1 0 8 5 時精度為0 .5 ；以91 2位數(shù)字值方式讀出溫度;兩種供電方式：寄生電源供電方式，外部電源供電方式；具有可編程的溫度報警功能；電源電壓范圍為35 . 5 V；低功耗 ，無外部供電電源也能可靠工作。 Ds1 8 b2 0引腳圖及內(nèi)部結構圖 DS1 8 B2 0內(nèi)部結構圖 DS1 8 B2 0引腳圖 單片機簡介單片機是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的計算機系統(tǒng)。本系統(tǒng)使用單片機STC1 2 C5 A0 8 S2。 單片機STC1 2 C5 A0 8 S2引腳圖 STC1 2 C5 A0 8 S2引腳簡介 vcc（4 0腳）：電源正極電源引腳 gnd（2 0腳）：接地 XTAL1（1 9腳）：輸入引腳時鐘引腳接時鐘電路 XTAL2（2 0腳）：輸出引腳復位引腳：接復位電路RST/VPD(9腳) PSEN(2 9腳)控制引腳-輔助控制作用 ALE/PROG(3 0腳)：地址鎖存允許端 EA/VPP(3 1腳) I/O端口引腳：連接單片機和外部設備，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸 入/ 輸出 P0 .0 P0 .7 (3 9腳3 2腳)：P0端口 P1 .0 P1 .7 (1腳8腳)：P1端口 P2 .0 P2 .7 (2 1腳2 8腳)：P2端口 P3 .0 P3 .7 (1 0腳1 7腳)：P3端口 單電機最小電路復位與時鐘電路復位電路 470R R1 470R R2 SW-SPST VCC 10uF RST RST復位輸入。確定單片機工作的起始狀態(tài)，完成其自啟動過程。當振蕩器工作時RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。 時鐘電路 12 Y? XTAL 30pF C1 30pF C2 XTAL2 XTAL1 時鐘電路向單片機提供一個正弦波信號作為單片機工作的時間基準，決定單片機的工作速度。晶振提供的時鐘頻率越高，單片機速度就越快。STC1 2 C5 A0 8 S2單片機的時鐘產(chǎn)生方法有兩種，內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。本設計采用內(nèi)部時鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在XTAL1、XTAL2引腳上外接定時元件，內(nèi)部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩。振蕩晶體可在1 .2 MHZ到1 2 MHZ之間選擇。電容值無嚴格要求，但其取值對振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度有少許影響，CX1、CX2可在2 0 pF到1 0 0 pF之間取值本設計中，振蕩晶體選擇1 2 MHZ,電容選擇3 0 pF。 總電路圖 單片機STC1 2 C5 A0 8 S2主控其他模塊，通過單片機控制來采集溫度信息，將采集到的溫度信息進行處理并用數(shù)碼管顯示所采集的當前溫度。如果所測當前溫度超過設置的最高或最低報警溫度，單片機控制蜂鳴器使蜂鳴器蜂鳴，否則不蜂鳴。通過單片機控制按鍵來設置最高或最低報警溫度。4硬件電路簡介主控模塊 溫度傳感器DS1 8 B2 0的第一個管腳接地，第三個管腳接VCC，第二個管腳（DS1 8 B2 0的數(shù)據(jù)線DQ）與單片機STC1 2 C5 A0 8 S2的P1 .5口連接，實現(xiàn)傳感器與微控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸。溫度傳感器DS1 8 B2 0是單總線數(shù)字溫度傳感器，無需外加A/D 即可輸出數(shù)字量, 把溫度信號直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號供微機處理. 4.7K VCC GND 1 DQ 2 VCC 3 DS18B20 DQ 溫度獲取模塊 本系統(tǒng)所需顯示的溫度范圍- 5 5 + 1 2 5 ，所以只需四個數(shù)碼管就可以，選用四個連在一塊的數(shù)碼管，共有1 2個管腳，連接方便。單片機P0口作為要顯示的數(shù)據(jù)口,與數(shù)碼管8個片選管腳對應連接。其余四個管腳接與位選電路對應連接。采用四個PNP三級管來進行位選。三極管的發(fā)射極接VCC，集電極對應連接四位數(shù)碼管的標注為SMX（X代表1、2、3、4）（SM1為數(shù)碼管顯示最低位，SM4為數(shù)碼管顯示最高位）的管腳。每個三極管的基極先接一個4 .7 K的電阻，再對應連接單片機的P2 .0P2 .3口。溫度顯示模塊 四個按鍵的下端都接地，上端都與單片機接。標注為inter的按鍵接單片機P3 .2口（外部中斷0），inter按下，就進入中斷，此時顯示已設置的最高或最低溫度值，不再變化，為后面調(diào)整超限溫度值做準備。標注為shi的按鍵接單片機P1 .0口,此按鍵按一下，數(shù)碼管所顯示的十位溫度數(shù)字加1，十位溫度數(shù)字可在09之間變化。一樣，標注為ge的按鍵接單片機P1 .1口,此按鍵按一下，數(shù)碼管所顯示的個位溫度數(shù)字加1，個位溫度數(shù)字可在09之間變化。標注為stop的按鍵接單片機P1 .2口，如果最高或最低溫度設置完畢，就按下此鍵，退出中斷。按鍵模塊 報警電路采用三極管驅(qū)動蜂鳴器發(fā)聲報警，此電路連接方便，簡單耐用。電阻的上端與單片機的P1 .3口連接。將采集的溫度值與所設置的最高溫度和最低溫度值進行比較，如果所采集的溫度超限，就報警。 超限報警模塊 5 調(diào)試硬件調(diào)試：顯示模塊，按鍵模塊，報警模 塊，溫度獲取模塊軟件調(diào)試：在KEIL軟件中對.C文件進行調(diào)試。軟硬聯(lián)調(diào)：將KEIL 軟件中生成的.hex 文件燒寫到單片機中，進行軟硬聯(lián)調(diào)，用手捏住DS1 8 B2 0 管，會看到顯示屏的溫度不斷上升， 當上升的溫度超過設定的上限報警值時，蜂鳴器會響起；用冰放在DS1 8 B2 0 管處，會看到顯示屏上的溫度迅速下降。 6 結論本論文設計了基于單片機的溫度檢測控制系統(tǒng)及仿真，系統(tǒng)采用DS1 8 B2 0傳感器檢測實時溫度，通過對硬件電路的調(diào)試，各模塊均正常工作，實現(xiàn)了預期設計的功能，達到了對溫度的實時檢測與控制的目的。但也有很多可以改進的地方，如顯示部分可以用液晶顯示；本系統(tǒng)所需顯示的溫度范圍- 5 5 + 1 2 5 ，但溫度可調(diào)整范圍是0 +9 9 ，還需要后續(xù)的改進。