基于單片機的智能溫度預警系統的設計方案

1.引言

隨著社會的發展特別是工業的發展，人民生活的改善，安全問題變得更加重要。目前，在許多情況下，都需要對環境的溫度進行限定，其中包括人的生活工作環境、儀器設備的工作環境以及動植物的生長環境等。

如果環境溫度超過或低于限定值，必定對所處環境的人和設備造成影響，甚至給個人和社會造成巨大的損失。隨著單片機技術的飛速發展，利用單片機設計溫控系統成為控制技術發展的需要。本文提出了一種基于單片機的溫度預警系統的設計方案，并采用PROTEUS進行了仿真。該系統不僅可以高精度的測量溫度，同時對溫度進行實時監控并做到超溫報警，有較高的實用價值。

2.系統設計的總體方案

本設計方案總體框圖如圖1所示，它是由單片機、四路數據采集模塊、集成功放模塊、人機交互界面和系統電源等組成。

本設計系統以AT89C52單片機作為控制核心，數據采集部分由溫度傳感器DS18B20組成；人機交互界面為4×4矩陣鍵盤輸入和LCD1602液晶顯示，可以方便的輸入數據和直觀的顯示。系統電源為+5V電源供電。軟件部分采用C語言進行編程，實現了該設計的全部控制功能。該溫度預警系統的測量范圍為-55℃~+125℃。當檢測的溫度高于最高或最低溫度設定值時，實現報警功能。

3.電路設計

3.1單片機

AT89S52單片機是ATMEL公司推出的高檔型AT89S系列單片機中的增強型產品。AT89S52是一個低功耗、高性能CMOS8為單片機，片內含8K Bytes ISP的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器。期間采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS-51指令系統及80C51引腳結構。芯片內集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S52可為許多嵌入式控制應用系統提供高性價比的解決方案。

3.2溫度采集電路

由單片機獲取非電信號的溫度信息，必須通過溫度傳感器。傳統的溫度測量多以熱敏電阻作為溫度傳感器，但是，熱敏電路可靠性較差，測量溫度精度低，因此使用DS18B20溫度傳感器采集溫度。DS18B20是美國達拉斯（Dallas）公司的單數字溫度傳感器芯片，DS18B20具有體積小，功耗低，抗干擾能力強，易于微處理器連接等特點，其測量范圍-55℃~+125℃，最大分辨率為0.0625℃，在-25℃~+85℃范圍內其測溫標準度為±0.5℃。

DS18B20只有三個引腳，一個接地，一個接電源，一個數字輸入/輸出引腳，由于DS18B20采用單總線結構，本系統的四個溫度傳感器并聯在三線上，數據輸入/輸出接單片機的P1.7口，電源與數字輸入輸出腳間需要接一個4.7K的電阻，實現多點組網功能。

3.3報警電路設計

本系統報警電路使用LM386作為報警器的功率放大器。LM386是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、電壓增益可調整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優點，廣泛應用于錄音機和收音機之中。

LM386的輸入端接單片機的P3.4引腳，輸出端接揚聲器，電路圖如圖2所示。當實際溫度超過或低于設置的溫度值時，單片機相應引腳輸出一定頻率的信號，信號經過音頻功放放大之后，發出報警聲。