智能温度报警系统电路设计解析

　　随着人们生活水平的不断提高，单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。

　　1 总体设计框图

　　温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机AT89S52，温度传感器采用DS18B20，用4位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。

　　1.1 系统硬件设计

　　硬件电路由四部分组成：温度数据采集部分，即时温度显示驱动部分，温度数据存储部分和上位PC机数据处理部分。整个硬件设计原理图如图2所示。

图2　硬件原理方框图

　　图3 AT89S52单片机最小系统

　　AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

　　2  温度数据采集部分

　　DS18B20是智能型的数字温度传感器，以单总线方式通信。其数据线与单片机的P1．1相连接。当到达采样时间时，由单片机发出读温度信号，通过单片 机AT89C51的P1．1口和DS18B20的I／O口相连，按照DS18B20的时序要求，发出相应的读、写命令。

　　2.1 主控制器

　　单片机AT89S52具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。

　　2.2  显示电路

　　显示电路采用4位共阳LED数码管，从P3口RXD，TXD串口输出段码。

　　2.3 温度传感器

图4   DS 18B20 内部结构

　　DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现９～１２位的数字值读数方式。

　　3  DS18B20的测温原理

　　
图5  DS18B20 的内部测温电路图

　　DS18B20的测温原理如图2所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量。

　　4 DS18B20与单片机的典型接口设计

　　以MCS51单片机为例，图3中采用寄生电源供电方式， P1?1口接单线总线为保证在有效的DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可用一个MOSFET管和89C51的P1?0来完成对总线的上拉。

　　编辑点评：本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该设计控制器使用单片机AT89S52，测温传感器使用DS18B20，用3位共阳极LED数码管以串口传送数据，实现温度显示，能准确达到以上要求。
电子发烧友《无线通信特刊》，更多优质内容，马上下载阅览