基于單片機的自動(dòng)溫度測量報警系統設計

摘要：目前，在自動(dòng)控制領(lǐng)域用溫度作為一種控制量對系統進(jìn)行自動(dòng)控制已經(jīng)越來(lái)越普遍。針對這種實(shí)際情況本文設計了一種簡(jiǎn)單實(shí)用的溫度報警系統。該系統以AT89C51單片機為中央處理單元，大大降低了系統開(kāi)發(fā)的成本。通過(guò)溫度傳感器LM35采集外部的溫度，并將溫度轉換成相應的電壓值。A／D轉換裝置對電壓值進(jìn)行模數轉換，將結果送入中央處理單元進(jìn)行計算。單片機根據其處理的結果決定是否需要啟動(dòng)報警裝置。結果表明，該系統可以在5～150℃環(huán)境下工作，當外界的溫度達到設定的報警溫度時(shí)該系統能夠及時(shí)地做出反應，具有一定的現實(shí)價(jià)值。
關(guān)鍵詞：AT89C51；傳感器；A／D轉換；自動(dòng)報警

目前，無(wú)論是在工業(yè)生產(chǎn)中還是在科研實(shí)驗中通過(guò)對溫度測量來(lái)進(jìn)行自動(dòng)控制的設備越來(lái)越普及，應用場(chǎng)合也越來(lái)越多。隨之而來(lái)的問(wèn)題是，如何能夠測得精確的溫度以保證自動(dòng)控制設備能夠正確地發(fā)出控制指令來(lái)控制生產(chǎn)過(guò)程。另一方面，如果溫度過(guò)高可能會(huì )對一些設備中的一些半導體元器件造成損壞。因此，對于自動(dòng)高溫報警的需求也在逐漸增加。本文基于以上方面的考慮，研究并設計了一種基于單片機的自動(dòng)溫度測量與報警系統。

1 系統硬件設計
盡管目前市場(chǎng)上單片機的品種多樣，功能也越來(lái)越多，但是受成本約束，性能優(yōu)良的8位單片機仍然是工業(yè)檢測與控制應用領(lǐng)域的首選。
本系統就是以ATMEL公司的AT89C51單片機為中心，通過(guò)模數轉換器AD7812對溫度傳感器的輸出電壓進(jìn)行模數轉換，再將轉換結果送入單片機進(jìn)行相應的處理，通過(guò)編程分析處理的結果，最后決定是否報警。下面分別介紹各個(gè)硬件功能模塊的設計。
1．1 溫度傳感器設計
溫度傳感器是感知外部環(huán)境中溫度變化的重要元件，它是外界與本系統的接口。它將外界溫度的變化轉化成電壓的變化，這樣通過(guò)對電壓的處理與分析就可以間接地測量出外界溫度。本系統采用的溫度傳感器為L(cháng)M35，該溫度傳感器由美國國家半導體公司生產(chǎn)，在常溫下，不需要額外的校正處理就可以到達0．25℃的準確率。其輸出電壓與攝氏溫度成線(xiàn)性關(guān)系，并且這種關(guān)系可以表示為：

式中，Vo為傳感器的輸出電壓，單位V，T是外界環(huán)境中的溫度，單位℃。由于LM35能夠測量的最高溫度是150℃，由式(1)可得其最大輸出電壓為1．5 V。為了能夠與AD7812的輸入進(jìn)行匹配，故需要對傳感器的輸出電壓進(jìn)行放大，放大的倍數約為3．33倍?？刹捎眉蛇\放連接成同向放大器來(lái)實(shí)現電壓放大的功能。經(jīng)過(guò)放大后的電壓約為5 V，恰好能夠與模數轉換部分的輸入相匹配。該部分電路設計如圖1所示。