智能溫度報警系統電路設計解析 —電路圖天天讀（241）

　　隨著(zhù)人們生活水平的不斷提高，單片機控制無(wú)疑是人們追求的目標之一，它所給人帶來(lái)的方便也是不可否定的，其中數字溫度計就是一個(gè)典型的例子，但人們對它的要求越來(lái)越高，要為現代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設施就需要從數單片機技術(shù)入手，一切向著(zhù)數字化控制，智能化控制方向發(fā)展。

　　1 總體設計框圖

　　溫度計電路設計總體設計方框圖如圖1所示，控制器采用單片機AT89S52，溫度傳感器采用DS18B20，用4位LED數碼管以串口傳送數據實(shí)現溫度顯示。

　　1.1 系統硬件設計

　　硬件電路由四部分組成：溫度數據采集部分，即時(shí)溫度顯示驅動(dòng)部分，溫度數據存儲部分和上位PC機數據處理部分。整個(gè)硬件設計原理圖如圖2所示。

圖2　硬件原理方框圖

　　圖3 AT89S52單片機最小系統

　　AT89S52具有以下標準功能： 8k字節Flash，256字節RAM，32 位I/O 口線(xiàn)，看門(mén)狗定時(shí)器，2 個(gè)數據指針，三個(gè)16 位定時(shí)器/計數器，一個(gè)6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計數器、串口、中斷繼續工作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復位為止。

　　2 溫度數據采集部分

　　DS18B20是智能型的數字溫度傳感器，以單總線(xiàn)方式通信。其數據線(xiàn)與單片機的P1．1相連接。當到達采樣時(shí)間時(shí)，由單片機發(fā)出讀溫度信號，通過(guò)單片 機AT89C51的P1．1口和DS18B20的I／O口相連，按照DS18B20的時(shí)序要求，發(fā)出相應的讀、寫(xiě)命令。

　　2.1 主控制器

　　單片機AT89S52具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)，四個(gè)端口只需要兩個(gè)口就能滿(mǎn)足電路系統的設計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設計使用系統可用二節電池供電。

　　2.2 顯示電路

　　顯示電路采用4位共陽(yáng)LED數碼管，從P3口RXD，TXD串口輸出段碼。

　　2.3 溫度傳感器

圖4 DS 18B20 內部結構

　　DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現９～１２位的數字值讀數方式。

　　3 DS18B20的測溫原理

　　
圖5 DS18B20 的內部測溫電路圖

　　DS18B20的測溫原理如圖2所示，圖中低溫度系數晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計數器1，高溫度系數晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數器2的脈沖輸入，圖中還隱含著(zhù)計數門(mén)，當計數門(mén)打開(kāi)時(shí)，DS18B20就對低溫度系數振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖后進(jìn)行計數，進(jìn)而完成溫度測量。

　　4 DS18B20與單片機的典型接口設計

　　以MCS51單片機為例，圖3中采用寄生電源供電方式， P1?1口接單線(xiàn)總線(xiàn)為保證在有效的DS18B20時(shí)鐘周期內提供足夠的電流，可用一個(gè)MOSFET管和89C51的P1?0來(lái)完成對總線(xiàn)的上拉。

　　編輯點(diǎn)評：本設計所介紹的數字溫度計與傳統的溫度計相比，具有讀數方便，測溫范圍廣，測溫準確，其輸出溫度采用數字顯示，主要用于對測溫比較準確的場(chǎng)所，或科研實(shí)驗室使用，該設計控制器使用單片機AT89S52，測溫傳感器使用DS18B20，用3位共陽(yáng)極LED數碼管以串口傳送數據，實(shí)現溫度顯示，能準確達到以上要求。
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