基于A(yíng)T89C51單片機的溫度測控系統硬件模塊設計

本文主要介紹的基于A(yíng)T89C51單片機的溫度測控系統中最重要的一環(huán)：硬件模塊設計。以下是該溫度測控系統中各個(gè)模塊及其工作原理。

1 溫度檢測模塊

該系統溫度測量部分采用DALLAS公司生產(chǎn)的一線(xiàn)式數字溫度傳感器DS18B20，它具有微型化、低功耗、高性能抗干擾能力、測量范圍廣、強易配處理器等優(yōu)點(diǎn)，DS18B20可直接將溫度轉化成串行數字信號給單片機處理，它具有三引腳TO-92小體積封裝形式，溫度測量的范圍為-55～+125℃，測溫分辨率可達到0.062 5℃。

2 4×4行列式按鍵模塊

該系統采用4×4行列式矩陣按鍵輸入，其中除了0～9這10個(gè)相應數字溫度按鍵外，還設計了溫度重設按鍵、確定按鍵、零下溫度選擇按鍵和小數點(diǎn)按鍵等用來(lái)控制溫度。該系統采用的是非編碼式鍵盤(pán)，按鍵的識別采用的是全局掃描法。

3 主控模塊

該設計采用AT89C51單片機作為主控芯片。該芯片是一款高性能的CMOS 8位微處理器，自帶4 KB閃存，產(chǎn)品性?xún)r(jià)比高，滿(mǎn)足系統的設計需求。該系統中主控芯片AT89C51不斷的對采集到的溫度信號與輸入的控制溫度進(jìn)行比較，若超出設定范圍則啟動(dòng)升溫或降溫裝置，直至溫度到達設定的范圍區間內。

4 溫度控制模塊

該系統溫度控制電路中，單片機通過(guò)三極管的通斷控制繼電器，達到控制電熱器的目的。當溫度低于設定溫度下限時(shí)，單片機發(fā)送低電平信號經(jīng)過(guò)74LS04非門(mén)電路后變?yōu)楦唠娖?，使NPN型三極管導通，繼電器使電源與電熱器接通，電熱器加熱，溫度慢慢升高。當溫度高于設定溫度上限時(shí)，單片機發(fā)送高電平信號經(jīng)過(guò)74LS04非門(mén)電路后變?yōu)榈碗娖?，使NPN型三極管截止，繼電器使電源與制冷系統接通，制冷系統工作，溫度慢慢降低。當繼電器突然斷電時(shí)，會(huì )產(chǎn)生很大的反向電流，反接在三極管兩端的二極管可將反向電流分流，達到保護三極管的作用。

5 測溫控溫顯示模塊

該設計顯示部分采用2個(gè)4位8段共陽(yáng)極數碼管7SEG-MPX4-CA。一個(gè)數碼管用于顯示當前環(huán)境溫度，另外一個(gè)數碼管用于顯示設定溫度。為了節省I/O口，本設計通過(guò)74LS04雙2線(xiàn)-4線(xiàn)譯碼器連接兩個(gè)數碼管的位碼。
本文設計的溫度測控系統，采用DS18B20數字溫度傳感器實(shí)時(shí)采集環(huán)境溫度，采用4×4矩陣按鍵自由設定溫度上限和下限，AT89C51單片機負責處理采集的溫度數據和發(fā)送控制溫度信號，將環(huán)境溫度和設定溫度通過(guò)數碼管7SEG-MPX4-CA實(shí)時(shí)顯示。