计算机光盘软件与应用 ２０１１年第２４期 Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ＣＤ Ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ Ａｐｐ１ｉｃａｔｉｏｎｓ 软件设计开发 基于单片机的温度采集报警系统的设计 王熔熔，刘海霞 （内蒙古机电职业技术学院，呼和浩特０１００７０） 摘要：设计了一种基于单片机ＡＴ８９Ｓ５１和ＤＳ１８Ｂ２０温度传感器的温度采集报警系统。该系统性能可靠，结构简单， 能实现安全温度内正常显示温度值，超出设定的温度上限则进行声光报警。 关键词：单片机；温度检测；报警 中图分类号：ＴＰ３１１．５２ 文献标识码：Ａ 文章嫡号：１００７—９５９９（２０１１）２３—０１８１—０３ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ａｌａｒｍ Ｓｙｓｔｅｍ Ｄｅｓｉｇｎ Ｂａｓｅｄ ＭＣＵ Ｗａｎｇ Ｒｏｎｇｒｏｎｇ．Ｌｉｕ Ｈａｉｘｉａ （Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃｓ，Ｈｕｈｈｏｔ ０１ ００７０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ ｄｅｓｉｇｎｓ ａ ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＴ８９Ｓ５ １ ａｎｄ ＤＳ １ ８Ｂ２０ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｅｎｓｏｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ａｌａｒｍ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｓｉｍｐｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｃａｎ ａｃｈｉｅｖｅ ｓａｆｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗｉｔｈｉｎ ａ ｎｏｒｍａｌ ｄｉｓｐｌａｙ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｅｘｃｅｅｄｓ ｈｅ ｔｓｅｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｕｐｐｅｒ ｌｉｍｉｔ，ｓｏｕｎｄ ａｎｄ ｌｉｇｈｔ ａｌａｒｍ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＭＣＵ；Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；Ａｌａｒｍ 一、系统设计 ＤＳ１８Ｂ２０的测温原理是这样的，器件中低温度系数晶振的振 基本工作原理 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 如图１所示为温度采集报警系统框图。该设计将以单片机控 法计数器１；高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变， 制的温度采集系统为主，利用单片机完成对温度的检测，实现安 所产生的信号作为减法计数器２的脉冲输入。器件中还有一个计 全温度内正常显示温度值，超出设定的温度上限则进行声光报警。 数门，当计数门打开时，ＤＳ１８Ｂ２０就对低温度系数振荡器产生的 系统在温度采集时主要应用了ＤＳ１８Ｂ２０芯片，该器件经过初 时钟脉冲进行计数进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温 始化后单片机首先进行ＲＯＭ匹配，当受到测温器件发回的信号时 度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将一５５℃所对应的一个 证明该器件正常工作，接着单片机发送温度转换命令进行温度采 基数分别置入减法计数器１、温度寄存器中，计数器１和温度寄 集，测温的精确度很高，可以精确到小数点后四位。设计中还应 存器被预置在一５５℃所对应的一个基数值。 用了ＨＤ７２７９芯片进行数码管显示的驱动，一共应用了６位数码管。 减法计数器１对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计 数，当减法计数器１的预置值减到０时，温度寄存器的值将加１， ＡＴ８９ 减法计数器１的预置将重新被装入，减法计数器１重新开始对低温 Ｓ５ｌ 度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器计 数到０时，停止温度寄存器的累加，此时温度寄存器中的数值就是 所测温度值。其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数器门 仍未关闭就重复上述过程，直到温度寄存器值大致被测温度值。 单总线要求外接一个约５ｋ的上拉电阻：这样，单总线的闲置 图１ 温度采集报警系统框图 状态为高电平。不管什么原因，如果传输过程需要暂时挂起，且 二、硬件设计 要求传输过程还能够继续的话，则总线必须处于空闲状态。位传 （一）测温和控制电路 １．测温 输之间的恢复时间没有，只要总线在恢复期间处于空闲状态 测温使用的ＤＳ１８Ｂ２０是典型的应用单总线技术的器件。 （高电平）。如果总线保持低电平超过４８０ ｕ Ｓ，总线上的所有器 顾名思义，单总线只有一根数据线。设备（主机或从机）通 件将复位。另外，在寄生方式供电时，为了保证单总线器件在某 过一个漏极开路或三态端口，连接至该数据线，这样允许设备在 些工作状态下（如温度转换期间、ＥＥＰＲＯＭ写入等）具有足够的电 不发送数据时释放数据总线，以便总线被其它设备所使用。 源电流，必须在总线上提供强上拉…。 ＤＳ１８Ｂ２０温度传感器是美国ＤＡＬＬＡＳ半导体公司最新推出的一 主机控制ＤＳＩ８Ｂ０２完成温度转换必须经过三个步骤：初始化、 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， ＲＯＭ操作指令、存储器操作指令。必须先启动ＤＳ１８Ｂ０２开始转换， 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 再读出温度转换值。本系统仅挂接一个芯片，在软件设计中使用 现９～１ ２位的数字值读数方式。ＤＳ１８Ｂ２０采用３脚ＰＲ一３５封装 默认的１２位转换精度，外接供电电源，读取的温度值高位字节送 或８脚ＳＯＩＣ封装，其内部结构框图如图２所示。 单元，低位字节送ＷＤＬＳＢ单元，再按照温度值字节的表示格式及 其符号位，经过简单的变换即可得到实际温度值。 ２．控制 ＡＴ８９Ｓ５１是美国ＡＴＭＥＬ公司生产的低电压、高性能ＣＭＯＳ８位 单片机；片内含有４ｋ字节的可反复擦写的只读程序存储器 （ＥＰＲｏＭ）和１２８字节的随机存取数据存储器（ＲＡＭ）；器件采用 ＡＭＴＥＬ公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准ＭＣＳ一５１ 指令系统；片内置通用２位处理器（ＣＰＵ）和Ｆｌａｓｈ存储单元， 功能强大的ＡＴ８９Ｓ５１单片机可为您提供许多高性价比的应用场 合，可灵活应用于各种控制领域。 图２ ＤＳ１８Ｂ２０内部结构框图 ——＿．Ｊ 声光报警电路 — ｌ 电路 ｌ ｌ 计算机光盘软件与应用 软件设计开发 Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ＣＤ Ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ２０１１年第２４期 Ｔｌ ＤＳｌ唧 （二）显示控制电路 ＨＤ７２７９Ａ是一片具有串行接口的，可同时驱动８位共阴式数 码管（或６４个ＬＥＤ点阵）的智能显示驱动芯片，该芯片同时还可连 接多达６４键的键盘矩阵。该芯片内部含有译码器，可直接接受 ｌ６进制码，ＨＤ７２７９Ａ还同时具有２种译码方式，ＨＤ７２７９（Ａ）还具有 多种控制指令，如消隐、闪烁、左移、右移、段寻址等。ＨＤ７２７９ 与单片机仅需４条接口线，其中ｃＳ为片选信号。当ＭＣＵ访问ＨＤ７２７９ 时，应将片选端置为低电平。ＤＡＴＡ为串行数据／输出端，当向 ＨＤ７２７９发送数据时，ＤＡＴＡ为输入端；当ＨＤ７２７９Ａ输出键盘代码时， ＤＡＴＡ为输出端。其特点为： 一串行接口，无需外围元件可直接驱动ＬＥＤ 一各位控制译码／不译码及消隐和闪烁属性 一（循环）左移／（循环）右移指令 一具有段寻址指令，方便控制ＬＥＤ 一６４键键盘控制器，内含去抖动电路 一有ＤＩＰ和ＳＯＩＣ两种封装形式供选择 显示控制电路如图４所示： 图３测温和控制电路 图４显示控制电路 一１８２— 计算机光盘软件与应用 ２０１１年第２４期 （三）声光报警电路 Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ＣＤ Ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ 学出版社，２００４ 软件设计开发 １．发光二极管报警电路的设计 由４个发光二极管接上电阻后连上单片的ＲＸＤ的引脚，外接 ＶＣＣ，当单片机的ＲＸＤ引脚被置低电平后，发光二极管被点亮，起 ［６Ｊ薛均义，张彦斌．ＭＣＳ一５１系列单片微型计算机及其应用【Ｍ】 西安：西安交通大学出版社，２００５ ［７］徐爱钧，彭秀华．单片机高级语言Ｃ５１应用程序设计【Ｍ】．北 到报警作用。图５所示为发光二极管报警电路。 一●一…………… ｉ ｛ 京：北京航空航天大学出版社，２００６ 【８】康华光．电子技术基础（模拟部分）［ｊ ．北京：高等教育出版 社．２００４ ｛ ｊ ｌ ＲＸＤ ｌ 【９】李朝青．单片机原理及接口技术（简明修订版）【Ｍ】．杭州： 北京航空航天大学出版社，１９９８ 单片机 ｉ Ｉ【１Ｏ】李广弟．单片机基础［Ｍ】．北京：北京航空航天大学出版 社．１９９４ 【１１】阎石．数字电子技术基础（第三版）［Ｍ】．北京：高等教育出 版社．１９８９ 【１２】廖常初．现场总线概述Ｕ】．电工技术，１９９９ 图５发光二极管报警电路图 ２．声音报警电路的设计 如下图所示，用一个Ｓｐｅａｋｅｒ和三极管、电阻接到单片机的 ＴＸＤ引脚上，构成声音报警电路，如图６示为声音报警电路。 ＶＣＣ ［作者简介］王熔熔，副教授，内蒙古机电职业技术学院信息 与管理工程系副主任，宣传部副；刘海霞（１９６５．３－），女， 内蒙古呼和浩特市人．内蒙古机电职业技术学院副教授，硕士研究 生，研究方向：控制理论与控制工程。 图６声音报警电路图 三、软件设计 该设计中主要利用了ＤＳＩ８Ｂ２０芯片进行测温，该芯片是单总 线器件，顾名思义单总线只有一根数据线，因此在通信时时序就 显得十分重要，我们在编程时也要十分注意这一点。在程序中测 温时首先要对ＤＳ１８Ｂ２０进行初始化，初始化过程由单片机发出的 复位脉冲和芯片响应的应答脉冲组成，应答脉冲使主机知道，总 线上有从机设备，且准备就绪。由于总线上只挂接了一片测温芯 片，因此可直接跳过Ｒ０Ｍ匹配发出测温命令。该设计可实时显示 温度值，便于连续观测。软件流程图如下图７所示： 四、总结 本设计研究了一种基于单片机技术的温度采集报警系统。该 系统通过以ＡＴ８９Ｓ５１单片机为工作处理器核心，利用了ＤＳ１８Ｂ２０ 芯片进行测温，当温度超出设定范围时，单片机输出控制信号， 驱动声光报警电路开始报警。该系统操作简单、易懂、智能性高、 误报率低，设计后的系统具有操作方便，控制灵活等优点。 参考文献： 【１】吴政江．单片机控制红外线防盗报警器Ⅱ】．锦州师范学院学 报。２００１ 【２】宋文绪．传感器与检测技术［Ｍ】．北京：高等教育出版社，２００４ 【３】余锡存．单片机原理及接口技术 ｑ．西安：西安电子科技大 学出版社，２０００ 【４】唐桃波，陈玉林．基于ＡＴ８９Ｃ５１的智能无线安防报警器Ⅱ】． 电子设计应用，２００３，５（６）：４９－５１ 【５】李全利．单片机原理及接口技术【Ｍ］．北京：北京航空航天大 一图７软件流程图 １８３一
