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1 整體設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)由單片機(jī)系統(tǒng)，溫度檢測(cè)模塊，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，以及溫度顯示模塊和溫度報(bào)警模塊四個(gè)部分組成。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
1.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)包括時(shí)鐘電路以及復(fù)位電路并有電源供應(yīng)電路。本系統(tǒng)單片機(jī)采用宏晶公司生產(chǎn)的89C51，這里單片機(jī)的晶振為11.0592Mhz。
1.2 溫度檢測(cè)模塊這里我們采用DS18B20溫度傳感器，實(shí)物如圖2所示，從左往右第一個(gè)管腳為GND管腳，第二個(gè)為數(shù)據(jù)總線管腳，第三個(gè)管腳為電源VCC管腳。DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝后可應(yīng)用于多種場(chǎng)合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，圖3所示為其硬件結(jié)構(gòu)。其適應(yīng)電壓范圍更寬，從3.0V到5.5V，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。其量程較大，從－55℃到+125℃，可編程的分辨率為9～12位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫。DS18B20的核心功能是它可以直接讀出數(shù)字的溫度數(shù)值。溫度傳感器的精度為用戶可編程的9，10，11或12位，分別以0.5℃，0.25℃，0.125℃和0.0625℃增量遞增。在上電狀態(tài)下默認(rèn)的精度為12位。得到的12位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在DS18B20的兩個(gè)8位的RAM中，高字節(jié)的前5位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于0，這5位為‘0’，只要將測(cè)到的數(shù)值乘以0.0625即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于0，這5位為‘1’，測(cè)到的數(shù)值需要先減1再取反再乘以0.0625即可得到實(shí)際溫度。 圖2 DS18b20實(shí)物 圖3 DS18b20硬件結(jié)構(gòu)在溫度檢測(cè)模塊中，我們首先初始化18b20，然后根據(jù)18b20的指令表進(jìn)行編寫程序，向DS18b20發(fā)送44H指令啟動(dòng)溫度傳感器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，一般采用12位分辨率進(jìn)行轉(zhuǎn)換，接著讀取轉(zhuǎn)換好的溫度數(shù)據(jù)，首先讀取低字節(jié)的溫度，接著讀取高字節(jié)的溫度，然后設(shè)置一個(gè)變量先保存溫度的高字節(jié)然后左移8位，使高字節(jié)變?yōu)?6位中高8位，最后和低8位相或，將高8位于低8位組合在一起。然后，先判斷讀取的溫度值是正值還是負(fù)值進(jìn)行不同處理。 圖4 AT24C02管腳圖 圖5 AT24C02實(shí)物圖
1.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊我們采用具有IIC總線接口的AT24C02存儲(chǔ)器，圖4所示為其管腳圖，其中A0-A3是地址輸入管腳，SDA和SCL分別是地址\數(shù)據(jù)輸入和時(shí)鐘輸入管腳，WP為寫保護(hù)，VCC是電源，VSS是接地。其具有1.8到6.0伏工作電壓范圍，當(dāng)WP為高電平時(shí)進(jìn)入寫保護(hù)，具有100萬次編程/擦除周期，可保存數(shù)據(jù)100年，有DIP SOIC或TSSOP封裝兩種封裝形式，圖5所示為其實(shí)物圖。采用串行 總線技術(shù)可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、減小系統(tǒng)體積、提高系統(tǒng)可靠性。同時(shí)，增加系統(tǒng)的可移植性。
1.4 溫度顯示模塊顯示模塊我們采用LCD1602液晶顯示器來完成溫度顯示。LCD1602是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)的點(diǎn)陣型液晶模塊。它是由若干個(gè)5x7或者5x10的點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以用顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用。在使用LCD1602顯示溫度值值時(shí)，我們首先對(duì)LCD1602進(jìn)行初始換操作，接著改變數(shù)據(jù)\命令控制端，首先設(shè)置（RS=L）寫命令，設(shè)置顯示坐標(biāo)，然后設(shè)置（RS=H）來寫數(shù)據(jù)。 圖6 蜂鳴器實(shí)物圖 圖7 蜂鳴器接線圖的陰極連接到單片機(jī)的I/O口，發(fā)生溫度報(bào)警時(shí)，我們將如果一個(gè)LED相對(duì)應(yīng)的IO交替賦為高低電平，讓LED燈完成閃爍功能。
2 系統(tǒng)流程圖8所示為其流程圖，首先我們初始化溫度傳感器參數(shù)，設(shè)定最高報(bào)警值與最低報(bào)警值，接著通過溫度檢測(cè)模塊與溫度顯示模塊獲取溫度并顯示溫度，當(dāng)檢測(cè)出溫度大于最高報(bào)警值或小于最低報(bào)警值時(shí)，溫度報(bào)警模塊開始報(bào)警。
3 Proteus仿真圖Proteus軟件是英國Lab Center Electronics公司出版的。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是比較好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。
本系統(tǒng)我們采用Proteus仿真，如圖9所示。
根據(jù)以上的模塊以及系統(tǒng)的流程圖，我們首先設(shè)計(jì)出了仿真電路。機(jī)的溫度檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)溫度預(yù)設(shè)置，溫度檢測(cè)，溫度存儲(chǔ)和溫度報(bào)警功能，實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)，系統(tǒng)能完成預(yù)定功能，
圖8 系統(tǒng)流程圖 圖9 Proteus仿真圖1.5 溫度報(bào)警電路溫度報(bào)警模塊我們采用蜂鳴器加led燈的結(jié)構(gòu)，蜂鳴器分為有源和無源兩種，我們系統(tǒng)中采用無源蜂鳴器，如圖6、圖7所示。當(dāng)溫度超過或者低于預(yù)設(shè)的警戒值時(shí)，蜂鳴器會(huì)報(bào)警。LED燈的陽極串聯(lián)一個(gè)電阻，然后連接到電源VCC，而LED且性能穩(wěn)定，擴(kuò)展性好，可以滿足眾多領(lǐng)域的溫度檢測(cè)功能。
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仿真圖+系統(tǒng)流程
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