時(shí)永寶

摘 要：伴隨著時(shí)代的快速發(fā)展，智能將會(huì)成為今后的主流方向，按照設(shè)定好的思路，在特定的環(huán)境里自主工作，不需要人為的操控。在本次研究中，以STC89C51單片機(jī)作為核心控制器，用DS18B20溫度傳感器檢測(cè)溫度，當(dāng)采集到的數(shù)值高于或低于預(yù)先設(shè)定值時(shí)，報(bào)警模塊進(jìn)行反饋工作;待檢測(cè)的數(shù)值處理后，顯示時(shí)數(shù)據(jù)可以讀取到十分位。

關(guān)鍵詞：STC89C51單片機(jī);DS18B20;1602液晶模塊

文章編號(hào)：2095-2163（2019）04-0301-03 中圖分類號(hào)：TP274.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引 言

溫度采集器，嚴(yán)格地講，是由設(shè)定好的程序來(lái)控制傳感器的采集，用以表示實(shí)時(shí)溫度的簡(jiǎn)易裝置。其優(yōu)勢(shì)在于輸入速度快、可靠性高和采集數(shù)據(jù)方便。利用單片機(jī)的儲(chǔ)存功能，溫度采集器反饋回的信息可以隨時(shí)儲(chǔ)存，并具有一定的自動(dòng)報(bào)警能力。溫度采集器易于制作，不僅能單獨(dú)使用，還可以和其它設(shè)備結(jié)合使用，結(jié)合后可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。

選取STC89C51作為控制的核心芯片，因其具有擦寫功能，擦寫次數(shù)可達(dá)1000次。STC89C51是集成芯片，集成了中央處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器等，同時(shí)還具有編寫性能，結(jié)合相應(yīng)工具，可以下載程序到51芯片中，省去一些環(huán)節(jié)，從而降低成本。選擇51芯片為控制單元，因?yàn)槠湫詢r(jià)比高，容易買到[1]。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1 單片機(jī)的選擇

整個(gè)系統(tǒng)的神經(jīng)中樞是STC89C51單片機(jī)，用其指揮控制傳感器，進(jìn)行溫度采集，便于達(dá)到仿真效果。結(jié)合控制器，設(shè)計(jì)采集溫度器的高溫與低溫報(bào)警系統(tǒng)，通過(guò)傳感器進(jìn)行溫度檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到的溫度高于或低于設(shè)定值時(shí)，報(bào)警模塊出現(xiàn)反饋[4]。

1.2 溫度采集器電路設(shè)計(jì)

采用溫度傳感器DS18B20可以在任意環(huán)境和位置下，進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。然后將采集的數(shù)值輸送給控制單元，控制單元處理后，會(huì)得到一個(gè)比較穩(wěn)定的數(shù)據(jù)值，將其送入主控單元;主控單元對(duì)其處理分析后，將處理的數(shù)據(jù)送給顯示模塊。溫度采集器電路設(shè)計(jì)原理如圖1所示。

1.3 電源模塊設(shè)計(jì)

根據(jù)仿真要求，設(shè)計(jì)單片機(jī)傳感器的電壓為4.5 V，現(xiàn)實(shí)中可以利用電池供電。在多次的驗(yàn)證后，最終得到的結(jié)果，符合最初的設(shè)定。使用電池供電，一是方便， 二是安全， 系統(tǒng)可在穩(wěn)定電壓范圍內(nèi)進(jìn)行工作。

1.4 顯示模塊選擇

選擇工業(yè)字符型液晶LCD1602顯示，可以給系統(tǒng)提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的LCD驅(qū)動(dòng)接口，按照仿真要求進(jìn)行操作，從而控制實(shí)時(shí)顯示。結(jié)合上述觀點(diǎn)，選用工業(yè)字符型液晶完成模擬仿真，物盡其用。

1.5 傳感器模塊選擇

根據(jù)此設(shè)計(jì)而使用數(shù)字溫度傳感器，由于其性價(jià)比高，能夠更加清晰地反應(yīng)采集到的實(shí)時(shí)溫度數(shù)值;還可以較為直觀的得到測(cè)量后的數(shù)值;通過(guò)相關(guān)的轉(zhuǎn)換，從而完成設(shè)計(jì)的要求。傳感器理想狀態(tài)可以選取2種供電方式，一是數(shù)據(jù)總線供電方式，二是外部供電;結(jié)合實(shí)際情況，仿真設(shè)計(jì)采用的是后者。電路總體構(gòu)思結(jié)合軟件仿真相對(duì)容易完成。溫度采集模塊的設(shè)計(jì)方案如圖2所示。

2 硬件單元模塊設(shè)計(jì)

2.1 主控制模塊

主控制模塊的設(shè)計(jì)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，其遵循尾重原則，用來(lái)協(xié)調(diào)各個(gè)模塊之間的聯(lián)系，從而完成各個(gè)模塊之間的連接，如圖3所示。

2.2 液晶顯示模塊

根據(jù)仿真需求，選擇工業(yè)字符型液晶顯示，數(shù)據(jù)口與單片機(jī)P1端口相連接，控制鍵與單片機(jī)的RS、RW相連接。溫度采集器報(bào)警模塊。如果有報(bào)警可以通過(guò)顯示模塊查看報(bào)警信息，且具有聲光報(bào)警功能。即采集溫度高于或低于設(shè)定值時(shí)，出現(xiàn)報(bào)警反饋。傳感器可以精準(zhǔn)地檢測(cè)到溫度的十分位，并具有斷電儲(chǔ)存數(shù)據(jù)功能;人性的智能化的按鍵設(shè)置，使得其具有連加、減功能。LCD1602液晶能同時(shí)顯示4個(gè)溫度W1、W2、W3、W4并3 s后自動(dòng)循環(huán)切換到溫度W5、W6、W7、W8顯示，如圖4所示。

2.3 報(bào)警器電路

報(bào)警電路具有聲光反饋效果，即采集的溫度數(shù)值高于設(shè)定溫度數(shù)值時(shí)，高溫報(bào)警，二極管閃爍;采集的溫度數(shù)值低于設(shè)定的溫度數(shù)值時(shí)，低溫報(bào)警，二極管不發(fā)光。蜂鳴器與發(fā)光二極管兩者互相結(jié)合，形成的反饋效果，更加直觀地反映出報(bào)警的情況。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)分為2塊—主程序和子程序，為了使程序簡(jiǎn)潔，采用側(cè)重主程序與子程序輔助的原則，從而有效地完成仿真，調(diào)用的子程序分別是DS18B20溫度采集模塊、顯示模塊、報(bào)警模塊。溫度傳感器在檢測(cè)到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)，把數(shù)值送給芯片，芯片進(jìn)行判斷處理，通過(guò)顯示模塊顯示，然后對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，掉電時(shí)采集數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。報(bào)警程序的聲光反饋，更加直觀地顯示出報(bào)警的情況，當(dāng)采集的溫度數(shù)值大于或者小于設(shè)定數(shù)值時(shí)，出現(xiàn)報(bào)警反饋，流程如圖5所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)不同地點(diǎn)（封閉或開(kāi)放環(huán)境）進(jìn)行溫度采集，采集數(shù)值達(dá)到上限和下限時(shí)進(jìn)入報(bào)警反饋，報(bào)警反饋時(shí)，溫度數(shù)值顯示可以精確到十分位，且系統(tǒng)整體具有防掉電，自我數(shù)據(jù)保存功能。數(shù)據(jù)讀取方便;仿真中還增加了連加、減功能。利用顯示模塊的特點(diǎn)，可以看到采集的溫度數(shù)值的實(shí)施情況。在教室、宿舍、操場(chǎng)不同地點(diǎn)不同時(shí)間進(jìn)行測(cè)試，在測(cè)試地點(diǎn)選取一個(gè)固定位置，打開(kāi)仿真軟件，進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，先讀取實(shí)際值，然后根據(jù)實(shí)際值設(shè)定相對(duì)的最高和最低報(bào)警參數(shù)，以便于實(shí)驗(yàn)快速地進(jìn)行。測(cè)試結(jié)果顯示可以完成高溫報(bào)警及發(fā)光二級(jí)管閃爍，低溫只報(bào)警，二極管不閃爍的功能，從而實(shí)現(xiàn)溫度采集的功能。

參考文獻(xiàn)

[1]郭惠，吳迅. 單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)完全自學(xué)手冊(cè)[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2008.

[2]賈振國(guó). DS18B20及高精度溫度測(cè)量的實(shí)現(xiàn)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2000， 26（1）：58-59.

[3]周月霞， 孫傳友. DS18B20硬件連接及軟件編程[J]. 傳感器世界，2001 （12）：25-29.

[4]楊恢先，黃輝光. 單片機(jī)原理及應(yīng)用[M]. 北京：人民郵電出版社，2006.

[5]楊麗君. AT89C51單片機(jī)控制的多路溫度檢測(cè)系統(tǒng)[M]. 自動(dòng)化與儀表，2000， 15（3）：66-68.