基于单片机的室内温度报警装置设计.doc

基于单片机的室内温度报警装置设计 王强WANGQiang （苏州大学应用技术学院，苏州215000） （InstituteofAppliedTechnology，SoochowUniversity，Suzhou215000，China） 摘要：本文通过对单片机的室内温度报警装置，使用温度传感器DS18B20采集温度信息，实现检测、显示和监控的功能，并通过语音芯片完成录音报警功能进行分析，然后得到该报警装置具有电路简单、抗干扰能力强、功耗低、可靠性高等优点。 Abstract:BasedontheindoortemperaturealarmdeviceofMCU,thispaperusestemperaturesensorDS18B20tocollecttemperatureinformation,torealizethedetection,displayandcontrolfunctions,andbytheanalysisofthepletationofrecordingalarmfunctionbyvoicechip,concludesthatthealarmdevicehastheadvantagesofsimplecircuit,stronganti-interferenceability,lowpowerconsumptionandhighreliability. 关键词：ds18b20；温度；报警 Keywords:DS18B20；temperature；alarm ：TP302.1：A ：1006-4311（xx）06-0054-02 0引言 现实生活中温度的测量是不可缺少的内容，随着电子产业的迅速发展，温度传感器正在向着数字化和智能化的方向发展，采用单片机实现温度报警，不仅结构简单，灵敏度高，而且大幅度提高检测温度的技术指标1。 室内温度报警装置采用温度传感器DS18B20进行数据采集，测温范围为-55+125，可以实现LCD1602液晶显示，测温的精度可以达到0.5，并且能稳定地与单片机通讯，可靠性高。该报警装置结构框图如图1所示2。 1硬件电路的设计 该室内温度报警装置主要是以单片机STC89C52为核心、采用单总线数字式温度传感器DS18B20对温度进行检测，实现温度的实时测量和LCD数字显示，并通过报警系统完成对温度的监测。该系统的设计方案主要分为硬件系统和软件系统两部分。 1.1温度传感器DS18B20DS18B20是美国DALLAS半导体公司生产的单总线接口的温度传感器，如图2所示。与传统的热电偶传感器相比，大大提高了测量温度的准确度和精度3。 DS18B20内部有两个计数器T1和T2，所检测室内温度值的位数因分辨率不同而不同，在温度转换时，延时时间由2s变为750ms。温度系数晶振随着室温变化其振荡率也明显改变，所产生的信号作为T2的脉冲输入。而DS18B20与单片机的连接方式有两种：寄生电源连接方式和外部电源连接方式。在寄生电源供电方式下，DS18B20从单线信号线上汲取能量：在信号线DQ处于高电平期间把能量储存在内部电容里，在信号线处于低电平期间消耗电容上的电能工作，直到高电平到来再给寄生电源（电容）充电。由于每个DS18B20在温度转换期间工作电流达到1mA，当几个温度传感器挂在同一根I/O线上进行多点测温时，只靠4.7K上拉电阻就无法提供足够的能量，会造成无法转换温度或温度误差极大4。 1.2LCD1602温度显示的设计该室温报警装置液晶显示屏采用LCD1602，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用。LCD1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了160个不同的点阵字符图形，每一个字符都有一个固定的代码，与单片机连接后通过C语言编程就可以工作。在正常工作状态下，LCD1602与单片机的连接如图3所示。 1.3报警电路系统报警电路系统由三部分组成：红、绿发光二极管、蜂鸣器和ISD4004语音芯片构成的语音提醒系统。ISD4004是美国ISD公司制造的一种语音芯片，内置有SPI兼容接口的微控制器，工作电压为3V，单片录放时间长，音质好，适用于移动电话及其它便携式电子产品，ISD4004语音芯片管脚图如图4所示。 该语音芯片采用CMOS技术，此外，采样频率越低，录放时间越长，但音质会有所下降，片内信息存于闪烁存储器中，可在断电情况下保存好长时间，反复录音l0万次5。 2软件系统设计方案 该室内温度报警装置的程序流程图如图5所示，具体流程如下：首先，接通电源，上电工作，DS18B20、LCD1602和ISD4004进行初始化；初始化以后可以设置录音功能，录音完毕以后判断室温是否在适宜温度范围内，若室温在适宜温度范围内，则无指示，蜂鸣器不报警，无语音提醒；若室温低于适宜温度下限，则绿灯指示，蜂鸣器报警，播放录音“室温低于适宜温度下限”；判断条件结束以后，LCD液晶屏显示当前的室温和设置的适宜温度上下限；最后程序结束。 3调试和分析 待硬件焊接和软件编程无误后，进入调试环节，将keil4中程序生成的hex文件烧入到STC89C52芯片中，接通电源后将该装置放入模拟环境中进行系统调试，设定室内适宜温度范围为：温度上限为temp-H：27，温度下限为temp-L：18，并测得当前室温为23.67。适宜温度上下限设置如图6所示。 4总结 室内温度报警装置主要利用DSl8B20新型数字温度传感器、LCD1602液晶显示模块和ISD4004语音芯片为主体构建的温度检测报警系统，电路结构简单，可靠性高，适用于家庭生活，使用价值高，具有较好的应用前景。 参考文献： 1刘跃辉，王南山，徐云强.基于单片机的温度测量系统的设计J.现代电子技术，xx，21：103-105. 2张璐璐.单片机温度测量和控制系统的设计与实现D.吉林大学，xx. 3沙占友.智能温度传感器的发展趋势J.电子技术应用，xx，05：6-7. 4马丽丽，高鑫，贺超兴