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摘要：本文介绍了基于AT89C52单片机的温度测控系统的硬件设计。该系统采用DS18B20进行温度采集，通过AT89C52单片机外围电路来实现温度的设定、显示以及报警。该温度测控系统测温范围为- 55℃～ + 125 ℃，它具有读数方便、测温范围广、测温准确等优点，被广泛运用于工业生产、日常生活中。
Abstract： This paper introduces the hardware design on AT89C52 microcomputer in temperature measurement and control. This system use temperature sensor DS18B20， together with AT89C52 microcomputer and its related interface circuit to realize the temperature setting， display and alarm. The temperature between - 55℃～ + 125 ℃ can be measured by this system， which has features of convenient reading， wide range of temperature measurement and so on， it is suitable for daily life and industrial production.
Keywords： temperature measurement， DS18B20， AT89C52
引言：随着电子技术的不断发展，仪器仪表的微型化，数字化已得到实现。单片机在工业控制、尖端武器、通信设备、信息处理、家用电器等各测控领域的应用中独占鳌头。本文采用AT89C52单片机开发温度信号的采集、键盘电路、LED数码管显示以及温度报警四个系统。AT89C52单片机系统硬件接口功能丰富， 有可靠性高、线路简单、测量精度高、功能便于扩展等优点[1-4]。
1、 温度测控系统设计方案：
以AT89C52单片机为控制核心，以DS18B20温度传感器作为测量元件，采用温度测量、报警、显示等关键技术，构成智能温度测量系统[5]。该系统主要由六部分构成：DS18B20温度传感器、AT89C52单片机、复位电路、显示模块、键盘模块以及报警模块，其框图如图1所示：
图1-温度测控系统框图
2、 硬件电路组成
2.1 温度采集电路
温度传感器种类很多，目前出现的DS18B20是美国DALLAS半导体公司推出的新一代数字化单总线器件智能温度传感器[6-7]。DS18B20支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55℃—+125℃，精度为±0.50℃， 可编程为9 位～12 位A/D 转换精度， 测温分辨率可达0.0625℃。被测温度直接以“一线总线”的数字方式传输，用符号扩展的16位数字量方式串行输出，大大提高了系统的抗干扰性.DS18B20可以直接产生数字信号，不用进行A/D转换，这样使系统结构更趋简单，可靠性更高，所以该系统采用DS18B20进行温度信号的采集。原理图如图3所示：
图2-温度采集电路
2.2 显示电路
显示电路分为静态显示电路与动态显示电路。静态显示电路中每个数码管都占用单独的I/O口，单片机把要显示的字形代码发送到接口电路时，数码管就会显示该字形，静态显示电路它占用的I/O口多、单片机CPU开销小。动态显示电路把所有的数码管的同名端都连在一起，每个数码管都加上位选通电路，每个数码管都可能显示相同的字形，只有当某个数码管的选通被打开的时候，该位才显示出字形，没有被选通的数码管不会亮，动态显示电路占有的I/O口少，功耗少。本系统采用动态扫描的方法，用P2.0、P2.1、P2.2、P2.3通过9012来控制位选，用P1口来控制段选。显示时，由P2.0、P2.1、P2.2、P2.3口不断的输出扫描信号，使每一瞬间只有一个数码管被点亮，然后由P1口输入该位要显示的字形，最终将该位要显示的字形显示出来。其原理图如图2所示：
图3-显示电路
2.3键盘电路
键盘电路分为独立连接式键盘和矩阵式键盘。独立连接式键盘的按键直接与单片机的I/O相连，所有的输入线都被拉成高电平，当有按键按下的时候，输入线将被拉低成低电平，这种键盘适合按键数较少的情况。矩阵式键盘需要反复不断地进行行列扫描，来判断是否有按键按下，它适用于键盘按键数较多的情况下。本系统中使用的按键数量较少，所以是用独立按键式键盘。按键有K1、K2、K3。按一下K1设置最高温度，再按一下设置最低温度，按三下退出设置，K2和K3用来进行温度的加减。电路原理图如图3所示：
图4-键盘电路
2.4 报警电路
在报警电路中，两个二极管和蜂鸣器分别通过P1.0、P1.1、P1.2与AT89C52相连。在进行温度检测的时候，AT89C52单片机将预设温度值与实际测量温度值相比较，若实际测量温度值大于预置温度值，蜂鸣器报警且红色发光二极管亮，若实际测量温度值低于预置温度值，蜂鸣器报警且绿色发光二极管亮。电路原理图如图5所示：
图5-报警电路
2.5复位电路
在单片机的工作现场，存在各种各样的干扰，这些干扰这能引起程序的跑飞，造成死机或者程序的非正常运行，如果不及时的复位就会容易引起不必要损失。为了保证单片机稳定而可靠的运行，需要加一个复位电路。复位电路就是程序跑飞或死机时，对系统进行重新置位或者复位，以使系统恢复正常运行的一种专用电路。现在常用的复位电路主要有两种软件复位和硬件复位。本系统采用的是硬件复位，就是一个能够发出“复位”信号的计数器或定时器电路。电路原理图如图6所示：
图6-复位电路
3、结论
基于AT89C52单片机温度测控系统可以根据不同的环境要求在有效的范围内设置温度值，该系统采用DS18B20温度传感器，其测量温度范围为-55℃—+125℃，精度为±0.5℃。若温度超限，会进行声光报警，可以实现对环境温度的实时监控，可靠性高、线路简单。
[1]明德刚.DS18B20在单片机温控系统中的应用[J].贵州大学报（自然科学版），2006，23（1）：106-109
[2]叶丹.基于单片机的自适应温度控制系统[J].传感器技术，2002， 21（3）：27-30
[3]高惠芳， 崔佳冬，杨翠容等.可在线调试的单片机温度测量仪实验系统[J].实验科学与技术， 2009，8（1）：53-56
[4]李昊.基于80C196KB 单片机的温度测量仪设计.中国仪器仪表[J]. 2006， 26（10）：55-57
[5]张海.基于AT89C51 和DS18B20的最简温度测量系统的设计[J].现代电子技术，2007，30（9）：85-86，89
[6]王明慧.数字温度传感器DS18B20在化学工业现场温度检测中的应用[J].计算机与化学应用，2007，24（9）：1249-1251.
[7]江世明，刘先任.基于DS18B20 的智能温度测量装置[ J] .邵阳学院学报：自然科学版，2004，1（4）：28-29.
Abstract： This paper introduces the hardware design on AT89C52 microcomputer in temperature measurement and control. This system use temperature sensor DS18B20， together with AT89C52 microcomputer and its related interface circuit to realize the temperature setting， display and alarm. The temperature between - 55℃～ + 125 ℃ can be measured by this system， which has features of convenient reading， wide range of temperature measurement and so on， it is suitable for daily life and industrial production.
Keywords： temperature measurement， DS18B20， AT89C52
引言：随着电子技术的不断发展，仪器仪表的微型化，数字化已得到实现。单片机在工业控制、尖端武器、通信设备、信息处理、家用电器等各测控领域的应用中独占鳌头。本文采用AT89C52单片机开发温度信号的采集、键盘电路、LED数码管显示以及温度报警四个系统。AT89C52单片机系统硬件接口功能丰富， 有可靠性高、线路简单、测量精度高、功能便于扩展等优点[1-4]。
1、 温度测控系统设计方案：
以AT89C52单片机为控制核心，以DS18B20温度传感器作为测量元件，采用温度测量、报警、显示等关键技术，构成智能温度测量系统[5]。该系统主要由六部分构成：DS18B20温度传感器、AT89C52单片机、复位电路、显示模块、键盘模块以及报警模块，其框图如图1所示：
图1-温度测控系统框图
2、 硬件电路组成
2.1 温度采集电路
温度传感器种类很多，目前出现的DS18B20是美国DALLAS半导体公司推出的新一代数字化单总线器件智能温度传感器[6-7]。DS18B20支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55℃—+125℃，精度为±0.50℃， 可编程为9 位～12 位A/D 转换精度， 测温分辨率可达0.0625℃。被测温度直接以“一线总线”的数字方式传输，用符号扩展的16位数字量方式串行输出，大大提高了系统的抗干扰性.DS18B20可以直接产生数字信号，不用进行A/D转换，这样使系统结构更趋简单，可靠性更高，所以该系统采用DS18B20进行温度信号的采集。原理图如图3所示：
图2-温度采集电路
2.2 显示电路
显示电路分为静态显示电路与动态显示电路。静态显示电路中每个数码管都占用单独的I/O口，单片机把要显示的字形代码发送到接口电路时，数码管就会显示该字形，静态显示电路它占用的I/O口多、单片机CPU开销小。动态显示电路把所有的数码管的同名端都连在一起，每个数码管都加上位选通电路，每个数码管都可能显示相同的字形，只有当某个数码管的选通被打开的时候，该位才显示出字形，没有被选通的数码管不会亮，动态显示电路占有的I/O口少，功耗少。本系统采用动态扫描的方法，用P2.0、P2.1、P2.2、P2.3通过9012来控制位选，用P1口来控制段选。显示时，由P2.0、P2.1、P2.2、P2.3口不断的输出扫描信号，使每一瞬间只有一个数码管被点亮，然后由P1口输入该位要显示的字形，最终将该位要显示的字形显示出来。其原理图如图2所示：
图3-显示电路
2.3键盘电路
键盘电路分为独立连接式键盘和矩阵式键盘。独立连接式键盘的按键直接与单片机的I/O相连，所有的输入线都被拉成高电平，当有按键按下的时候，输入线将被拉低成低电平，这种键盘适合按键数较少的情况。矩阵式键盘需要反复不断地进行行列扫描，来判断是否有按键按下，它适用于键盘按键数较多的情况下。本系统中使用的按键数量较少，所以是用独立按键式键盘。按键有K1、K2、K3。按一下K1设置最高温度，再按一下设置最低温度，按三下退出设置，K2和K3用来进行温度的加减。电路原理图如图3所示：
图4-键盘电路
2.4 报警电路
在报警电路中，两个二极管和蜂鸣器分别通过P1.0、P1.1、P1.2与AT89C52相连。在进行温度检测的时候，AT89C52单片机将预设温度值与实际测量温度值相比较，若实际测量温度值大于预置温度值，蜂鸣器报警且红色发光二极管亮，若实际测量温度值低于预置温度值，蜂鸣器报警且绿色发光二极管亮。电路原理图如图5所示：
图5-报警电路
2.5复位电路
在单片机的工作现场，存在各种各样的干扰，这些干扰这能引起程序的跑飞，造成死机或者程序的非正常运行，如果不及时的复位就会容易引起不必要损失。为了保证单片机稳定而可靠的运行，需要加一个复位电路。复位电路就是程序跑飞或死机时，对系统进行重新置位或者复位，以使系统恢复正常运行的一种专用电路。现在常用的复位电路主要有两种软件复位和硬件复位。本系统采用的是硬件复位，就是一个能够发出“复位”信号的计数器或定时器电路。电路原理图如图6所示：
图6-复位电路
3、结论
基于AT89C52单片机温度测控系统可以根据不同的环境要求在有效的范围内设置温度值，该系统采用DS18B20温度传感器，其测量温度范围为-55℃—+125℃，精度为±0.5℃。若温度超限，会进行声光报警，可以实现对环境温度的实时监控，可靠性高、线路简单。
[1]明德刚.DS18B20在单片机温控系统中的应用[J].贵州大学报（自然科学版），2006，23（1）：106-109
[2]叶丹.基于单片机的自适应温度控制系统[J].传感器技术，2002， 21（3）：27-30
[3]高惠芳， 崔佳冬，杨翠容等.可在线调试的单片机温度测量仪实验系统[J].实验科学与技术， 2009，8（1）：53-56
[4]李昊.基于80C196KB 单片机的温度测量仪设计.中国仪器仪表[J]. 2006， 26（10）：55-57
[5]张海.基于AT89C51 和DS18B20的最简温度测量系统的设计[J].现代电子技术，2007，30（9）：85-86，89
[6]王明慧.数字温度传感器DS18B20在化学工业现场温度检测中的应用[J].计算机与化学应用，2007，24（9）：1249-1251.
[7]江世明，刘先任.基于DS18B20 的智能温度测量装置[ J] .邵阳学院学报：自然科学版，2004，1（4）：28-29.