基于单片机的智能温度预警系统的设计方案

1.引言

随着社会的发展特别是工业的发展，人民生活的改善，安全问题变得更加重要。目前，在许多情况下，都需要对环境的温度进行限定，其中包括人的生活工作环境、仪器设备的工作环境以及动植物的生长环境等。

如果环境温度超过或低于限定值，必定对所处环境的人和设备造成影响，甚至给个人和社会造成巨大的损失。随着单片机技术的飞速发展，利用单片机设计温控系统成为控制技术发展的需要。本文提出了一种基于单片机的温度预警系统的设计方案，并采用PROTEUS进行了仿真。该系统不仅可以高精度的测量温度，同时对温度进行实时监控并做到超温报警，有较高的实用价值。

2.系统设计的总体方案

本设计方案总体框图如图1所示，它是由单片机、四路数据采集模块、集成功放模块、人机交互界面和系统电源等组成。

本设计系统以AT89C52单片机作为控制核心，数据采集部分由温度传感器DS18B20组成；人机交互界面为4×4矩阵键盘输入和LCD1602液晶显示，可以方便的输入数据和直观的显示。系统电源为+5V电源供电。软件部分采用C语言进行编程，实现了该设计的全部控制功能。该温度预警系统的测量范围为-55℃~+125℃。当检测的温度高于最高或最低温度设定值时，实现报警功能。

3.电路设计

3.1单片机

AT89S52单片机是ATMEL公司推出的高档型AT89S系列单片机中的增强型产品。AT89S52是一个低功耗、高性能CMOS8为单片机，片内含8K Bytes ISP的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器。期间采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构。芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

3.2温度采集电路

由单片机获取非电信号的温度信息，必须通过温度传感器。传统的温度测量多以热敏电阻作为温度传感器，但是，热敏电路可靠性较差，测量温度精度低，因此使用DS18B20温度传感器采集温度。DS18B20是美国达拉斯（Dallas）公司的单数字温度传感器芯片，DS18B20具有体积小，功耗低，抗干扰能力强，易于微处理器连接等特点，其测量范围-55℃~+125℃，最大分辨率为0.0625℃，在-25℃~+85℃范围内其测温标准度为±0.5℃。

DS18B20只有三个引脚，一个接地，一个接电源，一个数字输入/输出引脚，由于DS18B20采用单总线结构，本系统的四个温度传感器并联在三线上，数据输入/输出接单片机的P1.7口，电源与数字输入输出脚间需要接一个4.7K的电阻，实现多点组网功能。

3.3报警电路设计

本系统报警电路使用LM386作为报警器的功率放大器。LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用于录音机和收音机之中。

LM386的输入端接单片机的P3.4引脚，输出端接扬声器，电路图如图2所示。当实际温度超过或低于设置的温度值时，单片机相应引脚输出一定频率的信号，信号经过音频功放放大之后，发出报警声。