实时温度监控报警系统的设计与实现

潘继强

摘要：系统使用温度传感器DS18B20作为温度采集模块，首先由温度传感器采集实时温度送交LCD显示屏进行显示，同时单片机根据实时温度和用户设定的温度报警上下限的比较结果决定是否需要报警，然后通过蜂鸣器和发光二极管进行报警。系统经反复测试证明，具有温度测量精度高，适用于生产生活中的各种单片机温度测试场合。

关键词：单片机；温度传感器；液晶显示屏

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）28-6771-03

温度作为重要的物理量，是工农业生产过程中最普遍、最重要的工艺参数 。在工农生产、气象、环保、国防、科研等部门，经常需要对环境温度进行测量及控制，同时准确测量周围环境的温度对于生物制药、食品加工、造纸等行业也有至关重要的影响。随着科学技术的不断发展，对温度测量的要求越来越高，而且测量的范围也越来越广，采用单片机和传感器对空气温度进行测量，不仅具有测量方便，体积小和显示直观等优点，而且可以大幅度提高测量的精度。使用传感器设计的温度监控系统，可以实时精确的反映环境温度的变化，同时可以完成诸如升温到特定的温度、降温到特定的温度，超过温度上下限范围报警等多种控制方式。如果将此系统应用到各种锅炉或者加热设备中，可以精确的控制设备的温度，当温度超过设定上下限时可以提醒用户及时采取防范措施，这加热设备能起到很大的保护作用。如果将此系统应用到温室大棚当中无疑为植物生长提供了更加适宜的环境，对于大棚种植的花卉和蔬菜将会有很大的帮助。

1 用户需求分析

针对温度监控系统的主要应用领域是各种加热设备和温室大棚，所以系统必须具备很强的准确性、实用性、可靠性及安全性，经调研分析系统应具备的功能主要有：

1） 能够实时的感知受控对象的温度数据并能及时的显示出来，完了之后能在固定的时间间隔内更新显示数据。

2） 在系统的设计中需设置按键以便手动的设置报警阈值，以便在不同的应用场合当温度超过设定阈值能够对用户进行报警提醒，使得系统更加人性化、智能化，具有更高的实用价值。阈值可以通过只读存储器进行存储，实现断电保存。

2 系统总体设计方案

根据用户的需求本选用数字温度传感器DS18B20作为温度采集模块，以 AT89C51 单片机为核心，将采集到的温度信号传输给单片机，再由单片机将实时温度传送给液晶显示模块 LCD1602进行显示，并把采集的实时温度和设定的温度上下限进行比较。若超出温度阈值，驱动蜂鸣器指示灯报警，从而实现温度的实时测量与报警。总体设计方案如图 1 所示。

3 系统硬件电路设计

从系统总体方案图可以看出系统主要由主控模块、温度采集模块、数显模块，声光报警模块、时钟和复位模块几部分组成。其中主控模块是此次设计任务的核心，主要是指AT89C51单片机，由它控制整个系统的运行，利用其各个口分别控制其他模块，使各部分能够组成一个整体，实现功能的需要。具体的系统仿真电路如图2所示。

4 系统软件设计

在我们对设计任务的功能需求和总体结构有所了解之后，需要根据算法思路和程序的执行过程建立程序总体框架的流程图，然后对整個设计任务划分模块，各个模块逐个实现其功能，最终把各个子模块合理的连接起来，构成总的程序。根据系统的功能需求在软件上主要实现温度采集并且比较采集的实时温度与额定温度，根据比较的结果进程声光报警，因此软件设计部分主要包括温度采集模块，温度显示模块，判断温度，报警模块等几个部分。主程序流程先执行初始化操作，初始化各个端口，执行复位电路，通过DS18B20采集温度，通过温度转换，转化温度，再执行延时后，复位，根据测量出的温度和设置的限定温度进行比较判断是否报警，与此同时通过LCD显示屏显示实时温度。系统的主要过程集中在温度显示并和额定温度进行对比确定是否报警，而温度采集的实时性主要是凭借主函数中的while死循环实现温度的反复采集。系统程序流程图如图3所示。

对应的主程序代码如下：

5 结束语

以上介绍了基于DS18B20温度传感器的温度监控报警系统的设计开发过程，并根据电路图制作好了电路板，然后将 C 语言程序烧录到电路板中。由于篇幅原因，文中只罗列出主程序的流程图和代码。经过反复测试，在测量温度时具有很高的准确性，系统稳定性好，可以应用到各种加热设备和温室大棚等场合。

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