基于单片机的温度上下限家庭报警系统的设计与实现

任才 孔德尉* 沈阳工学院 刘文宇 国网辽宁省电力有限公司检修分公司

1 系统整体设计

系统的结构框图，如图1所示。

图1 系统结构框图

本系统是由STC89C52单片机、LCD1602液晶显示模块、DS18B20温度检测模块、按键模块、报警模块、加热模块和冷却模块组成的。本系统能完成以下功能：

⑴系统通过DS18B20温度检测模块对温度进行检测。

⑵可以在LCD1602液晶显示模块上实时显示检测的温度。

⑶系统可以用按键设置上限温度和下限温度。当周围的温度超过上限温度时，系统控制继电器使冷却模块工作。当周围温度低于下限温度时，系统控制继电器使加热模块工作。当周围温度在上限温度和下限温度之间时维持原状态。

2 硬件结构选型

通过系统要实现的功能分析，系统需要以下几个模块，分别为：主控模块、显示模块、温度检测模块，以下就针对这几个模块进行选型。

2.1 主控模块的选型

使用51系列单片机，这个系列的单片机是一个可靠性高，价格低，性能高的8位单片机，它有32个I/O口，并且这个系列的单片机可以在线编程和调试，既方便又实用。

2.2 显示模块选型

使用LCD液晶显示屏，LCD液晶显示屏的显示功能比较多，它既可以显示大量的文字，也可以显示图形和数字，显示的多样性清晰可见，设计一个家庭温度控制器，只需要一个LCD1602的液晶屏就可以了，价格也比较便宜，但是需要的接口线较多，会给调试带来很多不方便。

2.3 温度检测模块的选型

DS18B20数字温度传感器接线很方便，可以用在很多的场合，它有很多种外观，如螺纹式、管道式、不锈钢封装式、磁铁吸附式。它还有很多种型号，如LTM8877，LTM8874等等。封装后的DS18B20可以用在各种非极限温度场合。如：机房测温、大棚测温等等。它体积小，使用方便，耐磨耐碰，封装形式多样，适用各种狭小空间数字测温和控制领域。

3 硬件电路设计

3.1 最小系统设计

单片机最小系统有单片机、时钟电路、复位电路组成，时钟电路选用了12MHZ的晶振提供时钟，作用为给单片机提供一个时间基准，其中执行一条基本指令需要的时间为一个机器周期，单片机的复位电路，按下复位按键之后可以使单片机进入刚上电的起始状态。图中10K排阻为P0口的上拉电阻，由于P0口跟其他I/O结构不一样为漏极开路的结构，因此要加上拉电阻才能正常使用。

3.2 液晶显示电路设计

用STC89C52的P0口作为数据线，用P1.2、P1.1、P1.0分别作为LCD的EN、R/W、RS。其中EN是下降沿触发的片选信号，R/W是读写信号，RS是寄存器。设计如下：显示模块初始化：首先清屏，然后设置接口的数据位为8位，显示行数为1行，字型为5*7点阵，整体显示，再取消光标和字体闪烁，最后设置成正向增量方式且不移位。向显示器的缓冲区传送字符，程序采用的是2个字符数组，其中一个显示字符，另一个显示电压，要显示的字符或数据传送到对应的数组，完成后再统一显示出来。首先取一个要显示的字符或数据送到LCD的显示缓冲区，程序延时2.5ms,判断是否够显示的个数，不够则地址加一取下一个要显示的字符或数据。

3.3 报警电路设计

本设计带有一些参数设置的功能，用户可以通过按键设定上限温度和下限温度，当超过上下限温度的时候，单片机会驱动蜂鸣器发声。

由于蜂鸣器的工作电流一般比较大，以致于单片机的I/O口是无法直接驱动的，所以要利用三极管开关电路来驱动。本处选用的是8550三极管，它是一个PNP型的三极管，当基极给低电平的时候三极管导通，这时候蜂鸣器发声，当给高电平的时候，三极管关闭，蜂鸣器不发声。

[1]刘树中，孙书膺，王春平.单片机和液晶显示驱动器串行接口的实现[J].微计算机信息.

[2]彭伟.单片机C语言程序设计实训100例[M].北京：电子工业出版社.