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数字温度测量报警器的设计与实现 史雪峰 (亳州师范高等专科学校 理化系 邮编：236800 ) 摘 要：数字温度报警，本系统以AT89S5单片机作为主控系统，利用DS18B20数字温度传感器作为温度传感器件。通过四位共极数码管作为显示器件，通过单片机控制继温度显示温度。当温度蜂鸣器发出报警声。关键词： 单片机，温度报警， DS18B20，AT89S51 像电力、化工、石油、冶金、航空航天、机械制造、粮食存储、酒类生产等领域内，温度常常是表征对象和过程状态的最重要的参数之一。比如，发电厂锅炉的温度必须控制在一定的范围之内；许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常进行；炼油过程中，原油必须在不同的温度和压力条件下进行分馏才能得到汽油、柴油、煤油等产品。没有合适的温度环境，许多电子设备就不能正常工作，粮仓的储粮就会变质霉烂，酒类的品质就没有保障。因此，各行各业对温度控制的要求都越来越高。可见，温度的测量是非常重要的 图1 DS18B20测温原理图 由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，它有很严格的时序概念，因此其读写时序非常重要[2]。当DS18B20 处于写存储器操作和温度A/ D转换操作时，总线上必须有很强的上拉，上拉开启时间最大为10μs，采用寄生电源供电方式时VDD和GND端需接地。另外，由于单线制只有一根线，因此发送接口必须是三态的。同时，系统对DS18B20 的各种操作必须按协议进行，其操作协议为：初始化DS18B20（发复位脉冲）→ROM功能命令→发存储器操作命令→处理数据。 本系统单片机电路采用此传感器可以直接被测温度值采用单片机AT89S51，温度传感器采用DS18B20，用4位LED数码管传送数据实现温度显示。 图2 总体方框图 三、单片机工作原理分析 3.1 单片机芯片介绍[3] AT89C2051是精简版的51单片机，精简掉了P0口和P2口，只有20引脚，但其内部集成了一个很实用的模拟比较器，特别适合开发精简的51应用系统，毕竟很多时候我们开发简单的产品时用不了全部32个I/O口，用AT89C2051更合适，芯片体积更小，而且AT89C2051的工作电压最低为2.7V，因此可以用来开发两节5号电池供电的便携式产品。 本文以ATMEL公司生产的51系列家族的AT89S51和AT89C2051两种单片机来讲解，两种单片机是目前最常用的单片机，其中AT89S51为标准51单片机，当然其功能比早期的51单片机更强大，支持ISP在系统编程技术，内置硬件看门狗。 芯片共有40个引脚，引脚的排列顺序为从靠芯片的缺口（见右图）左边那列引脚逆时针数起，依次为1、2、3、4。。。40，其中芯片的1脚顶上有个凹点（见右图）。在单片机的40个引脚中，电源引脚2根，外接晶体振荡器引脚2根，控制引脚4根以及4组8位可编程I/O引脚32根。 ①、主电源引脚（2根）●VCC(Pin40)：电源输入，接＋5V电源●GND(Pin20)：接地线 3.2 单片机模块功能介绍 该模块有以下几个部分组成： 复位电路：为确保微机系统中电路稳定可靠工作，复位电路是必不可少的一部分，复位电路的第一功能是上电复位。一般微机电路正常工作需要供电电源为5V±5%，即 4.75～5.25V。由于微机电路是时序数字电路，它需要稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有当VCC超过4.75V低于5.25V以及晶体振荡器 稳定工作时，复位信号才被撤除，微机电路开始正常工作。 目前为止，单片机复位电路主要有四种类型： 微分型复位电路； 积分型复位电路； 比较器型复位电路； 看门狗型复位电路。 ：晶振是晶体振荡器的简称，在电气上它可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络，电工学上这个网络有两个谐振点，以频率的高低分其中较低 的频率是串联谐振，较高的频率是并联谐振。由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近，在这个极窄的频率范围内，晶振等效为一个电感，所以只要晶 振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路。这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可以构成正弦波振荡电路，由于晶振等效为电感的频率范围很窄， 所以即使其他元件的参数变化很大，这个振荡器的频率也不会有很大的变化,震荡电路的电路图如图所示. 晶振有一个重要的参数，那就是负载电容值，选 择与负载电容值相等的并联电容，就可以得到晶振标 称的谐振频率。一般的晶振振荡电路都是在一个反相放大器（注 意是放大器不是反相器）的两端接入晶振，再有两个 电容分别接到晶振的两端，每个电容的另一端再接到 地，这两个电容串联的容量值就应该等于负载电容，请注意一般IC的引脚都有等效输入电容，这个不能忽略。 DS18B20温度传感器是美国