[实用新型]一种具有报警功能的存储式数字温度计

说明书

(一)技术领域

本实用新型涉及温度测量技术，具体说就是一种具有报警功能的存储式数字温度计。

(二)背景技术

温度是一种最基本的环境参数，人们的生活环境与温度息息相关，研究温度测量方法和装置显得尤为重要。在实际应用中，如果所采用的测温元件和测量方法不同，则设计出的数字温度计的精度也会不相同。传统的数字温度计的实现方案一般不能满足高精度、高可靠性的要求，如温度接触器数字温度计设计方案，主要通过控制接触器的通断时间比例来达到改变加热功率的目的，受仪表本身误差和交流接触器的寿命限制，效率很低。“点位”控制以及常规的PID控制器数字温度计设计方案，只能适应一般温度控制系统，对于精度要求较高的场合则相形见绌。采用DS1624温度传感器的数字温度计方案，存在着系统扩展性弱的弊端。传统的数字温度计设计方案中，或多或少存在着成本高、设计结构复杂、功能不全、使用不便捷、质量偏低等缺点。

(三)发明内容

本实用新型的目的在于提供一种具有报警功能的存储式数字温度计。

本实用新型的目的是这样实现的：它是由单片机AT89S52、ISP接口、电源、温度采集电路、晶体振荡电路、复位电路、键盘控制电路、报警电路和显示模块组成的，单片机AT89S52分别连接ISP接口、电源、温度采集电路、晶体振荡电路、复位电路、键盘控制电路、报警电路和显示模块。

本实用新型一种具有报警功能的存储式数字温度计，工作可靠、测量误差小，与传统的温度计相比，具有读数方便、测温范围广、精度高、读数稳定、高效地实现温度存储和报警以及输出温度采用数字显示等特点，主要适用于温度检测、温度控制、温度报警以及科研实验室等对测温要求比较准确的场所。采用单片机对温度进行控制，不仅具有控制方便和组态简单的优点，而且可以提高被控温度的技术指标；采用功能强的芯片，在简化电路的同时，有利于系统的功能扩展；单片机AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，片内具有8K字节的EPROM和26字节的RAM，适合温度数据存储；DS18B20是一种改进型智能温度传感器，可以满足-55℃到+125℃范围的温度测量，且测量精确，在-10℃～+85℃范围内，精度为±0.5℃。可以在一秒内把温度转化成数字，测得的温度值储存在两个八位的RAM中，单片机可以直接从中读出数据并且转换成十进制温度值，大大提高了系统的抗干扰性，适合恶劣环境的现场测温。如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。与传统温度传感器不同，DS18B20支持3V～5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便，而且产品更便宜，体积更小。DS18B20是单总线数字化温度传感器，可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率达到0.0625℃，采用寄生电源工作方式，CPU只需一根总线便能与DS18B20通信，占用CPU总线少，可节省大量引线和逻辑电路。键盘控制的功能较强，可以设置报警温度界限，且设置准确、误差小。按健复位电路是上电复位加手动复位，使用比较方便，在程序跑飞时，可以手动复位，这样就不用重启单片机电源，就可以实现复位。

(四)附图说明

图1为本实用新型的结构方框图；

图2为本实用新型的电路原理图。

(五)具体实施方式

下面结合附图举例对本实用新型作进一步说明。

实施例1：结合图1、图2，本实用新型一种具有报警功能的存储式数字温度计，它是由单片机AT89S52(1)、ISP接口(2)、电源(3)、温度采集电路(4)、晶体振荡电路(5)、复位电路(6)、键盘控制电路(7)、报警电路(8)和显示模块(9)组成的，单片机AT89S52(1)分别连接ISP接口(2)、电源(3)、温度采集电路(4)、晶体振荡电路(5)、复位电路(6)、键盘控制电路(7)、报警电路(8)和显示模块(9)。

实施例2：结合图1、图2，本实用新型由单片机AT89S52和新型的智能集成温度传感器DS18B20以及LED数码显示等部件实现的温度测量及报警系统。其中以AT89S52单片机为控制内核，采用DS18B20温度传感器采集现场温度，通过利用AT89S52单片机，硬件电路的设计，测温控制系统直接将数字量输出到单片机并通过LED显示出来，无须经过变换电路。该系统具有温度报警的功能，当温度超过所设定的温度界限时，蜂鸣器则发出鸣叫。本实用新型的工作原理如下：当系统接通电源(+5V)工作时，通过温度采集电路(核心为DS18B20温度传感器)采集现场温度，经由AT89S52处理并通过显示模块(LED数码管)显示出来。通过键盘控制电路设置温度报警阈值，当实际采集到的现场温度超出报警阈值时，由报警电路实现温度报警。系统设置晶体振荡电路产生一定的时钟信号送到单片机内部的各个单元，并可由复位电路实现系统的复位。利用AT89S52的ISP接口功能，不需要将CPU从电路板上取下来，也不需要专用的编程器，只需要从电脑中将编好的程序烧写到单片机中，方便进行系统调试和修改。本系统硬件主要包括单片机控制系统、温度采集电路、复位电路、晶体振荡电路、键盘控制、报警电路和显示电路等部分，系统硬件电路如图2所示。单片机AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，片内具有8K字节的EPROM和26字节RAM。AT89S52是整个系统的核心处理器，本系统不仅可以利用十进制实时显示温度值，还可根据需要设置控制温度的界限，当温度超过设定值时，系统自动产生报警系统。AT89S52具有ISP(在线系统可编程)功能。利用AT89S52的在线编程功能，不需要将CPU从电路板上取下来，也不需要专用的编程器，只需要从电脑中将编好的程序烧写到单片机中，调试修改都很方便。电源部分VCC由外部电源输入，为+5V。温度采集电路在设计中采用的温度传感器是DS18B20。DS18B20是一种改进型智能温度传感器，全部传感器件及转换电路集成在形如三极管的集成电路中，可以满足-55摄氏度到+125摄氏度范围的温度测量，且测量精确，可以在一秒内把温度转化成数字，测得的温度值储存在两个八位的RAM中，单片机可以直接从中读出数据并且转换成十进制温度值，大大提高了系统的抗干扰性，适合恶劣的环境的现场测温。如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。与传统温度传感器不同，DS18B20支持3V～5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便，而且产品更便宜，体积更小。DS18B20管脚1GND接地，管脚2DQ为数字信号输入/输出端，接到AT89S52的P2.4端，4.7KΩ的电阻为信号和5V电源之间的上拉电阻，管脚3中间接0.1uF的瓷片电容C4。单片机内由反相放大器所构成的时钟振荡电路，XTAL1和XTAL2分别为振荡电路的输入端和输出端。本系统采用内部方式，XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件。采用12MHz的石英晶体和两个15pF瓷片电容C2和C3组成的并联谐振回路，内部振荡电路就产生自激振荡，产生一定的时钟信号送到单片机内部的各个单元。电路中两个电容C2、C3的作用有两个：一是帮助振荡器起振；二是对振荡器的频率进行微调。系统的复位电路在RST输入端出现高电平时实现复位和初始化。在振荡器运行的情况下，实现复位操作，必须使RST引脚至少保持两个机器周期的高电平。CPU在第二个周期内执行内部复位操作，以后每一个周期重复一次，直至RST端电平变低。复位器件不产生ALE及PSEN信号。当RST引脚返回低电平后，CPU从0地址开始执行程序。本实用新型采用开关复位电路，使用方便，当开关S1按下时，温度复位。这样就不用再重启单片机电源就可以实现复位。控制键盘由四个独立按键S2，S3，S4，S5，一端分别与单片机的P3.3，P2.2，P2.1，P2.0以及1KΩ的上拉电阻相连，另一端接地。按键S2是中断按键，当S2按下时，系统进入报警温度设置状态，S4和S5分别是报警温度值增加，减少的键，可以根据需要设定自己想要的报警温度值。按下S3则退出报警温度设置状态，显示当前温度值。采用蜂鸣器报警电路，由3904三极管和蜂鸣器组成，三极管作蜂鸣器的驱动电流，蜂鸣器的控制接到单片机的P3.4口。在三极管与单片机中接1KΩ的上拉电阻。采用动态显示方式驱动LED数码管工作，电路结构简单，并且可以实现单片机I/O口的并用，显示效果直观，明亮，调试容易，成本较低。