基于51單片機(jī)的自動溫度測量報警系統(tǒng)設(shè)計

1．4 異常情況報警電路設(shè)計
報警電路的作用是在出現(xiàn)異常情況時及時地提醒工作人員盡快采取措施，減少危險，避免災(zāi)難性后果的出現(xiàn)。因此，在設(shè)計報警電路時，應(yīng)該讓它的報警行為能夠迅速被人察覺，以進(jìn)一步采取相應(yīng)措施，避免或減少危害帶來的損失?，F(xiàn)代科學(xué)研究證明，通過刺激人的視覺與聽覺能夠較好地達(dá)到報警的目的。并且，閃爍的燈光與斷續(xù)的聲響最能夠引起人們的注意。基于上面的這種考慮，在設(shè)計中使用了74LS0 0、74LS04等集成門電路芯片組成的脈沖信號發(fā)生器來控制聲音的斷續(xù)和燈光的亮滅。
外界環(huán)境中的溫度被溫度傳感器所采集，溫度傳感器會將此時的溫度轉(zhuǎn)換成電壓值，該電壓值經(jīng)過匹配后送入A／D轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù)送入單片機(jī)進(jìn)行處理。單片機(jī)按照編制好的程序進(jìn)行處理，如果確實此時的溫度超過了人們憑借經(jīng)驗設(shè)定的閾值，單片機(jī)將通過指令使P0．0、P0．1兩口輸出為高電平(約為+5 V)，使得揚聲器與發(fā)光二極管產(chǎn)生報警信號。該部分的電路設(shè)計如圖4和圖5所示。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計
為了便于程序的修改，將系統(tǒng)按照模塊化的方法進(jìn)行設(shè)計。該系統(tǒng)由溫度采集、A／D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、報警輸出4個模塊部分組成。溫度采集是由溫度傳感器LM35完成，A／D轉(zhuǎn)換和報警輸出是由單片機(jī)進(jìn)行控制的。而數(shù)據(jù)處理部分則是單片機(jī)接收到A／D轉(zhuǎn)換器送來的數(shù)據(jù)后，在單片機(jī)內(nèi)部完成的，其結(jié)果將決定報警輸出模塊是否工作。
系統(tǒng)的工作流程是：LM35采集溫度，并且將溫度信號轉(zhuǎn)換成電信號：A／D轉(zhuǎn)換將線性放大后的模擬電信號進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換，使之成為單片機(jī)能夠處理的數(shù)字信號；單片機(jī)通過處理轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號來分析采樣的溫度值，并將分析結(jié)果送到報警輸出電路中；報警輸出電路根據(jù)分析的結(jié)果做出相應(yīng)的反應(yīng)。系統(tǒng)的軟件設(shè)計流程圖如圖6所示。

2．1 A／D轉(zhuǎn)換模塊
A／D轉(zhuǎn)換器在啟動之前需要對其進(jìn)行初始化，否則會影響后面的使用。根據(jù)圖2的連接方式，初始化時將單片機(jī)的P1．4口置1，然后軟件啟動一次轉(zhuǎn)換過程即可。在轉(zhuǎn)換的過程中。由于任何A／D轉(zhuǎn)換器都會有一定的轉(zhuǎn)換時間，所以在轉(zhuǎn)換時要設(shè)置一定的延時，并且該延時要略長于器件的轉(zhuǎn)換時間。由于AD1812的轉(zhuǎn)換時間約為2．3 μs，在程序中可以將延時設(shè)置為3μs，以保證轉(zhuǎn)換過程的順利進(jìn)行。
2．2 中央處理模塊
這部分模塊的軟件設(shè)計主要包括單片機(jī)對A／D轉(zhuǎn)換模塊的控制、單片機(jī)處理送來的數(shù)據(jù)以及單片機(jī)對報警系統(tǒng)的控制3大部分。
對A／D模塊的控制主要包括對AD7812進(jìn)行有關(guān)控制字的寫入以及對P1口的引腳的置位與清零操作；數(shù)據(jù)處理部分主要是將外界溫度轉(zhuǎn)換過來的電壓值與預(yù)先的經(jīng)驗閾值進(jìn)行比較，進(jìn)而決定是否啟動報警系統(tǒng)；報警系統(tǒng)的設(shè)計則是根據(jù)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果對P0口進(jìn)行清零或是置位，來啟動或停止報警電路。

3 結(jié)束語
本文主要設(shè)計了一種自動溫度測量報警系統(tǒng)，該系統(tǒng)的設(shè)計主要基于AT89C51單片機(jī)，中央處理單元與外圍擴(kuò)展模塊的構(gòu)造簡單，整個系統(tǒng)實現(xiàn)成本較低。由于LM35是采用單電源供電方式，因此該系統(tǒng)只能夠在5～150℃的范圍內(nèi)工作，可以作為常溫下的報警裝置使用，尤其是在一些對溫度較敏感的電氣設(shè)備內(nèi)部，可以起到防止設(shè)備故障的作用，故而具有一定的實用價值。在設(shè)計中沒有使用并口的A／D轉(zhuǎn)換AD0 809而是使用了串口轉(zhuǎn)換的AD7812為單片機(jī)節(jié)約了許多端口資源，可以利用這些資源擴(kuò)展LED或LCD顯示系統(tǒng)，也可制成溫度的測量與報警系統(tǒng)，使其功能更加完善。