基于单片机的水温控制及报警系统设计

2018-12-21鲁放曹舒晨

电子技术与软件工程 2018年10期

文/鲁放　曹舒晨

社会生产力的不断发展，温度成为了人们生产和生活领域发展重要的环境影响因素，因此，对温度进行有效的采集并准确的测量和处理对工业和农业生产的发展具有非常重要的作用。在对水温进行采集和测量过程中需要得到及时的反馈，这样才能获得有效的水温控制数据。根据以上因素的影响，本文设计了一款单片机的水温控制及报警系统，并采用STC89C52单片机以及数字温度设计DS18B20，以此设计可以使温度的采集更加的便捷，从而使水温控制在合理的范围之内，一旦超出设置范围就会实现自动报警。

1　设计思路

在当前的市场上具有多种单片机水温测量的相关仪器，但是由于其具有较高的技术性，使用的成本也相对较高，因此，设计出一款成本相对较低并且容易操作的控制及报警系统是当前促进各个领域发展的重要任务，这样可以使水温控制和报警被广泛的应用，实现各个领域的快速发展。随着微机技术更加快速的发展，单片机在各个领域得到了广泛的应用，在实际应用中具有功能强大的特点，在设计的过程中可以利用单片机与温度监测相结合的方式使单片机的相关功能更加的强大，需要选择准确的元件，实现系统各个元件之间配合的更加科学合理，达到单片机稳定运行的目的。实际设计中包括以下方面：首先，单片机的选择，选择合适的单片机能够保证系统经济稳定的运行，在众多单片机类型中本次设计是以STC89C52类型的单片机为主，此单片机是一种低功耗且高性能的CMO58位的处理器，一共有四组1/0口以及三个定时器，有8位CPU和K可编程的Flash存储器。STC89C52使用的是专业的MCS-51内核，与传统的51具有较大的创新，并且极大的缩小的系统的体积，使单片机的运行成本降低。其次，单片机水温传感器的设计。本次设计采用DS18B20温度传感器，主要运用的是数字化测量技术，能够将连续的温度以不连续和离散数字的形式来显示，具有一定的抗干扰形式，测量范围更广且分辨率更高。最后，水温报警系统的选择是非常重要的环节，本次设计选择的是STC89C52单片机中原有的蜂鸣器，通过对此模块的设计能够将单片机内部的具体参数进行准确的设计，从而使系统的蜂鸣器能够实现自动的开启和关闭，发出准确的报警信号。单片机内部自带的扬声器功能，既可以满足单片机系统功能的实现，同时也可以有效的降低单片机的体积，达到系统在多功能和低成本的状态下进行稳定的运行。

2　系统总体结构设计

整个系统在设计的过程中起到主要作用的是单片机的主控芯片，水温检监测和报警部分设计时，单片机主控芯片就相当于人类的大脑，能够对系统中的元件进行控制，在系统中所有相关元件的信息需要反馈给单片机，从而使单片机做出准确的判断和处理，使系统中相关的功能被激活。单片机水温采集主要是利用DS18B20数字温度传感器，此数字传感器对单片机水温的监测主要是通过其内部的高低温度系数晶振的震荡频率和与统外界温度变化情况到的对比而发出相应的报警信息，从而对计数进行统计，将计数的结果反馈到相应的技术单位，技术单位和部门对相应的数据信息进行处理，以此进行多次的操作，从而得到与监测温度具有相似性的数据值，然后寄存到系统内部的温度寄存器中。在对系统中报警扬声器的设置时，需要通过将单片机内部软件的程序进行科学的设计，并将水温的上限和下限进行设置，当系统中水温监测的温度超过监测范围时，蜂鸣器就会发出警告信号，与此同时LCD就不会显示数值。温度传感器针对单片机系统运行周围的环境进行准确的测量，并将监测的数据信息转化成信号，从而将温度测量的具体数值传递到单片机，温度传感器和单片机之间的连接主要是由一根端口导线与系统的中央处理器进行通信，并采用单片机系统提示的电源连接方式，其中通信方式需要遵循单片机内部运行的结构原则进行，确保单片机对水温进行处理，并将内部程序设置成测量温度后显示在LCD显示屏上，工作人员可以更加监测到的温度对相关的数据进行及时有效的处理。与此同时，单片机传递给LCD显示屏的温度测量数据值和内部软件的设置需要与温度值的上限和下限进行比较，如果测量的温度值不在监测的范围之内，那么系统就会及时的发出指令，并反馈给蜂鸣器，以此来实现报警系统操作，这时LCD显示屏中会终止显示温度数据监测值，相关工作人员可以根据报警系统的提示，对相关的工作作出积极的调整，并将温度进行及时的调整，将单片机的命令做复位处理，这样整个系统就可以再次进入正常运行的状态。对此系统进行设计中主要考虑的是能够实现对温度的及时有效控制和监测，从而达到对单片机进行实时监控的目的。