基于嵌入式食品保存器的研究

摘 要

该设计是以单片机STC89C52RC为控制核心，从DS18B20温度检测的数据采集、设定值调整、LED数码管显示电路、报警及输出控制电加热器及制冷等几个方面出发，详细研究和设计了基于单片机的温度控制的各个部分内容，设计了单片机及其外围电路，并结合了一套经典的程序算法。

【关键词】传感器 温度控制 STC89C52

1 研究目的和意义

嵌入式在电子产品中的应用已经越来越广泛，并且在很多电子产品中也将其用到温度控制和温度检测、显示。基于单片机的温度监控系统较传统的温度控制系统具有更高的智能性，并且系统的功能更加易于扩展和升级，是一种低成本的温度控制、检测方案。采用单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。

2 国内外研究现状

目前国内外的温度控制方式越来越趋向于智能化，温度测量首先是由温度传感器来实现的。测温仪器由温度传感器和信号处理两部分组成。随着生产的发展，新型温度传感器还会不断出现，目前，国内外通用的温度传感器及测温仪大致有以下几种： 热膨胀式温度计、电阻温度计、热电偶、辐射式测温仪表、石英温度传感器测温仪。

3 系统的总体设计

嵌入式单片机的温度控制系统需要完成温度的检测并可以通过按键设定调整最高温度和最低温度值、能够显示当前温度值、最高设定温度和最低设定温度值，同时要实现当温度超过设定上限温度时，启动制冷器件降温，温度超过设定最高温度时报警；当温度低于设定下限温度时，启动电热器件加热，温度低于设定最低温度时报警等功能。需要系统包括单片机最小系统电路和按键电路、LED显示电路、温度检测部分、报警和控制输出等主要部分。

（1）硬件设计。基于单片机的温度监控主要有以下几部分：温度检测数据采集部分，LED数码管显示电路、报警及控制输出部分、单片机及按键电路设计等几个部分。（2）温度检测部分。温度传感器有很多种，如热敏电阻，热电偶，PN结，半导体温度传感器等。这里选用单总线数字输出的集成半导体温度传感器DS18B20，DS18B20具有独特的单线接口方式，在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯；支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现多点测温；由温度传感器DS18B20采集被控对象的实时温度，提供给STC89C52RC的I/O口作为数据输入。在本次设计中我们所控的对象为环境监测的温度。（3）LED数码管显示电路。基于单片机的温度控制及检测系统采用7段数LED码管显示，这里采用2个4位数码管显示温度，三位显示热水的当前温度，还有用四位显示两位设定温度的最高值和两位最低值。本系统用74HC573锁存器来辅助控制，仅用一个P0口就能控制8个数码管显示。（4）单片机及按键电路设计。单片机STC89C52RC的时钟引脚外接11.0592M晶振，作为单片机工作的时钟，EA端接高电平，表示使用片内程序存储器。RST引脚接了上电复位电路，当系统上电时，上电复位电路会产生一个高电平脉冲信号，使系统复位。考虑到环境的控制器需要高限加、高限减、低限加、低限减等按键 ，所以本系统采用行列扫描式键盘。（5）报警电路模块。报警电路主要是由蜂鸣器和发光二极管组成。当温度超过或者低于警戒温度时，都会有声光警报。（6）电源模块。由于考虑整个模块能有更好的移动性，所以给系统配备专有电源，其由两个9V的干电池通过7805稳压到5V，7805属于三端稳压集成电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。为系统提供稳定的5V电源。（7）加热及制冷处理模块。加热及制冷处理模块主要是由8050、光耦合器和继电器组成。当温度超过设定温度时启动电机制冷或当温度低于设定温度时启动电机加热。（8）复位电路。MCS-51单片机通常采用自动复位和按键复位两种方式。上电后电容充电，按下复位按钮后，电容放电保证RST端保持10ms以上的高电平，这样就能够使单片机有效的复位。

3.2 软件系统设计

系统程序流程图如图表1

独立按键程序流程图如图表2

6 重点和难点

（1）本产品设计中需要引入按键程序，这就存在这按键干扰的消除问题。（2）复位键的设计：复位电路是容易受到外部噪声干扰的敏感部分之一。

7 总结

本设计采用单片机为主控模块，采用数字温度传感器DB18B20为传感器模块，它将采集到的温度数据送至单片机中进行处理，由LED数码管进行温度的实时显示。当温度超过或者低于一定的数值时，进行相应的控制。运用DS18B20和STC89C52组建的数字温度测量系统，性能可靠、测温准确、结构简单、造价低廉，并且还可以进行多种功能的扩展，是一个比较经济、实用的设计。该系统必将会在以后的生活和生产中得到广泛应用。

参考文献

[1]吴健，侯文，郑宾.基于STC89C52单片机的温度控制系统[J].电脑知识与技术，2011，04.

[2]吴金华.基于单片机的温度监控报警系统设计[J].电子科技，2013，04.

[3]闫胜利，王朝瑞.基于DS18B20的温度控制系统设计[J].长春工程学院学报（自然科学版），2002，04.

作者单位

中南大学 湖南省长沙市 410083