摘 要: 單片機在檢測和控制系統中得到廣泛的應用, 溫度則是系統常需要測量、控制和保持的壹個量。 本文從硬件和軟件兩方面介紹了AT89C2051單片機溫度控制系統的設計，對硬件原理圖和程序框圖作了簡潔的描述。
關鍵詞: 單片機AT89C2051;溫度傳感器DS18B20;溫度;測量
引言
單片機在電子產品中的應用已經越來越廣泛,並且在很多電子產品中也將其用到溫度檢測和溫度控制。為此在本文中作者設計了基於atmel公司的AT89C2051的溫度測量系統。這是壹種低成本的利用單片機多余I/O口實現的溫度檢測電路, 該電路非常簡單, 易於實現, 並且適用於幾乎所有類型的單片機。
壹.系統硬件設計
系統的硬件結構如圖1所示。
1.1數據采集
數據采集電路如圖2所示, 由溫度傳感器DS18B20采集被控對象的實時溫度, 提供給AT89C2051的P3.2口作為數據輸入。在本次設計中我們所控的對象為所處室溫。當然作為改進我們可以把傳感器與電路板分離，由數據線相連進行通訊，便於測量多種對象。
DS18B20是DALLAS公司生產的壹線式數字溫度傳感器，具有3引腳TO－92小體積封裝形式；溫度測量範圍為－55℃～＋125℃,可編程為9位～12位A/D轉換精度，測溫分辨率可達0.0625℃，被測溫度用符號擴展的16位數字量方式串行輸出，支持3V～5.5V的電壓範圍，使系統設計更靈活、方便；其工作電源既可在遠端引入，也可采用寄生電源方式產生；多個DS18B20可以並聯到3根或2根線上，CPU只需壹根端口線就能與諸多DS18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節省大量的引線和邏輯電路。以上特點使DS18B20非常適用於遠距離多點溫度檢測系統。分辨率設定，及用戶設定的報警溫度存儲在EEPROM中，掉電後依然保存。DS18B20使電壓、特性有更多的選擇，讓我們可以構建適合自己的經濟的測溫系統。如圖2所示DS18B20的2腳DQ為數字信號輸入/輸出端；1腳GND為電源地；3腳VDD為外接供電電源輸入端。
AT89C2051（以下簡稱2051）是壹枚8051兼容的單片機微控器，與Intel的MCS-51完全兼容，內藏2K的可程序化Flash存儲體，內部有128B字節的數據存儲器空間，可直接推動LED，與8051完全相同，有15個可程序化的I/O點，分別是P1端口與P3端口（少了P3.6）。
1.2接口電路
圖2 單片機2051與溫度傳感器DS18B20的連接圖
接口電路由ATMEL公司的2051單片機、ULN2003達林頓芯片、4511BCD譯碼器、串行EEPROM24C16（保存系統參數）、MAX232、數碼管及外圍電路構成, 單片機以並行通信方式從P1.0～P1.7口輸出控制信號,通過4511BCD譯碼器譯碼，用2個***陰極LED靜態顯示溫度的十位、個位。
串行EEPROM24C16是標準I2C規格且只要兩根引腳就能讀寫。由於單片機2051的P1是壹個雙向的I/O端口，所以在我們在設計中將P1端口當成輸出端口用。由圖2可知，P1.7作為串性的時鐘輸出信號與24C16的第6腳相接，P1.6則作為串行數據輸出接到24C16的第5腳。P1. 4和P1.5則作為兩個數碼管的位選信號控制，在P1.4=1時，選中第壹個數碼管（個位）；P1.5=1時，選中第二個數碼管（十位）。P1.0～P1.3的輸出信號接到譯碼器4511上作為數碼管的顯示。此外，由於單片機2051的P3端口有特殊的功能，P3.0（RXD）串行輸入端口，P3.1（TXD）串行輸出端口，P3.2（INTO）外部中斷0，P3.3（INT1）外部中斷1P3.4，（T0） 外部定時/計數輸入點，P3.5（T1）外部定時/計數輸入點。由圖2可知，P3.0和P3.1作為與MAX232串行通信的接口；P3.2和P3.3作為中斷信號接口；P3.4和P3.5作為外部定時/記數輸入點。P3.7作為壹個脈沖輸出，控制發光二極管的亮滅。
由於在電路中采用的***陰極的LED數碼管，所以在設計電路時加了壹個達林頓電路ULN2003對信號進行放大，產生足夠大的電流驅動數碼管顯示。由於4511只能進行BCD十進制譯碼，只能譯到0至9，所以在這裏我們利用4511譯碼輸出我們所需要的溫度。
1.3報警電路簡介
圖3 溫度在七段數碼管上顯示連接圖
本文中所設計的報警電路較為簡單，由壹個自我震蕩型的蜂鳴器（只要在蜂鳴器兩端加上超過3V的電壓，蜂鳴器就會叫個不停）和壹個發光二極管組成（如圖3所示）。在這次設計中蜂鳴器是通過ULN2003電流放大IC來控制。在我們所要求的溫度達到壹定的上界或者下界時（在文中我們設置的上界溫度是45℃，下界溫度是5℃），報警電路開始工作，主要程序設計如下：
main()//主函數
{unsigned char i=0; <br/>unsigned int m,n; <br/>while(1) <br/>{i=ReadTemperature();//讀溫度}
if(i>0 && i<=10) //如果溫度在0到10度之間直接給七段數碼管賦值
{P1=designP1[i];}
else//如果溫度大於10度
{m=i%10;//先給第壹個七段數碼管賦值 <br/>D1=1; <br/>D2=0; <br/>P1=designP1[m]; <br/>n=i/10;//再給第二個七段數碼管賦值 <br/>D1=0; <br/>D2=1; <br/>P1=designP1[n]; <br/>if(n>=4&&m>=5)%%(m<=5)//判斷溫度的取值範圍，如果大於45或小於5度，則蜂鳴器叫，發光二極管閃爍 <br/>{ int a,b; <br/>Q1=1;//蜂鳴器叫 <br/>for(a=0;a<1000;a++)//發光二極管閃爍 <br/>for(b=0;b<1000;b++) <br/>Q2=1; <br/>for(a=0;a<1000;a++) <br/>for(b=0;b<1000;b++) <br/>Q2=0;}}}