單片機(jī)控制的數(shù)字式多功能溫度計(jì)

溫度測量涉及各個(gè)領(lǐng)域，傳統(tǒng)的測溫儀器如酒精溫度計(jì)、水銀溫度計(jì)等都需人工手動(dòng)測量，這就使其在高溫、高壓、有毒等特殊場合的應(yīng)用受到限制。因此，實(shí)現(xiàn)測溫自動(dòng)化十分重要。

本文基于單片機(jī)的最小系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了集溫度測量、恒溫提示和火災(zāi)報(bào)警功能于一體的多功能測溫系統(tǒng)。該系統(tǒng)既可以滿足普通場合的使用，又可以滿足特殊場合的需求。

一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理

系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，按功能劃分為若干子功能模塊，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

系統(tǒng)采用單片機(jī)作為主控制器，并結(jié)合溫度傳感器、報(bào)警裝置、LED指示燈和LED數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)溫度的測量、高溫火災(zāi)報(bào)警、恒溫提示和溫度顯示等功能。系統(tǒng)利用熱敏電阻傳感器的阻值隨溫度變化的原理制成，通過測量不同點(diǎn)的溫度來判斷是否恒溫，并在非恒溫的情況下結(jié)合溫度高低判斷是否需要啟動(dòng)火災(zāi)報(bào)警裝置。

二、主要元器件

由結(jié)構(gòu)框圖可以看出，該系統(tǒng)主要由控制模塊、溫度測量模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、恒溫判斷模塊、報(bào)警模塊和LED驅(qū)動(dòng)及顯示模塊組成，需要選用各種元件實(shí)現(xiàn)這些模塊的功能，使系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)目的。下面就一些主要元件進(jìn)行簡單介紹。

AT89C51：該單片機(jī)功能多、能耗低，適合作為系統(tǒng)的控制元件，完成系統(tǒng)的邏輯判斷以及溫度的換算。實(shí)物如圖2所示。

熱敏式溫度傳感器：該元件是利用阻值隨溫度變化而制成的一種傳感器，具有電阻溫度系數(shù)大、阻值與溫度變化呈近似線性關(guān)系、靈敏度高等特點(diǎn)。溫度測量范圍為-50℃～350℃，適合作為系統(tǒng)的測溫元件。實(shí)物如圖3所示。

ADC0809：該元件是一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換元件，即將測溫元件所測得的模擬量轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字量，供單片機(jī)進(jìn)行后續(xù)處理。

此外，系統(tǒng)還采用蜂鳴器、門電路、LED數(shù)碼顯示器等元件。

三、工作原理

系統(tǒng)采用5個(gè)溫度傳感器，分別置于5處，如圖4所示。

圖4中的RTx（x=0，1，2，3，4）為溫度傳感器，其中RT0用于溫度測量，即RT0所測值將用于數(shù)碼管顯示和高溫判斷；其他的溫度傳感器用于恒溫判斷和報(bào)警判斷（非恒溫的情況下，5個(gè)傳感器所測值是不同的，這也符合火災(zāi)發(fā)生的情況，即火災(zāi)時(shí)各處的溫度是不相等的）。

RT0在不同溫度下阻值不同，即在測量電路中RT0兩端電壓不同，通過A/D轉(zhuǎn)換模塊，將該電壓值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，單片機(jī)根據(jù)該量可求得實(shí)際的溫度值，然后驅(qū)動(dòng)LED驅(qū)動(dòng)及顯示模塊將當(dāng)前溫度值顯示出來；通過比較RTx之間的測量值，判斷所測區(qū)域是否恒溫，并通過LED指示燈顯示當(dāng)前狀態(tài)。

若所測區(qū)域不處于恒溫，且所測溫度達(dá)到預(yù)設(shè)火災(zāi)報(bào)警溫度時(shí)，則觸發(fā)報(bào)警裝置發(fā)出聲光警報(bào)。

單片機(jī)控制的數(shù)字式多功能溫度計(jì)以數(shù)字方式輸出，簡單易讀，測量效率高，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)溫度測量方法的不足，實(shí)現(xiàn)了多功能溫度測量的無人化、自動(dòng)化以及數(shù)字化。

（指導(dǎo)老師：陳楊楊）