溫度報警器電路設計方案（一）

溫度計電路設計總體設計方框圖如圖1所示，控制器采用單片機AT89S52，溫度傳感器采用DS18B20，用4位LED數碼管以串口傳送數據實現溫度顯示。

系統硬件設計

硬件電路由四部分組成：溫度數據采集部分，即時溫度顯示驅動部分，溫度數據存儲部分和上位PC機數據處理部分。整個硬件設計原理圖如圖2所示。

圖3  AT89S52單片機最小系統

AT89S52具有以下標準功能：8k字節Flash，256字節RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2個數據指針，三個16位定時器/計數器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態邏輯操作，支持2種軟件可選擇節電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數器、串口、中斷繼續工作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。

溫度數據采集部分

DS18B20是智能型的數字溫度傳感器，以單總線方式通信。其數據線與單片機的P1．1相連接。當到達采樣時間時，由單片機發出讀溫度信號，通過單片機AT89C51的P1．1口和DS18B20的I／O口相連，按照DS18B20的時序要求，發出相應的讀、寫命令。

主控制器

單片機AT89S52具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統的設計需要，很適合便攜手持式產品的設計使用系統可用二節電池供電。

顯示電路

顯示電路采用4位共陽LED數碼管，從P3口RXD，TXD串口輸出段碼。

溫度傳感器

DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，與傳統的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據實際要求通過簡單的編程實現9～12位的數字值讀數方式。

DS18B20的測溫原理

DS18B20的測溫原理如圖5所示，圖中低溫度系數晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產生固定頻率的脈沖信號送給減法計數器1，高溫度系數晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產生的信號作為減法計數器2的脈沖輸入，圖中還隱含著計數門，當計數門打開時，DS18B20就對低溫度系數振蕩器產生的時鐘脈沖后進行計數，進而完成溫度測量。

DS18B20與單片機的典型接口設計

以MCS51單片機為例，圖3中采用寄生電源供電方式，P1.1口接單線總線為保證在有效的DS18B20時鐘周期內提供足夠的電流，可用一個MOSFET管和89C51的P1.0來完成對總線的上拉。

溫度報警器電路設計方案（二）

本文介紹的是采用熱敏電阻作為敏感元件的溫度報警器，當由金屬探頭所接觸的溫度通過傳感器到開關，如果溫度超過預定值，此時的開關即開啟，連接報警器發出報警聲，此時的發聲的報警裝置可以通過改變一些元器件的接法而發出不同的聲音。為了增加實用效果，特添加由共陽極雙色發光管組成的指示電路。電路不報警時為綠燈，反則報警時為紅綠交替。

該溫度報警器的主電路由NTC測溫電阻，可調溫度電位器，低頻振蕩器和音頻振蕩器四部分組成。工作原理如下：

由電位器設定好溫度值，當溫度升高時，測溫電阻NTC的電阻值降低，達到CD4011輸入高電平閥值，導致低頻振蕩器工作，調制音頻振蕩器，通過三極管放大，由報警裝置發出報警聲。

圖  溫度報警器電路設計方案

溫度報警器電路設計方案（三）

該溫度報警器的電路如圖2所示。時基電路IC1、電位器Rp、電阻R1和熱敏電阻RT組成溫度檢測觸發電路。RT是一種負溫度系數熱敏電阻，阻值隨溫度的升高而逐漸減小。IC2是一種音響集成電路KD9561，能產生4種模擬聲，即警車聲、消防車聲、救護車聲和機槍聲。IC3為音頻功率放大器，可將微弱的音頻信號放大，推動揚聲器B發聲。具體工作過程如下：

溫度未達到預定值時，由于溫度傳感器RT的阻值大于1/2（Rp+R1），IC1的觸發端②腳電位高于1/3G（2V），使得IC1的③腳為低電位，二極管VD截止，IC2因得不到供電電壓而無音頻信號輸出，揚聲器B無聲。當溫度升高到預定值時，RT的阻值將小于1/2（Rp+R1），IC1的觸發端②腳電位低于1/3G（2V），IC1的輸出端③腳為低電位跳變到高電平，二極管VD導通，輸出約5V（200mA）的直流電壓。該直流電壓經電容C2濾波后供給IC2。這時IC2產生的警笛信號由OUT端輸出，經C3耦合至IC3的輸入端③腳進行功率放大。放大后的音頻信號從IC3的⑤腳輸出，最后經電容C6驅動揚聲器B發出響亮的警笛報警聲。

圖  溫度報警器電路圖

溫度報警器電路設計方案（四）

溫度計電路設計總體設計方框圖如圖1所示，控制器采用單片機AT89S51，溫度傳感器采用DS18B20，用3位LED數碼管以串口傳送數據實現溫度顯示。

圖  總體設計方框圖

系統由單片機最小系統、顯示電路、按鍵、溫度傳感器等組成。

DS18B20的性能特點如下：

1、獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通信；

2、多個DS18B20可以并聯在惟一的三線上，實現多點組網功能；

3、無須外部器件；

4、可通過數據線供電，電壓范圍為3.0~5.5Ｖ；

5、零待機功耗；

6、溫度以９或１２位數字；

7、用戶可定義報警設置；

8、報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件；

9、負電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發熱而燒毀，但不能正常工作；DS18B20可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時DS18B20的1腳接地，2腳作為信號線，3腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，如圖4所示單片機端口接單線總線，為保證在有效的DS18B20時鐘周期內提供足夠的電流，可用一個MOSFET管來完成對總線的上拉。

當DS18B20處于寫存儲器操作和溫度A/D轉換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為10us。采用寄生電源供電方式時VDD端接地。由于單線制只有一根線，因此發送接口必須是三態的。

報警溫度調整按鍵

本系統設計三個按鍵，采用查詢方式，一個用于選擇切換設置報警溫度和當前溫度，另外兩個分別用于設置報警溫度的加和減。均采用軟件消抖

圖  系統仿真圖