溫度報(bào)警器電路設(shè)計(jì)方案匯總（四款報(bào)警器電路原理圖詳解） - 全文

溫度報(bào)警器電路設(shè)計(jì)方案（一）

溫度計(jì)電路設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)方框圖如圖1所示，控制器采用單片機(jī)AT89S52，溫度傳感器采用DS18B20，用4位LED數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)溫度顯示。

系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

硬件電路由四部分組成：溫度數(shù)據(jù)采集部分，即時(shí)溫度顯示驅(qū)動(dòng)部分，溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分和上位PC機(jī)數(shù)據(jù)處理部分。整個(gè)硬件設(shè)計(jì)原理圖如圖2所示。

圖3  AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)

AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門(mén)狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。

溫度數(shù)據(jù)采集部分

DS18B20是智能型的數(shù)字溫度傳感器，以單總線方式通信。其數(shù)據(jù)線與單片機(jī)的P1．1相連接。當(dāng)?shù)竭_(dá)采樣時(shí)間時(shí)，由單片機(jī)發(fā)出讀溫度信號(hào)，通過(guò)單片機(jī)AT89C51的P1．1口和DS18B20的I／O口相連，按照DS18B20的時(shí)序要求，發(fā)出相應(yīng)的讀、寫(xiě)命令。

主控制器

單片機(jī)AT89S52具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)，四個(gè)端口只需要兩個(gè)口就能滿(mǎn)足電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。

顯示電路

顯示電路采用4位共陽(yáng)LED數(shù)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(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。

DS18B20的測(cè)溫原理

DS18B20的測(cè)溫原理如圖5所示，圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器1，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入，圖中還隱含著計(jì)數(shù)門(mén)，當(dāng)計(jì)數(shù)門(mén)打開(kāi)時(shí)，DS18B20就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖后進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度測(cè)量。

DS18B20與單片機(jī)的典型接口設(shè)計(jì)

以MCS51單片機(jī)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(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè)MOSFET管和89C51的P1.0來(lái)完成對(duì)總線的上拉。

溫度報(bào)警器電路設(shè)計(jì)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(bào)警器，當(dāng)由金屬探頭所接觸的溫度通過(guò)傳感器到開(kāi)關(guān)，如果溫度超過(guò)預(yù)定值，此時(shí)的開(kāi)關(guān)即開(kāi)啟，連接報(bào)警器發(fā)出報(bào)警聲，此時(shí)的發(fā)聲的報(bào)警裝置可以通過(guò)改變一些元器件的接法而發(fā)出不同的聲音。為了增加實(shí)用效果，特添加由共陽(yáng)極雙色發(fā)光管組成的指示電路。電路不報(bào)警時(shí)為綠燈，反則報(bào)警時(shí)為紅綠交替。

該溫度報(bào)警器的主電路由NTC測(cè)溫電阻，可調(diào)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(shè)定好溫度值，當(dāng)溫度升高時(shí)，測(cè)溫電阻NTC的電阻值降低，達(dá)到CD4011輸入高電平閥值，導(dǎo)致低頻振蕩器工作，調(diào)制音頻振蕩器，通過(guò)三極管放大，由報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警聲。

圖  溫度報(bào)警器電路設(shè)計(jì)方案

溫度報(bào)警器電路設(shè)計(jì)方案（三）

該溫度報(bào)警器的電路如圖2所示。時(shí)基電路IC1、電位器Rp、電阻R1和熱敏電阻RT組成溫度檢測(cè)觸發(fā)電路。RT是一種負(fù)溫度系數(shù)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(chǎn)生4種模擬聲，即警車(chē)聲、消防車(chē)聲、救護(hù)車(chē)聲和機(jī)槍聲。IC3為音頻功率放大器，可將微弱的音頻信號(hào)放大，推動(dòng)揚(yáng)聲器B發(fā)聲。具體工作過(guò)程如下：

溫度未達(dá)到預(yù)定值時(shí)，由于溫度傳感器RT的阻值大于1/2（Rp+R1），IC1的觸發(fā)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(wú)音頻信號(hào)輸出，揚(yáng)聲器B無(wú)聲。當(dāng)溫度升高到預(yù)定值時(shí)，RT的阻值將小于1/2（Rp+R1），IC1的觸發(fā)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(dǎo)通，輸出約5V（200mA）的直流電壓。該直流電壓經(jīng)電容C2濾波后供給IC2。這時(shí)IC2產(chǎn)生的警笛信號(hào)由OUT端輸出，經(jīng)C3耦合至IC3的輸入端③腳進(jìn)行功率放大。放大后的音頻信號(hào)從IC3的⑤腳輸出，最后經(jīng)電容C6驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器B發(fā)出響亮的警笛報(bào)警聲。

圖  溫度報(bào)警器電路圖

溫度報(bào)警器電路設(shè)計(jì)方案（四）

溫度計(jì)電路設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)方框圖如圖1所示，控制器采用單片機(jī)AT89S51，溫度傳感器采用DS18B20，用3位LED數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)溫度顯示。

圖  總體設(shè)計(jì)方框圖

系統(tǒng)由單片機(jī)最小系統(tǒng)、顯示電路、按鍵、溫度傳感器等組成。

DS18B20的性能特點(diǎn)如下：

1、獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信；

2、多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能；

3、無(wú)須外部器件；

4、可通過(guò)數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.0~5.5Ｖ；

5、零待機(jī)功耗；

6、溫度以９或１２位數(shù)字；

7、用戶(hù)可定義報(bào)警設(shè)置；

8、報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件；

9、負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)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(shí)DS18B20的1腳接地，2腳作為信號(hào)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(jī)端口接單線總線，為保證在有效的DS18B20時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè)MOSFET管來(lái)完成對(duì)總線的上拉。

當(dāng)DS18B20處于寫(xiě)存儲(chǔ)器操作和溫度A/D轉(zhuǎn)換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開(kāi)啟時(shí)間最大為10us。采用寄生電源供電方式時(shí)VDD端接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。

報(bào)警溫度調(diào)整按鍵

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)三個(gè)按鍵，采用查詢(xún)方式，一個(gè)用于選擇切換設(shè)置報(bào)警溫度和當(dāng)前溫度，另外兩個(gè)分別用于設(shè)置報(bào)警溫度的加和減。均采用軟件消抖

圖  系統(tǒng)仿真圖