CN110132433A - 一种基于单片机的温度记录器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于单片机的温度记录器，属于温度监测技术领域。本发明包括包括温度传感器模块、按键输入模块、单片机模块、LCD显示模块、数据存储模块、蜂鸣器模块；温度传感器模块对温度进行采集，把采集到的温度信号转换成数字信号，写入到单片机模块中，对其进行数据处理以后，将温度、时间数值显示在LCD显示模块上，当温度超过单片机模块中设置的温度阈值上下限时，蜂鸣器模块进行报警。本发明对温度变化敏感，能够准确测量温度。当某地区温度超标时，还能及时发出警报，以防止火灾等，以保证所在领域的安全。

Description

一种基于单片机的温度记录器

技术领域

本发明涉及一种基于单片机的温度记录器，属于温度监测技术领域。

背景技术

在现实生活中，所见到的温度计容易受外在条件的影响或是测量精度不够、显示不够直观、对温度变化不够敏感等，在这种情况下就需要一种抗干扰能力强，对温度变化敏感，显示直观精度高的温度测量工具，这也就促进了电子温度计的快速发展。

发明内容

本发明提供了一种基于单片机的温度记录器，对温度变化敏感，可准确测量温度并能够采集温度信息，具有温度超标报警，存储，查看历史记录等功能。

本发明的技术方案是：一种基于单片机的温度记录器，包括温度传感器模块、按键输入模块、单片机模块、LCD显示模块、数据存储模块、蜂鸣器模块；

所述温度传感器模块对温度进行采集，把采集到的温度信号转换成数字信号，写入到单片机模块中，对其进行数据处理以后，将温度、时间数值显示在LCD显示模块上，当温度超过单片机模块中设置的温度阈值上下限时，蜂鸣器模块进行报警，显示包含了年、月、日、时、分、秒、温度，每隔十分钟会自动存储一次温度信息，存储的内容包括年、月、日、时、分、温度，通过按键输入模块输入用于查看写入数据存储模块的信息，并显示在LCD显示模块上。

进一步地，所述温度传感器模块包括数字单片智能温度传感器，具体采用DS18B20；该传感器能够对-55℃～128℃范围内的温度进行测量，分辨率为0.0625℃，能使用寄生电源驱动，也能使用远端引入的方式，多个传感器在CPU相同数据线上并联时，只需要一个I/O口即可实现传感器之间信息的传输。

进一步地，所述单片机模块采用STC89C52。

进一步地，还包括时钟模块，所述时钟模块采用DS1302时钟芯片，其内部集成RAM能够对年、月、日、分、时、秒时间进行计时，工作电压范围2.5V-5.5V；其与单片机CPU的通信通过三线接口实现，使用突发方式进行数据的传输，该芯片内部集成了RAM寄存器；DS1302属于改进版的DS1202，兼容DS1202，引脚数量增加，并且提升了其充电能力，使用串行方式进行数据传输，当单片机处于掉电保护状态的时候，其为保护电源提供电能。

进一步地，所述LCD显示模块采用LCD液晶显示器，该显示器功能较为丰富，能够对图形、文字、字符进行显示。

进一步地，所述数据存储模块采用AT24C02，在AT24C02中，包含了片内地址寄存器，写入、读出数据的时候，地址寄存器加1，实现对下一储存单元中的数据进行读、写，一次操作八个字节数据进行操作。

进一步地，所述单片机模块采用STC89C52，时钟模块采用DS1302时钟芯片，LCD显示模块采用LCD液晶显示器，LCD显示模块的引脚1、2与电源端连接，输入电源，引脚3与地连接，通过10K电位器来实现，通过调节电位器实现液晶对比度的调整；引脚4与单片机引脚27连接，属于液晶控制引脚，引脚5进行显示器的读写操作，与单片机引脚26连接，引脚6为显示器使能端，与单片机25引脚连接脚连接，引脚7-14为数据地址8位总线，与P0口连接。引脚15、16为显示器背光电源端，连接系统Vcc、GND；

DS1302的第1脚和第4脚分别接到了电路的VCC和GND，这2个脚是芯片工作的电源输入脚，第8脚接了一个3V的纽扣电池作为时钟芯片的后备电池，保证断掉主电源后时钟继续行走，第2和第3脚接了一个32.768K的晶振给芯片提供时钟脉冲，最后，第5、6、7依次连接到单片机的I/O口，进行数据的传输。

所述基于单片机的温度记录器的硬件部分包括：

1、单片机模块STC89C52芯片中，P0口输出为漏极开路，所以进行设计的时候，需要连接电阻R1，设置阻值为10K，本次设计的系统中，使用P0口与液晶显示器进行连接，如图2电路图中U1所示。

2、LCD显示模块电路

引脚1、2与电源端连接，输入电源，引脚3与地连接，通过10K电位器来实现，通过调节电位器实现液晶对比度的调整；引脚4与单片机引脚27连接，属于液晶控制引脚，引脚5进行显示器的读写操作，与单片机引脚26连接，引脚6为显示器使能端，与单片机25引脚连接脚连接，引脚7-14为数据地址8位总线，与P0口连接。引脚15、16为显示器背光电源端，连接系统Vcc、GND。

3、时钟模块

DS1302模块的电路图如图2所示，第1脚和第4脚分别接到了电路的VCC和GND，这2个脚是芯片工作的电源输入脚。第8脚接了一个3V的纽扣电池作为时钟芯片的后备电池，可以保证断掉主电源后时钟继续行走。第2和第3脚接了一个32.768K的晶振给芯片提供时钟脉冲，最后，第5、6、7依次连接到单片机的I/O口，进行数据的传输，如图2电路图中U2所示。

4、按键输入模块

本设计中由于采用的按键数量较少，只有6个按键，分别是“时钟设置”、“闹钟设置”、“减”、“加”、“历史记录”、“退出历史记录”，因此本次设计中使用独立键盘进行设计，如图2电路图中按键输入模块所示。

5、蜂鸣器模块

选择PNP三极管S8550进行设计，同时选择有源蜂鸣器进行设计，因此该蜂鸣器的内部包含了振荡电路，不需要使用单片机来进行驱动，从而将电路设计进行了简化，如图2电路图中蜂鸣器模块所示。

6、DS18B20传感器电路

DS18B20传感器，其功耗较小，并且性能较高，，可以将采集到的温度值转化为数字信号进行传输，能够对-55℃-128℃温度进行测量，误差0.5℃。分辨率9-12位，温度分辨率0.5℃、0.25℃、0.125℃、0.0625℃。测量精度非常高。

所述基于单片机的温度记录器的软件部分设计如下：

软件模块是用kill软件进行编写的，使用protues仿真。软件包含了LCDl602显示模块，实时时钟DS1302模块，温度传感器DS18B20模块，蜂鸣器模块，模拟IIC通信模块。

1、主程序模块

本设计的软件流程如图3所示，首先进行显示器初始化，然后对时钟芯片初始化，主要设置芯片引脚的电平。然就进入了一个循环处理的过程，包括先读取时钟芯片的日期时间数据，然后在1602液晶上面显示，当两者相等的时候，系统发出报警信号，然后对检测的温度值进行读取，然后将信号传输到指定位置显示。再往下就是判断设置按键或闹钟按键是否被按下，是的话，则进入时钟设置或闹钟设置状态。

2、LCD显示模块

液晶开始显示之前，必须先确定一个位置，表示要在哪个地方显示。液晶在显示的时候，是一位一位完成的。比如数字“123”，就会先显示百位的“1”，然后是十位的“2”，最后是个位的“3”。显示字符串的话，也是一样的道理，比如显示“hello”，也是从最开始的字母“h”开始显示，一位一位的完成，直到显示完字母“o”，才完成一次显示任务。要说明的是，每次显示一串字符或一个数字的时候，只需在最开始的时候完成一次定位，之后每显示完一个字符，液晶会自动跳到下一个位置的，无需每个字符都定位一次。

3、DS1302模块

液晶上面的时间会不断的走时刷新，就是靠单片机不断去读取时钟芯片DS1302的时间信息并发到液晶显示更新的。读取时钟芯片的时间信息主要流程是，写入年份寄存器地址0x8D，接着就读取的年份的数据。然后用同样的方式，依次写入寄存器地址0x89、0x87、0x8B、0x85、0x83、0x81，对时间信号进行读取，如图4所示。

4、温度传感器模块

读取温度值的流程图如图5所示，首先是初始化传感器，相当于是一次复位的过程，由于本设计只接了一个传感器，因此无需区别传感器的序列号，直接发一个指令0xcc跳过ROM寻找，接着发一个0x44的指令给传感器，让传感器启动温度转换。然后再次复位传感器,接着还是一样的跳过ROM指令0xcc，再往下就是发0xbe给传感器准备读取传感器的检测结果，最后就是读取传感器返回的检测结果。

本发明的有益效果是：该发明对温度变化敏感，能够准确测量温度。在现实生活中，所见到的温度计容易受外在条件的影响会出现测量精度不够、显示不够直观、对温度变化不够敏感等问题。而该发明可准确测量温度并能够采集温度信息，并且能够保存实时所测量的温度值，具有温度超标报警，查看历史记录等功能。可用于家用，当室内温度超标时，该发明可发出警报有效的防止危险发生，提高安全性。

附图说明

图1为本发明整体的结构框图；

图2为电路原理图；

图3为程序流程图；

图4为读取DS1302时间信息流程图；

图5为温度传感器程序流程图。

具体实施方式

实施例1：如图1-5所示，一种基于单片机的温度记录器，包括温度传感器模块、按键输入模块、单片机模块、LCD显示模块、数据存储模块、蜂鸣器模块；

所述温度传感器模块对温度进行采集，把采集到的温度信号转换成数字信号，写入到单片机模块中，对其进行数据处理以后，将温度、时间数值显示在LCD显示模块上，当温度超过单片机模块中设置的温度阈值上下限时，蜂鸣器模块进行报警，显示包含了年、月、日、时、分、秒、温度，每隔十分钟会自动存储一次温度信息，存储的内容包括年、月、日、时、分、温度，通过按键输入模块输入用于查看写入数据存储模块的信息，并显示在LCD显示模块上。

进一步地，所述温度传感器模块包括数字单片智能温度传感器，具体采用DS18B20；该传感器能够对-55℃～128℃范围内的温度进行测量，分辨率为0.0625℃，能使用寄生电源驱动，也能使用远端引入的方式，多个传感器在CPU相同数据线上并联时，只需要一个I/O口即可实现传感器之间信息的传输。

进一步地，所述单片机模块采用STC89C52。使用单片机来进行控制系统的设计，单片机具有较强的性能，并且体积小，成本低，功耗小，在很多领域中使用较为广泛，软件编程灵活性较高，可以使用编程进行逻辑功能的设计，在其内部集成了定时计数器，能够实现计数、定时功能等功能。

进一步地，还包括时钟模块，所述时钟模块采用DS1302时钟芯片，选择DS1302时钟芯片进行设计，该芯片功耗较小，并且性能较高，其内部集成RAM能够对年、月、日、分、时、秒时间进行计时，工作电压范围2.5V-5.5V；其与单片机CPU的通信通过三线接口实现，使用突发方式进行数据的传输，该芯片内部集成了RAM寄存器；DS1302属于改进版的DS1202，兼容DS1202，引脚数量增加，并且提升了其充电能力，使用串行方式进行数据传输，当单片机处于掉电保护状态的时候，其为保护电源提供电能。

进一步地，所述LCD显示模块采用LCD液晶显示器，该显示器功能较为丰富，能够对图形、文字、字符进行显示。显示清晰、直观，在进行温度显示的时候，只需要一个显示屏就可以实现，成本较低。

进一步地，所述数据存储模块采用AT24C02，在AT24C02中，包含了片内地址寄存器，写入、读出数据的时候，地址寄存器加1，实现对下一储存单元中的数据进行读、写，一次操作八个字节数据进行操作。从而提升操作效率，操作较为简单，价格便宜。

进一步地，所述单片机模块采用STC89C52，时钟模块采用DS1302时钟芯片，LCD显示模块采用LCD液晶显示器，LCD显示模块的引脚1、2与电源端连接，输入电源，引脚3与地连接，通过10K电位器来实现，通过调节电位器实现液晶对比度的调整；引脚4与单片机引脚27连接，属于液晶控制引脚，引脚5进行显示器的读写操作，与单片机引脚26连接，引脚6为显示器使能端，与单片机25引脚连接脚连接，引脚7-14为数据地址8位总线，与P0口连接。引脚15、16为显示器背光电源端，连接系统Vcc、GND；

DS1302的第1脚和第4脚分别接到了电路的VCC和GND，这2个脚是芯片工作的电源输入脚，第8脚接了一个3V的纽扣电池作为时钟芯片的后备电池，保证断掉主电源后时钟继续行走，第2和第3脚接了一个32.768K的晶振给芯片提供时钟脉冲，最后，第5、6、7依次连接到单片机的I/O口，进行数据的传输。

上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (7)

1.一种基于单片机的温度记录器，其特征在于：包括温度传感器模块、按键输入模块、单片机模块、LCD显示模块、数据存储模块、蜂鸣器模块；

所述温度传感器模块对温度进行采集，把采集到的温度信号转换成数字信号，写入到单片机模块中，对其进行数据处理以后，将温度、时间数值显示在LCD显示模块上，当温度超过单片机模块中设置的温度阈值上下限时，蜂鸣器模块进行报警，显示包含了年、月、日、时、分、秒、温度，每隔十分钟会自动存储一次温度信息，存储的内容包括年、月、日、时、分、温度，通过按键输入模块输入用于查看写入数据存储模块的信息，并显示在LCD显示模块上。

2.根据权利要求1所述的基于单片机的温度记录器，其特征在于：所述温度传感器模块包括数字单片智能温度传感器，具体采用DS18B20；该传感器能够对-55℃～128℃范围内的温度进行测量，分辨率为0.0625℃，能使用寄生电源驱动，也能使用远端引入的方式，多个传感器在CPU相同数据线上并联时，只需要一个I/O口即可实现传感器之间信息的传输。

3.根据权利要求1所述的基于单片机的温度记录器，其特征在于：所述单片机模块采用STC89C52。

4.根据权利要求1所述的基于单片机的温度记录器，其特征在于：还包括时钟模块，所述时钟模块采用DS1302时钟芯片，其内部集成RAM能够对年、月、日、分、时、秒时间进行计时，工作电压范围2.5V-5.5V；其与单片机CPU的通信通过三线接口实现，使用突发方式进行数据的传输，该芯片内部集成了RAM寄存器；DS1302属于改进版的DS1202，兼容DS1202，引脚数量增加，并且提升了其充电能力，使用串行方式进行数据传输，当单片机处于掉电保护状态的时候，其为保护电源提供电能。

5.根据权利要求1所述的基于单片机的温度记录器，其特征在于：所述LCD显示模块采用LCD液晶显示器，该显示器功能较为丰富，能够对图形、文字、字符进行显示。

6.根据权利要求1所述的基于单片机的温度记录器，其特征在于：所述数据存储模块采用AT24C02，在AT24C02中，包含了片内地址寄存器，写入、读出数据的时候，地址寄存器加1，实现对下一储存单元中的数据进行读、写，一次操作八个字节数据进行操作。

7.根据权利要求1所述的基于单片机的温度记录器，其特征在于：所述单片机模块采用STC89C52，时钟模块采用DS1302时钟芯片，LCD显示模块采用LCD液晶显示器，LCD显示模块的引脚1、2与电源端连接，输入电源，引脚3与地连接，通过10K电位器来实现，通过调节电位器实现液晶对比度的调整；引脚4与单片机引脚27连接，属于液晶控制引脚，引脚5进行显示器的读写操作，与单片机引脚26连接，引脚6为显示器使能端，与单片机25引脚连接脚连接，引脚7-14为数据地址8位总线，与P0口连接。引脚15、16为显示器背光电源端，连接系统Vcc、GND；

DS1302的第1脚和第4脚分别接到了电路的VCC和GND，这2个脚是芯片工作的电源输入脚，第8脚接了一个3V的纽扣电池作为时钟芯片的后备电池，保证断掉主电源后时钟继续行走，第2和第3脚接了一个32.768K的晶振给芯片提供时钟脉冲，最后，第5、6、7依次连接到单片机的I/O口，进行数据的传输。