CN201569497U - 一种用于温度测量与报警的控制系统 - Google Patents

Abstract

一种用于温度测量与报警的控制系统，包含核心模块、温度传感器电路、数码管显示电路、键盘电路和报警电路。核心模块通过串口设备与温度传感器电路、数码管显示电路、键盘电路和报警电路进行连接。本实用新型的优点是：体积小，便于存放与使用；稳定可靠，可广泛使用，可在测温同时将温度范围进行划分，区分正常状态工作温度与非正常状态工作温度；使用单片机作为核心模块，具有高性能、高速度等特点；成本低廉，价格便宜，具有普及性。

Description

一种用于温度测量与报警的控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种用于温度测量与报警的控制系统，属于计算机程序控制技术领域。

背景技术

计算机技术的逐渐普及，让人们也逐渐意识到了工作生活中计算机的重要性，也同样增加了对计算机运行状态的了解，增加了对其的保护。对于24小时运行的服务器机房来说，如何让计算机高速，高效的运行也逐渐引起了人们的重视。计算机运行状态影响最基础最普遍的影响条件之一就是温度。一般服务器机型，工作温度范围在0℃-30℃之间，通常的理想值是保证在26℃左右。

现有技术中，现代机房基本都配备了中央空调，而如何才能轻松有效并且较为有效的去使用空调，如果说需要一遍遍的去核对温度计，开十分钟关五分钟，这是对人力的一种极大浪费，同样也是对人体的一种伤害。本实用新型提供一种用于温度测量与报警的控制系统，使这些问题迎刃而解，只需简单的电路，通过程序提醒或者报警即可省下大量人力物力，进一步提高工作效率。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于温度测量与报警的控制系统，实现温度测量、控制与报警，通过AD转换器将模拟信号转为数字信号测试当前温度状况，并通过该状况测试温度超过正常值时的报警功能，为设备的正常运行提供了条件。

为了达到上述目的，本实用新型提供一种用于温度测量与报警的控制系统，包含核心模块、温度传感器电路、数码管显示电路、键盘电路和报警电路，其特点是；

上述的核心模块通过串口设备与温度传感器电路、数码管显示电路、键盘电路和报警电路进行连接。

上述的用于温度测量与报警的控制系统，其中，核心模块包含89C51芯片、时钟电路和复位电路；

所述的时钟电路和复位电路通过串口设备与89C51芯片连接；

所述的时钟电路采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路；

所述的复位电路电源Vcc的上升时间不超过1ms。

上述的用于温度测量与报警的控制系统，其中，温度传感器电路(2)由温度传感器DS18B20采集被控对象的实时温度，提供给89C51芯片(11)的P3.2口作为数据输入。

上述的用于温度测量与报警的控制系统，其中，数码管显示电路(3)采用4个数码管显示温度，温度能精确4位，4位共阳极数码管采用扫描形式工作，其8个数据接在单片机驱动能力最大的PO口。

上述的用于温度测量与报警的控制系统，其中，键盘电路(4)的按键和89C51芯片(11)的I/O口线直接连接。

上述的用于温度测量与报警的控制系统，其中，报警电路(5)接通5V的电压会发出蜂鸣叫声，NPN型三极管驱动蜂鸣器，当89C51芯片(11)的P3.7口输出高电平时蜂鸣器发声。

本实用新型与现有技术相比，其优点在于：

1.本实用新型的体积小，便于存放与使用；

2.本实用新型稳定可靠，可广泛使用，其可在测温同时将温度范围进行划分，区分正常状态工作温度与非正常状态工作温度；

3.本实用新型使用单片机作为核心模块，具有高性能、高速度等特点；

4.本实用新型成本低廉，价格便宜，具有普及性。

附图说明

图1是本实用新型提供的用于温度测量与报警的控制系统的总体结构框图；

图2是本实用新型提供的用于温度测量与报警的控制系统核心模块89C51芯片结构示意图；

图3是本实用新型提供的用于温度测量与报警的控制系统时钟电路的电路图；

图4是本实用新型提供的用于温度测量与报警的控制系统复位电路的电路图；

图5是本实用新型提供的用于温度测量与报警的控制系统温度传感器电路的电路图；

图6是本实用新型提供的用于温度测量与报警的控制系统数码管显示电路的电路图；

图7是本实用新型提供的用于温度测量与报警的控制系统键盘电路的电路图；

图8是本实用新型提供的用于温度测量与报警的控制系统报警电路的电路图。

具体实施方式

以下根据图1～图8，具体说明本实用新型的较佳实施例：

如图1所示，图1是本实用新型提供的用于温度测量与报警的控制系统，包含核心模块1、温度传感器电路2、数码管显示电路3、键盘电路4和报警电路5，核心模块1通过串口设备与温度传感器电路2、数码管显示电路3、键盘电路4和报警电路5进行连接。

如图2所示，图2是本实用新型提供的用于温度测量与报警的控制系统核心模块89C51芯片结构示意图。其各管脚的说明如下：

VCC：供电电压。

GND：接地。

P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。

P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：

P3.0RXD(串行输入口)；

P3.1TXD(串行输出口)；

P3.2/INT0(外部中断0)；

P3.3/INT1(外部中断1)；

P3.4T0(记时器0外部输入)；

P3.5T1(记时器1外部输入)；

P3.6/WR(外部数据存储器写选通)；

P3.7/RD(外部数据存储器读选通)；

P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH)，不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。

XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

XTAL2：来自反向振荡器的输出。

振荡器特性：XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。

如图3所示，图3是本实用新型提供的用于温度测量与报警的控制系统时钟电路的电路图。89C51芯片11内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。内部方式在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶体振荡频率可以在1.2～12MHz之间选择，电容值在5～30pF之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用。

如图4所示，图4是本实用新型提供的用于温度测量与报警的控制系统复位电路的电路图。复位是单片机的初始化操作。其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。

RST引脚是复位信号的输入端。复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期(即二个机器周期)以上。若使用颇率为6MHz的晶振，则复位信号持续时间应超过4us才能完成复位操作。

整个复位电路包括芯片内、外两部分。外部电路产生的复位信号(RST)送至施密特触发器，再由片内复位电路在每个机器周期的S5P2时刻对施密特触发器的输出进行采样，然后才得到内部复位操作所需要的信号。

上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的，这佯，只要电源Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。

如图5所示，图5是本实用新型提供的用于温度测量与报警的控制系统温度传感器电路的电路图。温度传感器有很多种，如热敏电阻，热电偶，PN结，半导体温度传感器等。这里选用单总线数字输出的集成半导体温度传感器，其特点：独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯；测温范围-55℃～+125℃，固有测温分辨率0.5℃；支持多点组网功能，多个DS1820可以并联在唯一的三线上，实现多点测温；工作电源：3～5V/DC。

由温度传感器DS18B20采集被控对象的实时温度，提供给AT89C51的P3.2口作为数据输入。

如图6所示，图6是本实用新型提供的用于温度测量与报警的控制系统数码管显示电路的电路图。无线数显远程温度计采用7段数LED码管显示，采用4个数码管显示温度，温度能精确4位。

4位共阳极数码管采用扫描形式工作，其8个数据为接在单片机驱动能力最大的PO口，AT89C51单片机的P0口的每一个I/O都能能吸收8个TTL逻辑器件的输入漏电流，算下来能驱动约10mA。能驱动数码管的8个数据阴极。

4位共阳极数码的4个阳极采用4个PNP三极管2sc8550驱动。用单片机P2.0-P2.34个I/O口控制。

如图7所示，图7是本实用新型提供的用于温度测量与报警的控制系统键盘电路的电路图。键盘是标准的输入设备，实现键盘有两种方案：一是采用现有的一些芯片实现键盘扫描，如8279，CH451，LMC9768等，还有就是用软件实现键盘扫描。使用现成的芯片可以节省CPU的开销，但增加了成本，而用软件实现具有较强的灵活性，也只需要很少的CPU开销，可以节省开发成本。本文便使用软件实现键盘的扫描。

常见的键盘可分为独立按键式键盘和行列扫描式键盘。独立按键式键盘应用在需要少量按键的情况，按键和单片机的I/O口线直接连接。而行列扫描式键盘用在按键需求较多的情形下。考虑到血压计面向大多数人群，需操作简单，所以采用独立按键式键盘。

独立式键盘电路中的P10、P11、P12、P13为89C51芯片11的IO口。

理论上当按键按下或弹起时，可以相应的产生低电平或高电平，但实际并非如此。键盘按键一般都采用触点式按键开关。当按键被按下或释放时，按键触点的弹性会产生抖动现象。即当按键按下时，触点不会迅速可靠地接通，当按键释放时，触点也不会立即断开，而是要经过一段时间的抖动刁才能稳定下来，按键材料不同，抖动时间也各不相同。

按键抖动可能导致单片机将一次按键操作识别为多次操作，一般采用硬件电路或软件程序来消除。

一次完整的按键过程，包含以下几个阶段：

1、等待阶段：此时按键尚未按下，处于空闲阶段；

2、闭合抖动阶段：此时键刚刚按下，但信号处于抖动状态，系统在检测时应消抖延时，约5ms到20ms；

3、有效闭合阶段：此时抖动已经结束，一个有效按键动作已经产生，系统应该在此时执行按键功能，或将按键编码记录下来，待键弹起时再执行其功能；

4、释放抖动阶段：许多时候编程人员并不在此时消抖延时，但最好也执行一次消抖延时，以防止误操作；

5、有效释放阶段：若设计要求在按键抬起时才执行功能，则应当在此时进行按键功能的处理。

如图8所示，图8是本实用新型提供的用于温度测量与报警的控制系统报警电路的电路图。声音报警电路通过驱动蜂鸣器发声实现，当其接通5V的电压会发出蜂鸣叫声，NPN型三极管2sc9013驱动蜂鸣器，当P3.7输出高电平时蜂鸣器发声。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (6)

1.一种用于温度测量与报警的控制系统，包含核心模块(1)、温度传感器电路(2)、数码管显示电路(3)、键盘电路(4)和报警电路(5)；其特征在于，

所述的核心模块(1)通过串口设备与温度传感器电路(2)、数码管显示电路(3)、键盘电路(4)和报警电路(5)进行连接。

2.如权利要求1所述的用于温度测量与报警的控制系统，其特征在于，所述的核心模块(1)包含89C51芯片(11)、时钟电路(12)和复位电路(13)；

所述的时钟电路(12)和复位电路(13)通过串口设备与89C51芯片(11)连接；

所述的时钟电路(12)采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路；

所述的复位电路(13)电源Vcc的上升时间不超过1ms。

3.如权利要求1所述的用于温度测量与报警的控制系统，其特征在于，所述的温度传感器电路(2)由温度传感器DS18B20采集被控对象的实时温度，提供给89C51芯片(11)的P3.2口作为数据输入。

4.如权利要求1所述的用于温度测量与报警的控制系统，其特征在于，所述的数码管显示电路(3)采用4个数码管显示温度，温度能精确4位，4位共阳极数码管采用扫描形式工作，其8个数据接在单片机驱动能力最大的PO口。

5.如权利要求1所述的用于温度测量与报警的控制系统，其特征在于，所述的键盘电路(4)的按键和89C51芯片(11)的I/O口线直接连接。

6.如权利要求1所述的用于温度测量与报警的控制系统，其特征在于，所述的报警电路(5)接通5V的电压会发出蜂鸣叫声，NPN型三极管驱动蜂鸣器，当89C51芯片(11)的P3.7口输出高电平时蜂鸣器发声。

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