王强 WANG Qiang
（苏州大学应用技术学院，苏州 215000）
（Institute of Applied Technology，Soochow University，Suzhou 215000，China）
摘要： 本文通过对单片机的室内温度报警装置，使用温度传感器DS18B20采集温度信息，实现检测、显示和监控的功能，并通过语音芯片完成录音报警功能进行分析，然后得到该报警装置具有电路简单、抗干扰能力强、功耗低、可靠性高等优点。
Abstract: Based on the indoor temperature alarm device of MCU, this paper uses temperature sensor DS18B20 to collect temperature information, to realize the detection, display and control functions, and by the analysis of the completation of recording alarm function by voice chip, concludes that the alarm device has the advantages of simple circuit, strong anti-interference ability, low power consumption and high reliability.
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关键词 ： DS18B20；温度；报警
Key words: DS18B20；temperature；alarm
中图分类号：TP302.1 文献标识码：A
文章编号：1006-4311（2015）06-0054-02
0 引言
现实生活中温度的测量是不可缺少的内容，随着电子产业的迅速发展，温度传感器正在向着数字化和智能化的方向发展，采用单片机实现温度报警，不仅结构简单，灵敏度高，而且大幅度提高检测温度的技术指标[1]。
室内温度报警装置采用温度传感器DS18B20进行数据采集，测温范围为-55℃~+125℃，可以实现LCD1602液晶显示，测温的精度可以达到0.5℃，并且能稳定地与单片机通讯，可靠性高。该报警装置结构框图如图1所示[2]。
1 硬件电路的设计
该室内温度报警装置主要是以单片机STC89C52为核心、采用单总线数字式温度传感器DS18B20对温度进行检测，实现温度的实时测量和LCD数字显示，并通过报警系统完成对温度的监测。该系统的设计方案主要分为硬件系统和软件系统两部分。
1.1 温度传感器DS18B20 DS18B20是美国DALLAS半导体公司生产的单总线接口的温度传感器，如图2所示。与传统的热电偶传感器相比，大大提高了测量温度的准确度和精度[3]。
DS18B20内部有两个计数器T1和T2，所检测室内温度值的位数因分辨率不同而不同，在温度转换时，延时时间由2s变为750ms。温度系数晶振随着室温变化其振荡率也明显改变，所产生的信号作为T2的脉冲输入。而DS18B20与单片机的连接方式有两种：寄生电源连接方式和外部电源连接方式。在寄生电源供电方式下，DS18B20从单线信号线上汲取能量：在信号线DQ处于高电平期间把能量储存在内部电容里，在信号线处于低电平期间消耗电容上的电能工作，直到高电平到来再给寄生电源（电容）充电。由于每个DS18B20在温度转换期间工作电流达到1mA，当几个温度传感器挂在同一根I/O线上进行多点测温时，只靠4.7K上拉电阻就无法提供足够的能量，会造成无法转换温度或温度误差极大[4]。
1.2 LCD1602温度显示的设计 该室温报警装置液晶显示屏采用LCD1602，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用。LCD1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了160个不同的点阵字符图形，每一个字符都有一个固定的代码，与单片机连接后通过C语言编程就可以工作。在正常工作状态下，LCD1602与单片机的连接如图3所示。
1.3 报警电路系统 报警电路系统由三部分组成：红、绿发光二极管、蜂鸣器和ISD4004语音芯片构成的语音提醒系统。ISD4004是美国ISD公司制造的一种语音芯片，内置有SPI兼容接口的微控制器，工作电压为3V，单片录放时间长，音质好，适用于移动电话及其它便携式电子产品，ISD4004语音芯片管脚图如图4所示。
该语音芯片采用CMOS技术，此外，采样频率越低，录放时间越长，但音质会有所下降，片内信息存于闪烁存储器中，可在断电情况下保存好长时间，反复录音l0万次[5]。
2 软件系统设计方案
该室内温度报警装置的程序流程图如图5所示，具体流程如下：首先，接通电源，上电工作，DS18B20、LCD1602和ISD4004进行初始化；初始化以后可以设置录音功能，录音完毕以后判断室温是否在适宜温度范围内，若室温在适宜温度范围内，则无指示，蜂鸣器不报警，无语音提醒；若室温低于适宜温度下限，则绿灯指示，蜂鸣器报警，播放录音“室温低于适宜温度下限”；判断条件结束以后，LCD液晶屏显示当前的室温和设置的适宜温度上下限；最后程序结束。
3 调试和分析
待硬件焊接和软件编程无误后，进入调试环节，将keil 4中程序生成的hex文件烧入到STC89C52芯片中，接通电源后将该装置放入模拟环境中进行系统调试，设定室内适宜温度范围为：温度上限为temp-H：27℃，温度下限为temp-L：18℃，并测得当前室温为23.67℃。适宜温度上下限设置如图6所示。
4 总结
室内温度报警装置主要利用DSl8B20新型数字温度传感器、LCD1602液晶显示模块和ISD4004语音芯片为主体构建的温度检测报警系统，电路结构简单，可靠性高，适用于家庭生活，使用价值高，具有较好的应用前景。
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参考文献：
[1]刘跃辉，王南山，徐云强.基于单片机的温度测量系统的设计[J].现代电子技术，2006，21：103-105.
[2]张璐璐.单片机温度测量和控制系统的设计与实现[D].吉林大学，2014.
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[4]马丽丽，高鑫，贺超兴，纪建伟.基于单片机的温度检测系统硬件设计[J].现代仪器，2012，03：60-62.
[5]杨秋兰.浅谈温度测量的发展现状[J].科技传播，2010，14：116，113.
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