基于AT89S52单片机的红外遥控温度报警器的设计与实现

摘要：温度报警器系统以AT89S52单片机为主控制器，对温度报警和时间的显示、调整进行控制。采用高精度DS18B20为温度传感器，实现对环境温度的实时检测与采集，通过12864液晶显示温度和时间，当实时温度高于温度报警上限或低于下限时可利用蜂鸣器进行报警。通过红外遥控可以修改温度报警上限和下限、时间参数以及设置闹钟。本设计的创新点是增加了用VC6．0开发的上位机，在计算机上显示出时钟、温度计和视频界面，构成友好的人机界面。因此，本系统具有很高的实用价值。
关键词：AT89S52；红外遥控；温度报警；上位机

    温度，无论是在日常生活还是工业生产中都是人们十分关注的一个参数，而温度控制是工业自动控制的重要组成部分，在工业、电子、化工精度实验等诸多领域都有重要的应用。同时随着科学技术的发展，家用电器普遍进入到人们的家庭生活之中，因此引起的火灾现象也越来越多，造成的生命危险和财产损失也就越大。在这些情况下，一款好的温度报警器将起到十分重要的作用，给人们的生产和生活中带来很大的方便与安全，减少了不必要的损失。
    文中以单片机为控制核心，利用红外遥控器、数字式温度传感器及其他控制电路组成红外遥控温度报警器，具有低成本，高稳定性，及时报警，远程遥控，功能扩展，显示时间和闹钟等功能特点，该产品能广泛的应用于中小型电锅炉、电采暖炉、电茶炉、壁挂炉、空调、仓库、机房、办公室等，有着很好的实际用途和发展前景。

1 系统硬件设计
    本系统硬件部分包含上、下位机系统，以实现上下位机的通信。下位机系统主要由控制器模块、红外遥控模块、显示模块、温度采集报警模块、电源模块、时钟模块以及串口模块等部分组成。通过单片机作为主控制器，对温度报警和时间的显示调整以及闹钟进行整体控制。
1．1 系统结构图
    本设计的上位机和下位机通信图结构图如图1所示。下位机系统结构图如图2所示。

1．2 系统硬件实现
    本文以AT89S52单片机为CPU进行系统搭建，AT89C52是一个低电压高性能CMOS8位单片机。此外，三端稳压器7805将电压稳定在5V左右。
    该系统使用红外接收模块1838来进行红外信号接收，使用通用遥控器对其进行远程控制。1838有3个引脚，包括供电脚，接地和信号输出脚。1838的信号输出管脚接AT89S52的F3．2管脚(外中断0)。当1838接收到红外遥控信号时，产生申断，处理遥控数据，处理完后返回到主程序。
    采用高精度温度传感器DS18B20，实现对环境温度的实时检测与采集。DALLAS公司的DS18B20是这样一种独特的温度传感器，它只需一个接口引脚即可通信，可用数据线供电，并具备多点测温能力。DS18B20可直接与单片机通信，读取测温数据，电路简单。其测温范围-55～+125℃，在-10～+85℃时精度为±0．5℃，可编程的分辨率为9～12位。DS18B20具有测沮系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点，因此在P2．2悬挂该温度传感器。
    本系统采用蜂鸣器以及三极管作为温度报警电路，蜂鸣器的正极性的一端连接到+5 V电源上面，另一端接到三极管的发射极，三极管的基极由单片机的P3．5管脚通过一个保护电阻R7来控制。当采集温度超过设置温度上限值或低于下限值，或者闹钟时间到时，通过软件控制使P3．5=0，即低电平时，从而使三极管8550导通，蜂鸣器的电流形成回路，发出声音报警或闹钟响。当P3．5=1，即高电平时，三极管8550截止，蜂鸣器不工作。
    采用12864液晶显示器显示温度和万年历，12864是一种液晶显示模块，其显示分辨率为128x64，内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集。液晶模块多采用并行连接，常以I／O口方式进行读写访问，接口由8根数据线和3～4根片选／控制线构成。其有两个控制芯片，分别控制左右半屏。使用P0口直接驱动12864，由P1．0、P1．1、P1．2这3个引脚做控制端。
    时钟模块采用DS1302时钟芯片实现，DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，DS1302与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信，仅需用到3个接口线：BST(复位)、I／O(数据线)、SCLK(串行时钟)。
    用软件VC6．0开发上位机系统，在计算机上显示出时钟、温度计和视频界面，构成友好的人机界面，并且可以与下位机系统保持实时通信。
    上位机工作界面包括操作提示框、串口、清楚、主页、打开／关闭串口、时间、日期、温度、用户码、红外编码、音乐视频等部分组成。主页窗口打开是一个单片机学习、教程、开发电子主页，有8个串口，清除窗口可以清除操作提示框的记录，选歌窗口可以选择你想播放的歌曲，视频界面窗口可以看见音乐效果和歌曲相关信息。确定键(即电源键，用户码／红外编码：38C7／1CE3)、菜单键(用户码／红外编码：38C7／11EE)、加键(用户码／红外编码：38C7／16E9)、减键(用户码／红外编码：38C7／17E8)、上移键(用户码／红外编码：38C7／OCF3)、下移键(用户码／红外编码：38C7／ODF2)、▲键(即报警闹钟关闭键，用户码／红外编码：38C7／1FE0)、▼键(即报警闹钟开启键，用户码／红外编码：38C7／1EE1)。
    上位机与下位机采用MAX232芯片的第二数据通道进行串行通信。单片机的P3．0(RXD)，P3．1(TXD)通过电平转换芯片MAX232连接到9针D型插座DB9上，通过DB9和电缆可以与单片机、PC机进行串行通信。因为上位机与下位机是实时通信的，所以通过上位机工作界面可以很清晰，很人性化的看见下位机即时采集的温度值和显示的时间、日期。

2 系统软件设计
2．1 软件功能概述
    根据硬件设计，软件需要完成以下几个功能：
    1)温度读取功能：软件可以正确的控制DS18B20进行温度的正常读取。
    2)LCD12864显示功能：包括时间显示，温度显示，闹钟显示。
    3)红外遥控功能：使用遥控器控制，修改系统时间、温度报警上下限值，设置闹钟。
    4)报警功能：要求蜂鸣器正常报警。
    5)实现上位机与下位机实时通信，实现在计算机上显示出时钟、温度的视频界面。
2．2 系统主程序流程
    主程序主要作用是调用子程序来完成整个系统的正常工作，软件分成7个不同的模块来进行编译。分别为：DS1302时钟模块，LCD12864液晶显示模块，DS18B20温度检测模块，温度报警、闹钟模块，红外遥控模块，下位机与上位机通信模块以及main主程序模块。这样不仅方便程序调和调试，而且有助于程序的分块开发和集成。系统主程序流程图如图3所示。

3 系统调试结果
    经过调试，文中设计的红外遥控温度报警器系统可以正常运行。由于篇幅有限，下面将给出系统正常运行时的两个显示结果。系统主菜单界面如图4所示。用VC6．0开发的上位机界面显示结果如图5所示。

4 结论
    文中以AT89S52单片机为核心设计红外遥控温度报警器系统。采用通用遥控器对系统进行设置及更改。本系统经过实际调试，可以正常运行，系统的测量范围广泛，适合大多数民用场合。