温度测控系统之硬件模块设计

本文主要介绍的基于AT89C51单片机的温度测控系统中最重要的一环：硬件模块设计。以下是该温度测控系统中各个模块及其工作原理。

1 温度检测模块

该系统温度测量部分采用DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器DS18B20，它具有微型化、低功耗、高性能抗干扰能力、测量范围广、强易配处理器等优点，DS18B20可直接将温度转化成串行数字信号给单片机处理，它具有三引脚TO-92小体积封装形式，温度测量的范围为-55～+125℃，测温分辨率可达到0.062 5℃。

2 4×4行列式按键模块

该系统采用4×4行列式矩阵按键输入，其中除了0～9这10个相应数字温度按键外，还设计了温度重设按键、确定按键、零下温度选择按键和小数点按键等用来控制温度。该系统采用的是非编码式键盘，按键的识别采用的是全局扫描法。

3 主控模块

该设计采用AT89C51单片机作为主控芯片。该芯片是一款高性能的CMOS 8位微处理器，自带4 KB闪存，产品性价比高，满足系统的设计需求。该系统中主控芯片AT89C51不断的对采集到的温度信号与输入的控制温度进行比较，若超出设定范围则启动升温或降温装置，直至温度到达设定的范围区间内。

4 温度控制模块

该系统温度控制电路中，单片机通过三极管的通断控制继电器，达到控制电热器的目的。当温度低于设定温度下限时，单片机发送低电平信号经过74LS04非门电路后变为高电平，使NPN型三极管导通，继电器使电源与电热器接通，电热器加热，温度慢慢升高。当温度高于设定温度上限时，单片机发送高电平信号经过74LS04非门电路后变为低电平，使NPN型三极管截止，继电器使电源与制冷系统接通，制冷系统工作，温度慢慢降低。当继电器突然断电时，会产生很大的反向电流，反接在三极管两端的二极管可将反向电流分流，达到保护三极管的作用。

5 测温控温显示模块

该设计显示部分采用2个4位8段共阳极数码管7SEG-MPX4-CA。一个数码管用于显示当前环境温度，另外一个数码管用于显示设定温度。为了节省I/O口，本设计通过74LS04双2线-4线译码器连接两个数码管的位码。

本文设计的温度测控系统，采用DS18B20数字温度传感器实时采集环境温度，采用4×4矩阵按键自由设定温度上限和下限，AT89C51单片机负责处理采集的温度数据和发送控制温度信号，将环境温度和设定温度通过数码管7SEG-MPX4-CA实时显示。