基于单片机的温度实时监控系统设计 第6页6位共阳极数码的6个阳极采用6个PNP三极管9012驱动。用单片机P2.0-P2.5 6个I/O口控制。
LED数码管显示电路如图4.4所示。
图4.4 数码管显示电路
4.1.3 报警及控制输出部分
当温度超过最高温度+3度时，温度控制系统需停止加热并报警；当温度低于最低温度-3度时，需开始加热，这就需要报警电路及输出模块。
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。原理图如图4.5，NPN型三极管8050驱动蜂鸣器，当单片机I/O口输出高电平时蜂鸣器发声
此外，温控系统的控制信号同样由单片机输出，经过三极管Q3驱动继电器J1， J1 具有两对常开和常闭接点，利用其常开接点串到加热器件的控制回路中，可以实现加热器件的控制。电路中二极管D1为续流二极管， 继电器线圈在通过电流时，会在其两端产生感应电动势。当电流消失时，其感应电动势会对电路中的三极管Q3产生反向电压。当反向电压高于Q3 的反向击穿电压时，会把三极管成损坏。续流二极管并联在线圈两端，当流过线圈中的电流消失时，线圈产生的感应电动势通过二极管和线圈构成的回路做功而消耗掉。从而保护了电路中的三极管的安全。
图4.5 声音报警电路
4.1.4 单片机及按键电路设计
图4.6为单片机及键盘电路的电路图，单片机AT89S52的时钟引脚外接12M晶振，作为单片机工作的时钟，EA端接高电平，表示使用片内程序存储器。RST引脚接了上电复位电路，当系统上电时，上电复位电路会产生一个高电平脉冲信号，使系统复位。
图4.6 单片机及键盘电路电路图
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。考虑到热水控制器只需要高限加、高限减、低限加、低限减四个按键 ，所以采用独立按键式键盘。
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才能稳定下来，按键材料不同，抖动时间也各不相同。
图4-7 按键抖动示意图
一次完整的按键过程，包含以下几个阶段:如图4-7所示。
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:此时抖动己经结束，一个有效按键动作己经产生，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。
软件上对闭合阶段的抖动一般采取延时再次确认按键是否按下的方式消除抖动。
如上图所示，完成系统的最高温度和最低温度的高低调整的四个按键分别加上拉电阻接到单片机的P1.1-P1.4口上，供单片机查询，当没有按键按下时，单片机I/O口输入高电平，当有按键按下时，对应的单片机端口变为低电平，单片机通过检测这种电平的变化确定按键的状态。
4.2 软件系统设计
4.2.1 系统程序流程图
系统程序流程图如图4.8所示。
图4.8 系统程序流程图
独立按键程序流程图如图4.9
图4.9 独立按键序流程图
4.2.2 单片机软件开发语言
对于8051单片机，现有四种语言支持，即汇编、FI/M、C和BASIC。C是一种源于编写UNIX操作系统的语言，它是一种结构化语言，可产生紧凑代码。C可以进行许多机器级函数控制而不用汇编语言。与汇编相比，有如下优点：
（1）对单片机的指令系统不要求了解，仅要求对8051的存贮器结构有初步了解；
（2）寄存器分配、不同存贮器的寻址及数据类型等细节可由编译器管理；
（3）程序有规范的结构，可分为不同的函数，这种方式可使程序结构化；
（4）具有将可变的选择与特殊操作组合在一起的能力，改善了程序的可读性；
（5）关键字及运算函数可用近似人的思文过程方式使用；
（6）编程及程序调试时间显著缩短，从而提高效率；
（7）提供的库包含许多标准子程序，具有较强的数据处理能力；
（8）已编好程序可容易地植入新程序，因为它具有方便的模块化编程技术。
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