为了检测现场温度，直观反映其变化趋势，设计了基于STC89C52单片机温度检测系统。使用数字温度传感器DS18B20收集温度信号，发送到STC89C52单片机处理后，液晶显示器LCD12864(ST7920)显示温度值，绘制温度变化曲线。测量结果表明，系统的可靠性、测试精度和温度趋势曲线符合设计要求。
关键词：STC89C52单片机；DS18B20；LCD12864(ST7920)；温度检测系统；
0 在某些检测领域，将被测温度数字化显示不足以充分反映其变化过程和规律，绘制趋势曲线是有效的方法之一。解决方案之一是将单片机作为下位机采样现场温度，并上传到PC机绘曲线。鉴于点阵图形液晶显示器的成本逐年降低，显示容量越来越大，工作消耗越来越小，可以方便地与单片机接口，本文设计了一个温度检测系统。利用DS18B20采集温度，LCD12864(ST7920)液晶显示器直接与STC8 9C52单片机接口，在LCD12864(ST7920)显示被测温度和温度曲线。
1 系统主要由单片机组成STC89C52、温度传感器DS18B20点阵型液晶显示器LCD12864(ST7920)由键盘电路和报警电路组成(如图1所示)。
STC89C52用于实现算法，是整个系统的主核心；LCD12864用于显示实测温度、温度曲线、时间和日期等参数；DS18B20用于温度采集；键盘电路用于设置相关参数(上下温度值、时间)；报警电路用于温度超限报警。
2 主硬件设计
2. 1 STC89C52单片机系统STC89C单片机系统由单片机、时钟电路和复位电路组成。单片机系统如图2所示。
STC89C52单片机具有抗干扰性强、速度快、功耗低、指令代码与8051单片机完全兼容等特点。其主要参数：最高时钟频率为80MHz；内置8 KB的FLASH ROM，512 B的RAM和2 KB的E2PROM；三个16位定时器/计数器，6向量2级中断结构。
STC89C52的P0口作为普通I／O12864液晶显示器DB0～DB7数据口相连，根据P0口硬件的特0口硬件的上拉电阻。
内部时钟电路为单片机系统提供时钟信号。
复位电路采用上电自动复位和按键复位的方式，只要添加RST引脚的高电平持续时间超过2个机器周期，使单片机正常复位。
2．2 DS18B20数字测温电路测温电路传感器选用DS18B20数字温度传感器具有编程9~12位数字温度直读的特点；测温范围为-55~125℃，最高12位分辨率，精度可达±0．5℃；可设置超限温度报警，并有搜索命令识别报警条件；单总线接口，只需要一条输入输出线(DQ)可与单片机搭配(P2.0)通信。DS18B数字测温电路如图3所示。
2．3 LCD12864显示电路显示电路是人机交互的核心。该系统还需要显示测量温度、上限温度、温度曲线、时间和日期以及大量的信息。因此，选择降低图形液晶显示器LCD12864(ST7920)。
LCD12864(ST7920)具有多种接口方式，如4位/8位并行、2线或3线串行等；显示分辨率为128x64，内置8 192个16x16点汉字，12816点×8点ASCII字符集；接口方式灵活简单，方便构成中英文人机交互图形界面。LCD12864与单片机接口电路如图4所示。
LCD12864(ST7920)由DDRAM(显示数据RAM，CGROM(字型产生ROM)和CGRAM(产生自定义字型RAM)和GDRAM(绘图RAM)实现显示字符和图形的功能。
DDRAM模块提供64×2个位元组的空间，最多可控制4行16字(64个字)的中文字型显示，当写入显示数据RAM可分别显示时间CGROM与CGRAM字型；这个模块可以显示HCGROM字型(半角)、CGRAM字型及CGROM三种中文字型。液晶显示屏坐标(AC地址)与DDRAM如表1所示。
CGRAM模块提供4组16×16点的自定义图像空间可以自行定义未提供内部字型的图像字型CGRAM中，便可和CGROM同样通过定义DDRAM显示在屏幕上。
GDRAM提供64×实际字节的空间实际上可以控制128×二维绘图缓冲空间64点阵。GDRAM二维地址与液晶屏坐标的对应关系如图5所示。
2．4 其他电路
2．4．1 报警电路报警电路由PNP蜂鸣器和单片机控制引脚三极管(9012)(P21)组成。当温度超限时，P引脚输出一定频率的信号，触发蜂鸣器工作，实现报警。报警电路如图6所示。
2．4．2 键盘电路键盘电路设置温度和调整时间，结合中断和查询。系统由四个按钮组成，对应温度/时间设置的功能选择、数字增减调节。按键时，负跳变引起INT中断，查询具体按钮，执行相应功能。这种结构既扩充了外部中断源，减少了CPU工作负担可以实时处理按键。键盘电路如图7所示。
2．4．3 电源电路LM电源电路由7805三端集成稳压器和滤波电容器组成，为整个系统提供稳定的工作电压。如图8所示。
3 软件设计 主程序流程如图9所示。
3．1 由驱动函数和界面显示函数完成液晶显示函数的读写数据和数字/字符、温度显示、曲线绘制和时钟显示。
驱动函数包括：
界面显示函数包括：
3．2 启动温度采集函数DS18B温度采集函数包括：
3．3 主函数主函数包括初始液晶显示器、定时/计数器等模块，然后调用温度采集、界面显示等函数。
每50 ms采样一次(即每50次) ms调用上述温度采集函数)，共采样6次，采用去极值平均滤波法获得测量温度(取样6个数据排序后去除最大值和最小值再平均)，显示测量温度，绘制曲线，判断是否超限。
4 实验系统的实际运行结果如图10~图13所示。
左显示包括：
(1)阳历日期为12/06/21，格式为年/月/日。
(2)数字时钟为16:59:09，格式为小时:分钟:秒。
(3)“S：30℃代表设定的上限温度；
(4)“46．84℃”，“26．35℃”，“31．23℃”，“40．99℃”等代表实测温度。
温度曲线和上限温度线在图中右侧。
程序或键盘可以设置时间和温度的上限。
测量温度的误差范围(单位:℃)在(-0.5~0.5)/100内，绘制的温度曲线能直观地反映其变化。
5 结论表明，测量温度和绘制曲线可以更直观地反映其变化趋势，为后续研究其变化规律奠定基础。实际操作表明，系统测试精度、曲线绘制、超限报警等功能符合设计要求，整个电路简单实用，稳定可靠。