摘要：以pic单片机为核心控制ds18b20温度传感器等外围电路模块实现了对多路温度的实时监测。论述了系统设计思路和软件设计流程。系统具有温度监测、自动拨号、语音报警功能，有较强的实用价值。
　　关键词：单片机；温度监测；自动拨号；语音报警
　　
　　1系统硬件电路的设计
　　
　　1.1系统的功能框图
　　系统的主要组成部分包括：温度传感器ds18b20、pic16f877单片机、可编程键盘/显示器接口芯片8279、ocm4x8c液晶显示器、modem、isd2560语音芯片和信号音检测模块cr6230，系统的功能框图如图1所示。
　　
　　系统选用美国microchip公司生产的价格低廉、性能优良的pic16f877单片机作为控制主体，充分利用其提供的软硬件资源，可使控制系统硬件电路设计相对简洁，提高系统的可靠性。但由于系统中的各种功能模块较多，每个模块都需要单片机给出一定数量的控制线、数据线等来完成相应的功能，而单片机的i/o资源有限，所以必须进行i/o扩展。这里是通过由单片机的3个i/o引脚(rc1-rc3)控制译码器74ls138从而给出8个选通信号，分别选通几个74ls373和74ls245来实现对各模块的控制与通信的。
　　此外，需要给单片机设计复位电路，这里采用rc复位电路，频率约为4mhz。wWw.11665.COm
　　
　　1.2多路温度采集
　　针对测量环境、精度和系统主机对监测点传输距离的不同要求，以及考虑元件的成本，选择美国dallas半导体公司最新推出的一种数字化单总线器件ds18b20。在硬件上，ds18b20与单片机的连接有两种方法。一种是将ds18b20的udd接外部电源，gnd接地，其i/o与单片机的i/o线相连；另一种是用寄生电源供电，此时ds18b20的udd、gnd接地，其i/o接单片机i/o。无论是内部寄生电源还是外部供电，ds18b20的i/o口线要接5k见左右的上拉电阻。ds18b20有六条控制命令，如表1所示。
　　
　　cpucpu对ds18b20的访问流程是：先对ds18b20初始化，再进行rom操作命令，最后才能对存储器操作和对数据操作。ds18b20每一步操作都要遵循严格的工作时序和通信协议。
　　
　　1.3信息显示
　　采用ocm4x8c液晶显示模块作为输出显示。可显示汉字及图形，采用单片机8位并行连接方式，通过给定命令和显示数据完成不同界面的显示。当单片机通过译码器对连接液晶显示模块的双向锁存器74ls245使能，并且相关引脚通过单片机传送适当的电平时，给出一定的指令字。实现显示的过程是：在传送命令的状态下先选择指令集清屏，然后指定在资料写入或读取时游标的移动方向及显示的移位，开显示，设定显示地址，然后进入传送数据的状态，根据要显示的内容从中文字库中找出相应的16进制代码并将其依次传给液晶显示器(此时要注意每行显示的字数限制)，之后单片机就可以对液晶显示模块进行读写操作。

　　1.4拨号设计
　　采用外置modem来实现拨号功能，单片机与modem之间采用串行通信，连接方式见图2。将电话线接入modem后，单片机按照rs232通信标准与modem相连，这里是通过max232芯片来实现ttl电平与rs232电平的转换，按照modem的工作波特率(9600bps)设置后，单片机串口发出相应at命令可实现对modem的控制，同时mo-dem在执行该命令后会返回一定的信息。返回信息对于判断modem是否正常工作以及电话是否拨通和被接听都有重要的作用。
　　
　

　选用4选1模拟开关4052芯片完成单片机与modem串行通信外和传感器模块的max485串行通信的控制。当单片机端口c的rc3=1、rc2=0、rc1=1时，译码器74ls138的译码线y5有效，使得74ls373有效，因而来自单片机的rd4位锁存至4052的inh端，此时rd4的低电平来控制4052的选通。因4051的inh端通过反相器连接4052的inh端，所以不被同时选中。
　　为了实现modem与单片机的实时通信，将系统板上用于连接modem的d型插口的rst与cts互联，dtr与dsr互联。
　　
　　1.5语音控制模块
　　该部分主要是通过单片机控制语音芯片isd2560来实现多段语音存储和播放。通过给定相应段地址和控制信号(录放音p/r和使能控制ce)，isd2560及其外围电路即可实现对多段语音的存储和播放。由于语音的存储有600个地址，所以要用a0-a9共十位进行表示，对isd2560输入地址，首先单片机的端口d通过74ls373输入a0-a7八位地址，然后再单独输入a8、a9两个高位地址。录音和放音是单片机通过rd7控制录放音引脚p/r实现的。
　　
　　1.6信号音检测模块
　　信号音检测模块cr6230用于实现准确识别各种电话信号音，包括拨号音、回铃音、忙音和催挂音等功能。即：若得出某种结果后，相应的信号引脚则输出有效ttl电平。
　　接听的判断过程是单片机控制modem拨号后，识别回铃音信号是否有效，若无效则重拨或改拨号码；回铃音信号有效则等待，若其变为无效则判断此时对方是否接听，此后还要根据modem的返回值来进一步确定是否真被接听。信号的识别需要一定的周期才可以保证可靠性和准确率，所以在检测到信号音后要延时大约1s的时间，以保证准确的识别结果；同理，当信号消失后也应略有延时再清除。硬件设计是将电话线路经通信变压器cre变换隔离后接入到cr6230的信号输入端in引脚。通信变压器cre3用于电话终端产品和中继线产品的线路接口部分，技术指标符合邮电部入网标准。将cr6230的bs、rs、ps、ss引脚分别通过锁存器74ls373与单片机的d3~d0连接，单片机通过读取端口d的低四位就能获得cr6230返回的当前信号状态。另外，若单片机通过控制译码器的y2引脚将cr6230的cs引脚设置为接收低电平时，bs、rs、ps、ss引脚也将被设置为低电平，这样，其上的信号被清除以等待接收新的信号。
　　
　　2系统的软件设计流程图
　　
　　系统软件设计的难点在于对ds18b20的控制(如图3)。
　　
　　
　　3结语
　　
　　设计以pic单片机系统为核心，由单片机、温度传感器、rs-485串口通信和计算机组成，利用了ds18b20“一线总线”数字化温度传感器，能够对多点的温度进行实时巡检。各检测单元(从机)能独立完成各自功能，同时能够根据主控机的指令对温度进行定时采集，测量结果不仅能在本地显示，而且可以利用单片机串行口，通过rs-485总线及通信协议将采集的数据传送到主控机，进行进一步的存档、处理。主控机负责控制指令的发送，控制各个从机进行温度采集，收集测量数据，并对测量结果(包括历史数据)进行整理、显示和存储。主控机与各从机之间能够相互联系、相互协调。本系统运行稳定、工作精度高，经测试，在-10℃~+70℃间测得误差为0.25℃，80℃到105℃时误差为0.5℃，当t>105℃误差增大到1℃左右。实践证明，该控制系统操作方便，维修简单，运行稳定、可靠。
　　
　　参考文献
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