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一、系统整体设计方案

本系统以 STC89C52RC 单片机为控制核心，聚焦工业车间、家居环境等多区域温度监测需求，可实现 4 路温度同步采集、实时数字显示、超温声光报警及历史数据查询功能，兼顾采集精度与报警及时性，为多场景温度管控提供解决方案。系统遵循 “多路并行、精准预警” 原则，划分为五大核心模块：多路温度采集模块、单片机控制模块、数据显示模块、报警模块及数据存储模块。
多路温度采集模块负责同步获取 4 个监测点的温度信号，将模拟或数字信号转换为单片机可处理的数据；单片机控制模块作为 “核心中枢”，接收多路温度数据后与各通道预设报警阈值对比，判断是否触发报警；数据显示模块采用多区域显示设计，同步呈现 4 路温度值及报警状态；报警模块在任意通道温度超限时，触发声光提示并标注异常通道；数据存储模块记录历史温度数据，支持用户查询特定时间段的温度变化，便于追溯温度波动规律。

二、系统硬件设计

系统硬件围绕 51 单片机搭建，元器件选型以高稳定性、低功耗为核心，确保多路采集同步性与数据准确性。多路温度采集模块选用 4 个 DS18B20 数字温度传感器，每路传感器对应 1 个监测点（如工业车间的不同设备、家居的客厅与卧室）。DS18B20 采用单总线通信协议，4 路传感器通过同一根数据线与单片机 IO 口连接，仅需额外增加上拉电阻即可实现多路扩展，简化硬件接线；其测量范围 - 55℃~125℃，精度 ±0.5℃，能满足大多数场景温度监测需求，且传感器封装小巧，可灵活安装于不同监测位置。
数据显示模块采用 LCD12864 液晶屏，通过并行接口与单片机连接，屏幕划分为 4 个显示区域，分别对应 4 路温度数据，每区域显示 “CH1: 25℃”“CH2: 30℃” 等信息，同时在屏幕顶部标注各通道报警阈值（如 “TH1: 40℃”），便于用户直观对比当前温度与阈值。报警模块由 1 个有源蜂鸣器与 4 个 LED 指示灯（对应 4 路通道）组成，蜂鸣器通过 NPN 三极管与单片机 IO 口连接，LED 灯串联限流电阻后接入 IO 口；当某路温度超限时，对应通道 LED 灯高频闪烁（频率 1Hz），蜂鸣器发出 110dB 警报声，直至温度降至安全范围。
数据存储模块选用 AT24C08 EEPROM 芯片，通过 I2C 协议与单片机连接，存储容量 8KB，可记录约 8000 条温度数据（每条数据含通道编号、温度值、采集时间），断电后数据不丢失。系统电源采用 12V 直流电源，经 LM1117-5V 稳压芯片为单片机、传感器、显示屏供电，电源输入端并联 1000μF 电容滤波，避免电压波动影响多路采集精度；同时为每路 DS18B20 单独设计供电线路，防止多路传感器共用电源导致的信号干扰。

三、系统软件设计

系统软件基于 Keil C51 开发环境编写，采用模块化编程思想，主要包含主程序、多路温度采集子程序、数据处理子程序、显示子程序、报警子程序及数据存储子程序，各模块协同工作，确保 4 路温度采集间隔小于 1 秒，报警响应时间小于 300ms。
主程序负责系统初始化与流程调度，初始化阶段完成单片机 IO 口、单总线接口、I2C 接口、定时器的参数配置，设置定时器 0 定时 200ms 用于轮询采集 4 路温度（每路采集间隔 50ms），定时器 1 定时 1 秒用于数据存储与状态更新，同时初始化 4 路通道的报警阈值（默认 40℃，用户可通过按键修改）及数据存储地址。初始化完成后，主程序进入循环状态，依次调用多路温度采集子程序获取 4 路温度、数据处理子程序判断是否超温、显示子程序更新 LCD12864 内容、报警子程序执行报警动作、数据存储子程序按时间间隔（如 1 分钟）保存数据。
多路温度采集子程序通过单总线协议轮询与 4 路 DS18B20 通信：为每路传感器分配唯一地址，单片机先发送地址指令选中目标传感器，再发送温度转换指令，等待转换完成后读取温度数据，依次完成 4 路采集；采用 CRC 校验算法验证每路数据完整性，若某路数据校验失败，立即重新采集，确保数据准确。数据处理子程序将 4 路温度数据与对应阈值对比，标记超温通道，若存在超温通道则触发报警标志，同时计算 4 路温度的平均值，用于屏幕汇总显示。
显示子程序按区域更新 LCD12864 内容：4 个显示区域分别刷新对应通道的当前温度，超温通道的温度数值以红色闪烁显示（通过 LCD 屏色阶控制实现），顶部阈值栏同步显示各通道当前阈值；报警子程序检测到报警标志后，控制对应通道 LED 灯闪烁、蜂鸣器发声，若多通道同时超温，按通道编号依次循环提示（每通道提示 1 秒）；数据存储子程序在定时器 1 中断触发时，将当前时间（需搭配 DS3231 时钟模块获取）、4 路温度值写入 AT24C08，用户可通过按键调用存储子程序，按通道编号与时间查询历史数据，在 LCD 屏上分页显示。

系统总结

本基于单片机的多路温度采集显示报警控制系统，通过 4 路 DS18B20 实现多区域温度同步监测，51 单片机统筹数据处理与报警控制，LCD12864 多区域显示提升信息可读性，AT24C08 实现历史数据存储，声光报警确保超温及时预警，形成完整的多场景温控解决方案。系统硬件接线简洁、抗干扰能力强，软件支持阈值自定义与历史数据查询，适配工业、家居等多样化温度监测需求，能有效预防因温度异常导致的设备故障或安全隐患。后续可拓展 WiFi 模块，实现温度数据远程上传至监控平台，增加短信报警功能，进一步提升系统在无人值守场景的实用性，在工业控制与智能家居领域具有较高的推广价值。
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