基于DS18B20的多点温度检测系统.docVIP

绪论 1.1 设计背景和意义 温度是一个反映物体冷热程度的物理量。温度的检测和控制在当代日常生活和工农业生产工程中有着越来越广泛的应用，要求也越来越高[1]。在冶金、、、、 1.2 国内外同类设计概况 目前多点温度检测系统在国内各行各业的应用已经十分广泛，但从国内生产的温度来讲，，和德国、美国等国家相比有着差距。采用51单片机来对温度进行检测和控制，不仅具有成本低廉、控制方便和灵活性大等优点，而且可以提高被控温度的技术指标，从而提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的处理问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。 该主要由温度测量，数据采集和数据处理组成，实现方案有很多种，下面将列出两种经常用到的实现方案。2.1.1 设计方案一采用热敏电阻传感器。数据采集部分则使用带有A/D 通道的单片机或使用专业的A/D转换芯片进行A/D 转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，同时对温度进行相应的报警和控制。 此方案的优点是工作温度范围非常宽，体积小，精确度高，但是它们也存在着输出电压小、的缺点，并且这种设计需要用到A/D转换电路，采用数字温度芯片DS18B20测量温度DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，温度测量范围为－55～＋125,可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出输出信号全数字化。多个DS18B20可以根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路便于单片机控制及处理，省去传统测温方法的很多外围电路。且该芯片的性能稳定，线形较好在0—100°C时，最大线性偏差小于1°C。DS18B20采用了单总线的数据传输，由DS18B20和89C51构成的温度测量装置，它直接输出温度的数字信号，测温系统的结构比较简单，体积也不大。采用51单片机控制，软件编程的自由度很大，可通过C语言编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制，而且硬件实现简单，安装方便。另外51单片机在工业控制上也有着广泛的应用，编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟。 该系统利用芯片控制温度传感器DS18B20进行实时温度检测并显示，能够实现快速测量环境温度并可以根据需要设定上下限报警温度进行报警和相应的控制处理。51单片机为核心设计的一种多点数字温度报警系统，系统整体硬件电路包括单片机晶振电路，复位电路，电源电路，2路温度采集电路，温度显示电路，报警电路，上位机通信电路等组成。 系统框图如图2.1所示： 图2.1 硬件电路系统框图 单元模块功能如下： 系统的核心器件是51单片机，它是整个系统的核心，由它来控制协调各外围电路模块的正常工作， 本设计采用较为常见的AT89C51单片机。 本设计的单片机的电源电路设计了两种供电方式，一种是采用计算机的USB口，单片机的工作电压为5V，计算机的USB口恰好能直接提供5V的直流电压，因此采用计算机的USB口供电较为简单。第二种供电方式采用三端固定式稳压模块7805，7805芯片外接12V电池组或稳压电源，12V电压经过7805能输出5V电压[8]。 温度检测电路由2路DS18B20构成，实现多点温度检测。DS18B20是美国 DALLAS半导体公司推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它内部含有AD转换芯片，,可编程为9位～12位A/D转换精度DS18B20采用单总线的数据传输，可以在一条总线上挂接任意多个DS18B20，每个DS18B20芯片拥有唯一的序列号，只需在程序中通过访问不同的序列号，就可以通过一条总线控制全部的DS18B20芯片。提高了单片机I/O口的利用率，电路也十分简单。 报警功能由蜂鸣器完成，在程序中预先设定了报警界限，即当温度超出或低于所设定的温度范围时，将单片机的I/O口拉高，使蜂鸣器发出警报，另外为了区分不同的DS18B20温度不再界限内，在单片的两个I/O分别接了不同颜色的发光二极管，以达到区分的目的。 显示模块则由LCD1602显示，LCD1602可以显示两行字符，所以上下两行分别显示不同两点的温度。 与上位机通信模块采用MAX232芯片，MAX232芯片是美信（MAXIM）公司专为RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片，使用+单电源供电。 DS18B20采集温度后进行转换再把温度数据传递给单片机，单片机控制LCD1602进行同步温度显示，同时对温度值进行处理，当温度高于或低于设定值后，由蜂鸣器和发光二极管产生报警。 3 系统的硬件设计 3.1 单片机最小系统的设计 本系统采用AT89C51为主控器，兼容所有89C51单片机。 3.1.1 89C51单片机简介 一.8