刘世鹏--多路温度采集系统设计

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1、课程设计报告课程名称：多路温度采集系统设计学生姓名：刘世鹏学号：201016020214专业班级：T10102指导教师：李文圣完成时间：2013年6月10日评阅意见：评阅教师日期报告成绩：129多路温度采集系统设计1课程设计目的温度是一种最基本的环境参数，人们的生活与环境温度息息相关，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。温度测量装置的关键是温度传感器，温度传感器的发展经历了三个发展阶段：（1）传统的分立式温度传感器，（2）模拟集成温度传感器，（3）智能集成温度传感器。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式，从集成化向智

2、能化、网络化的方向飞速发展。本人选择数字式多路温度采集系统设计。系统主要技术指标：（1）2路温度采集电路及以上；（2）采集测温范围为-50～+110℃；（3）温度精度，误差在0.1℃以内；（4）显示模块，采用LED数码管显示。1292设计步骤按照系统设计功能的要求，系统由5个模块组成：主控制器、温度采集电路[1]、温度显示电路、报警控制电路及键盘输入控制电路。数字式多路温度采集系统总体电路结构框图如图1所示。主控制器（AT89C51）多路温度采集（DS18B20）温度显示器（LED）输入控制电路（按键）报警控制电路(蜂鸣器)图1数字

3、式多路温度采集系统结构框图采用智能温度传感器（DS18B20）采集环境温度并进行简单的模数转换；单片机（AT89C51）执行程序对温度传感器传输的数据进行进一步的分析处理，转换成环境对应的温度值，通过I/O口输出到数码显示管（LED）显示；由键盘输入控制选择某采集电路检测温度及显示；报警电路对设定的最高最低报警温度进行监控报警。2.1温度采集电路设计温度采样处理电路由温度传感器、放大电路、A/D转换电路等组成。采用分块结构的温度采样处理电路，其硬件电路结构复杂，也不便于数据的处理。采用智能温度传感器采样处理电路，能够方便的进行温度的

4、采集及简单的数据处理。并且可以达到设计的技术指标要求。本系统选择智能温度传感器DS18B20作为温度采集电路的核心器件。由DS18B20及辅助电路构成温度采集电路。2.1.1DS18B20简介（1）DS18B20的性能特点129DS18B20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温度传感器相比，它能够直接读出被测温度，并可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式，可以在93.75ms至750ms内完成相应9位至12位的数字量转换。它的测温精度可达到0.0625℃/LSB。它的测

5、温范围是-55～+125℃。从DS18B20读出或写入信息仅需要一根口线，温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，无需额外电源。因而选用DS18B20是恰当的。（2）DS18B20的外形和内部结构DS18B20采用3脚PR-35封装，其外形和内部结构框图分别如图2、图3所示。图2DS18B20外形结构图3DS18B20内部结构DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。64位光刻ROM的位结构图如图4所示。64位序列号是出厂前被光

6、刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。开始8位（28H）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码。图464位ROM结构DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个非易失性的可电擦除E2PRAM和一个高速暂存RAM。E2PRAM包括存放高温度和低温度的触发器TH、TL和结构寄存器。非易失性温度报警触发器TH和TL，可通过软件写入用户报警上下限。高速暂存RAM的结构为9字节的存储器，结构图如图5所示。头2129个字节包含测得的温度信息。第3、4字节是TH和TL的拷贝，每

7、次上电复位时被刷新。第5字节为配置寄存器，用于确定温度值的数字转换分辨率。第6、7、8字节保留未用，表现为全逻辑1。第9字节读出前面所有8字节的CRC码，可用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。第5字节配置寄存器各位的定义如图6所示；低5位一直为1，TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式；R1和R0决定温度转换的精度位数（即设置分辨率），定义方法见表1。图5高速缓存RAM结构图6配置寄存器表1DS18B20分辨率的定义规定R1R0分辨率/位温度最大转换时间/ns00110101910111293.7518

8、7.53757509位分辨率时，精度为0.5℃/LSB；10位分辨率时，精度为0.25℃/LSB；12911位分辨率时，精度为0.125℃/LSB；12位分辨率时，精度为0.0625℃/LSB。转换精度越高所需转换时间越长。为了达到本