基于ds18b20的多点温度检测系统设计

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1、中北大学2013届毕业设计绪论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、化工等工业生产过程中，广泛使用的各种加热炉、反应炉等，都要求对温度进行严格控制。在日常生活中，电烤箱、微波炉、电热水器等电器也需要进行温度检测与控制[2],而且现在越来越多的地方用到多点温度测量，比如冰箱的保鲜层和冷冻层是不同的温度,这就需要多点的测量和显示可以让用户直观的看到温度值，并根据需要调节冰箱的温度。它还在其他领域有着广泛的应用，如：消防电气的非破坏性温度检测，空调系统的温

2、度检测等。温度检测系统应用十分广阔[3]。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，但从国内生产的多点温度检测仪器来讲，发展水平仍比较落后，和德国、美国等发达国家相比有着很大差距。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[4]。1.3本课题要解决的问题和方法本文基于AT89C51单片机，由两片DS18B20温度传感器采集环境温度，两片DS18B20温度传感器采用单总线连接方

3、式，统一连接于单片机的同一IO口，由LCD1602将采集的温度实时显示出来，当温度超过设定的温度值范围，单片机控制外围电路中的蜂鸣器产生报警，并且利用max232实现与上位机的通信。因此主要电路包括：单片机系统电路，温度采集电路，温度显示电路，上位机通信电路，报警电路等组成。第42页，共42页中北大学2013届毕业设计2系统总体设计2.1系统方案的选择该设计主要由温度测量，数据采集和数据处理部分组成，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。随着环境温度的变化，热敏电阻的阻值也发生线性变化，电阻两端的电压也随着电阻的

4、线性改变而发生相同的变化，用处理器采集电阻两端的电压，然后根据公式计算出当前的环境温度值。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[5]。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、抗干扰能力差的缺点，并且这种设计需要用到A/D转换电路，因此此类设备需要比较多的外部硬件支持，硬件电路复杂，软件调试复杂，制作成本高。2.1.2设计方案二采用数字温度芯片DS18B20测量温度。DS18B20是

5、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℃，稳定性好，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可以接在一根线上，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。且该芯片的性能比较稳定，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，在同一条总线上可以挂接任意多个DS18B20

6、传感器，可以同时测量多个环境温度，同时也提高了单片机IO口的利用效率。由DS18B20和单片机AT89C51第42页，共42页中北大学2013届毕业设计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[6]。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AT89C51单片机芯片控制多个温度传感器DS18B20进行多点实时温度检测并显示，能够实现快速测量多个地点的环境温

7、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[7]。从以上两种方案，容易看出方案二的测温装置电路更简单、实现更方便、程序设计也更容易实现，故本次设计采用了方案二。2.2系统的构成本设计是以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。第