基于51单片机的多路温度采集控制系统设计

李圣信 于祯哉 张 博

（沈阳理工大学 辽宁沈阳 110159）

基于51单片机的多路温度采集控制系统设计

李圣信 于祯哉 张 博

（沈阳理工大学 辽宁沈阳 110159）

温度是工业对象中主要的被控参数之一，在各个种类的企业中应用广泛的各种加热设备、反应炉设备等都需要严格的控制温度。本系统采用单片机控制，可以实现多路温度信号采集与显示，可以使用按键来设置温度限定值通过进行温度数据的运算处理，发出控制信号。

单片机；多路温度采集;控制

0 前言

测量控制的作用是从生产现场中获取各种参数，运用科学方法，综合各种先进的技术，是生产的每个环节都能够得到有效的控制，不但保证了生产的规范化、提高产品质量，降低成本，还确保了生产安全。所以，测量控制技术已经被广泛应用于炼油、化工、冶金、电力、轻工和纺织等行业。温度作为工业控制的重要参数之一，在各类的企业中应用广泛，各种加热设备、反应炉设备等都需要严格的控制温度。在工业生产控制中，必须要对温度进行严格的监控，这样产品的质量才能够得到充分的保证0。为此，我们设计了采用AT89S51单片机控制的多路温度采集控制系统错误！未找到引用源。。采取单片机作为核心，通过温度传感器对温度信息进行采集0。所以基于单片机的多路温度采集系统被广泛应用于很多工业过程控制中，使产品既提高了产品的功能和质量，又降低了成本，简化了设计。采用单片机设计的多路温度采集系统，可进行温度检测、采集及显示，对于提高生产效率，节约能源、资源都有非常重要的作用。

1 系统设计

在温度采集系统中我们常常用到集成型温度传感器，集成型温度传感器可以达到较高的精度，在集成型温度传感器的使用过程中，由于采用的单总线传输方式进行对远距离的多点温度进行检测，所以在程序的控制上比较复杂。所以，在温度测量系统中，采用抗干扰能力强的新型数字温度传感器，新型数字温度传感器DS18B20具有体积更小、精度更高、适用电压更宽、采用一线总线、可组网等优点，在实际应用中取得了良好的测温效果。系统通过温度传感器获取温度信息，通过运算得到温度显示在LED显示屏上，并与设定值进行比较，选择是否进行报警响应。系统的设计框图如下图1所示。

图1 系统总体框图

2 硬件设计

本设计中以DS18B20为传感器、AT89S52单片机为控制核心组成的多点温度测试系统。用4只DS18B20同时测控4路温度（视实际需要还可扩展通道数）。由于每片DS18B20含有唯一的硅串行数，所以在一条总线上可挂接多个DS18B20芯片。从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息，仅需要一根口线（单线接口）。读写及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，而无需额外电源。DS18B20提供9位温度读数，构成多点温度检测系统而无需任何外围硬件。处理时，将DS18B20信号线与单片机一位口线相连，单片机可挂接多片DS18B20，从而实现多点温度检测系统。由于DS18B20只有三个引脚，其中两根是电源线VDD和GND，另外一根用作总线DQ(Data In/Out)，由于其输出和输入均是数字信号且与TTL电平兼容，因此其可以与微处理器直接进行接口，从而省去了一般传感器所必需的中间转换环节。

基于DS18B20的多点温度采集，共模拟了4点温度，具有各点温度采集功能，通过按键设置也可以监控某一通道的温度,还设置报警温度，具有越限报警功能。SW1～SW4通道0～通道3报警， XUNJIAN为巡检键,关闭进入巡检模式。在本系统中，由于该温度计还要进行信息的实时显示，所以设计了LED显示电路。LED显示器采用8段发光二极管。共阳极LED显示器的发光二极管的阳极连接在一起，通常此公共阳极接正电压。该电路由晶体管（NPN）、显示器（共阳极LED）和电阻构成。

在单片机采集温度发生低于或超出所设定的温度时，单片机系统能相应发出提醒。本次设计采用蜂鸣器。蜂鸣器可用AT89S52的I/O口线通过设置PNP的饱和截止驱动蜂鸣器发声,当I/O口线发出具有一定的低电平信号,即可使蜂鸣器报警。

3 软件设计

软件设计是整个温度采集系统的关键，即简洁的硬件结构是靠复杂的软件来支持的。多个器件挂在一条总线上为了识别不同的器件，在程序设计过程中一般有四个步骤：初始化命令；传送ROM命令；传送RAM命令；数据交换命令。由于已经在上面获取了多个 DS18B20的 ROM代码并在 AT89S52单片机内部的E2PROM中建立了测量位置点和传感器64位ROM代码之间的关系表。软件系统框图如下图2所示。设计方法如下：

(1) 采用模块程序设计。

(2) 采用自顶向下的程序设计。

(3) 外部设备和外部事件尽量采用中断方式与CPU联络,这样既便于系统模块化,也可提高程序效率。

(4) 近几年推出的单片机开发系统,有些是支持高级语言的,如C51与PL/M96的编程和在线跟踪调试。

(5) 系统的软件设计应充分考虑到软件抗干扰措施。

系统经过初始化，进入多通道显示，然后扫描键盘，判断是否有按键按下，然后进行按键所控制的通道的温度采集。所采集的温度与设定的温度相比较，越限可以报警。

由于DS18B20需要初始化才能使用，因此，首先必须对系统进行初始化并且要关闭所有中断，DS18B20把转换到的温度读出，然后放到累加器A中，把之前设置的温度报警的上限值转换成DS18B20的输出值，这样然后再与报警上限的温度值进行比较，如果检测的结果是温度没有超限，那么系统继续进行检测。

图2 软件系统框图

4 结语

系统设计通过单片机控制数字化温度传感器DS18B20来采集温度信号，可实现多路测温；并能够进行温度设定，进行有效地控制温度的过高或者过低，结构清晰，操作简单。因为传感器的级联功能，可以在单总线上挂靠多个器件，而不必占用多个I/O口，因此使得系统更加简捷。

[1]邓海涛,谢莉.基于单片机的多路温度采集系统设计[J].湖南人文科技学院学报,2014,05:124-129.

[2]杨丽君.AT89C51单片机控制的多路温度检测系统[J].自动化与仪表,2000,03:68-70.

[3]陈志红,张甄,陈志勇.基于 51单片机温度采集系统的设计与实现[J].硅谷,2010,21:90.

G322

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1007-6344（2016）10-0190-01

李圣信（1994.03--）男，辽宁省丹东市人，本科学历，专业：测控技术与仪器。

于祯哉（1994.11--）男，甘肃省敦煌市，本科学历，专业：通信工程。

张博(1995.04--) 男，陕西汉中人，本科学历，专业：物流管理。