基于单片机应用——多点温度测量系统的设计

王聪

渤海大学工学院

基于单片机应用
——多点温度测量系统的设计

王聪

渤海大学工学院

从古至今，在人们的日常生活和生产中，人们经常会用到温度，人们出门在外要考虑到温度，工业生产的时候同样要考虑温度，可以说是非常重要的物理量。温度的细微变化，都可能对人们的生产和生活产生极其重大的变化。

温度测量 单片机 温度传感器 单总线结构

1 研发背景

相信无论是老人还是孩童，都能感觉到现如今已是高科技占主导地位的信息化时代，多点温度测量系统便是这个科技时代的产物。多点温度系统具有以下特点：

①能够对多点温度值进行测量；②能够指定的显示某个测量点；③能够轮流的显示测量点；④精度可以在0.1摄氏度。

2 单片机介绍

现如今已经有越来越多的人关注到如何开发和研制多种多样的单片机。这种科技产品，就像微型的计算机拿掉I/O设备一样。单片机具有价格便宜，质量很轻、体积很小既经济又实用的优点。单片机的种类多种多样，很多具有电压低、性能高的特点，受到许多对科研有兴趣的人青睐。

3 DS18B20介绍

DS18B20的用法简单实用，只用一根数据线DQ。遇到更复杂的情况，单片机与多个DS18B20通信也不用焦急，看似复杂、实则简单，采用一根数据线上的方法便可轻轻松松的解决与单片机进行通信，如此看来，这种方法采用的是单总线结构。这种智能温度传感器能够满足较高系统的测温要求。由以上的介绍可以看出来，DS18B20的特点让它从众多的产品中脱颖而出。

4 总体结构

多点温度测量系统的总体结构和其它的多层次复杂的温度测量系统的总体结构相比，具有层次简单分明、所需要的材料不多的特点。系统处于处理状态时，总体结构如图1所示：

图1 多路温度测量系统的总体结构

5 硬件电路

5.1 总体组成

①AT89C51单片机；

②时钟电路；

③复位电路。

5.2 具体介绍

①结构：单总线结构；

②测温模块：4个温度传感器DS18B20。

K1是测量点选中键，K0是功能键。如果访问这个器件，知道ROM地址是关键。硬件电路仿真如图2所示：

图2 多点温度测量系统在Proteus的硬件电路

对于显示器，可以选择的种类很多，在这里采用LCD1602。LCD1602的体积微小、轻薄携带方便、功耗消耗很小，人们可以在低功耗应用系统和袖珍式仪表中找到LCD1602的身影。

这里说的时钟电路，是一种接口并不复杂的振荡电路。

相信生活中许多人都会用到计算器的清零按钮，这个按钮是为了众所周知是让计算器恢复到原始的状态，说到这里，文中所提到的复位电路便和这个计算器的清零按钮有异曲同工的效果。

6 系统设计介绍

6.1 读选中DS18B20模块温度值

处理的步骤如下：

①启动温度转换命令，读取温度值，等待转换完成需要通过调用延时程序实现，因为12位DS18B20温度转换需要的时间有点长；

②提取64位ROM地址，发送成功重要的环节是必须要找到对应的DS18B20模块，这个过程要注意总线匹配问题；

③最后将读暂存器命令发给总线。

6.2 读ROM地址程序

这个程序中关键的一步计算偏移地址。这个偏移地址要从存放在当前的DS18B20模块中去寻找。然后，依次去执行如下图流程图中显示的三个步骤，最后执行返回。步骤如图3所示：

图3 读ROM地址程序的流程

6.3 ROM地址程序显示

图4 ROM地址程序显示的流程

ROM地址程序显示分为“地址提取”和“显示地址”两个步骤。（注意：提取地址的时候，提取的地方是在ROM地址缓冲区）这个步骤如图4所示。

6.4 温度程序显示

温度程序显示分两个环节：一个是显示对应的温度值，另一个是显示与之对应的提示信息。

处理步骤：

①首先用高5位去判断是负数还是正数；

②不论判断的结果为负或为正，之后都会执行同样的步骤，转换成字符编码之后，寻找对应的显示缓冲区，放入；

③最后的步骤是显示缓冲区的内容。

6.5 主程序

处理步骤如下：

①LCO初始化；

②对按键进行检测，判断是读DS18模块的温度值，还是读DS18B20模块的ROM地址；

③读温度或ROM地址。

7 发展前景

掌握好温度的测量，对人们的生活和生产极其有利；忽略了温度的测量，也许会对生产产生极其可怕的后果。所以，一直以来许多人致力于温度测量系统的设计。

现如今，人们随处可见多点温度测量系统的身影，它已经受到人们广泛的欢迎。未来，新的家庭产品、工业设计、医疗器械生产会以多种多样的方式呈现在人们的面前，这就意味着越来越多的产品离不开这种系统。这种系统从结构方面看，结构简单，设计方便；这种系统从经济方面看，价格不昂贵，不用过于担心经济费用。由此便可以得出，多点温度测量系统会有很广阔的发展前景。

[1]张靖武，周灵彬,等.单片机原理、应用与Proteus仿真.2 版.北京：电子工业出版社，2011

[2]韩克，薛迎霄，等.单片机应用技术——基于Proteus的项目设计与仿真.北京：电子工业出版社，2013

[3]丁元杰.单片机原理及应用.北京：机械工业出版社

[4]李建忠.单片机原理及应用.西安：西安电子科技大学出版社，2002

[5]严天峰.单片机应用系统设计与仿真调试.北京：北京航空航天大学出版社，2005

[6]周润景，等.基于Proteus的电路及单片机系统设计与仿真.北京:北京航空航天大学出版社，2006

正因为如此，能够掌握温度的测量技术并且能够有效的控制对人们来说是至关重要的！本文将会提到现实中人们经常能用到的智能温度传感器DS18B20，这种传感器由采用美国Dalla半导体公司推出，接触这种传感器的人会发现这种传感器的体积很小，而且硬件的成本不算高，值得一提的是，这种传感器的精度高、抗干扰能力强。