基于单片机的单总线多点温度测控系统

翟政凯

（威海职业学院，山东威海，264200）

基于单片机的单总线多点温度测控系统

翟政凯

（威海职业学院，山东威海，264200）

本课题主要介绍基于AT89C52单片机和DS18B20数字温度传感器的多点温度采集系统。该系统利用AT89C52单片机分别采集各个温度点的温度，实现温度显示、报警等功能。它以AT89C52单片机为主控制芯片,采用数字温度传感器DS18B20实现多路温度的检测,测量精度可以达到0.5℃。该系统采用了LCD1602A液晶显示模块，LCD1602A作为显示器 ,形象直观的显示测出的温度值。基于AT89C52单片机的单总线多点温度采集系统具有硬件组成简单、多点温度检测、读数方便、精度高、测温范围广等特点，在实际工程中得到广泛应用。

数字温度传感器DS18B20；AT89C52单片机；单总线

0 引言

21世纪，科学技术的发展日新月异，科技的进步带动了测量技术的发展，现代控制设备的性能和结构发生了翻天覆地的变化。温度是一个和人们生活环境有着密切关系的物理量，也是一种在生产、科研、生活中需要测量和控制的重要物理量，是国际单位制七个基本量之一。

分布式温度传感器在电力工业、煤矿、森林、火灾、高层建筑、航空、航天飞行器等有着重要的应用前景，引起研究人员的广泛关注。近年来，已经有不少分布式温度传感器的报道，包括基于光纤非线性效应的拉曼温度传感器等，但由于其昂贵的成本而无法得到广泛的应用。本设计使用了美国 Dallas 半导体公司的新一代数字式温度传感器DS18B20,它具有独特的单总线接口方式,即允许在一条信号线上挂接数十甚至上百个数字式传感器 ,从而使测温装置与各传感器的接口变得十分简单 ,克服了模拟式传感器与微机接口时需要的A/D转换器及其它复杂外围电路的缺点。工作时由控制信号进行具体测量点识别,这使得布线工作大大简化,可以方便地构成多传感器测量网络。此外与传统的热敏电阻传感器相比,DS18B20具有更高的测量精度。所以，相对于传统温度传感器而言,DS18B20数字温度传感器具有更高的经济性、灵活性、抗干扰性和精确度,在科学研究和生产实际中得到了广泛的应用。

1 系统方案设计

1.1 方案设计

方案一：该案由单片机、模拟温度传感器AD590、运算放大器、AD转换器、4×4键盘、LCD显示电路、集成功率放大器、报警器组成。

本方案采用模拟温度传感器AD590作为测温元件，传感器将测量的温度变换转换成电流的变化，再通过电路转换成电压的变化，使用运算放大器交将信号进行适当的放大，最后通过模数转换器将模拟信号转换成数字信号，传给给单片机，单片机将温度值进行处理之后用LCD显示 ，当温度值超过设置值时，系统开始报警。如图1所示。

图1 方案一温度测量系统方案框图

方案二：该方案使用了AT89C52单片机作为控制核心,以智能温度传感器DS18B20为温度测量元件，采用多个温度传感器对各点温度进行检测，通过4×4键盘模块对温度进行上、下限设置，超过其温度值就报警。显示电路采用LCD1602模块，使用8550三极管为中心组成的报警电路。如图2所示。

图2 方案二温度测量系统方案框

1.2 方案论证

方案一采用模拟温度传感器，转换结果需要经过运算放大器和AD转换器传送给处理器。它控制虽然简单，但电路复杂，不容易实现对多点温度进行测量和监控。由于采用了多个分立元件和模数转换器，容易出现误差，测量结果不是很准确，因此本方案并不可取。

方案二采用智能温度传感器DS18B20，它直接输出数字量，精度高，电路简单，只需要模拟DS18B20的读写时序，根据DS18B20的协议读取转换的温度。

此方案硬件电路非常简单，但程序设计复杂一些，但是在课外对DS18B20、字符型液晶显示、4×4键盘的程序有所了解，而且曾经在网上看到过此类程序程序设计，并且我们已经使用开发工具KEIL用C语言对系统进行了程序设计，用仿真软件PROTEUS对系统进行了仿真，达到了预期的结果。由此可见，该方案完成具有可行性，体现了技术的先进性，经济上也没有任何问题。

综上所述，本课题应当采用方案二对系统进行设计。

2 系统设计

2.1 工作原理

基于单片机的单总线多点温度测控系统以AT89C52为中心器件，以KEIL为系统程序开发平台，用C语言进行程序设计，以PROTEUS作为仿真软件设计而成的。系统主要由温度传感器电路、液晶显示电路、键盘电路、报警电路组成.

3 系统软件设计

3.1 软件设计总体思路及主程序流程图

本系统采用C语言编写，主程序主要由四部分构成,系统通电后首先初始化系统,依次完成温度采集、温度处理、数据显示、键盘处理等四项功能。温度采集部分主要完成4个温度测试点的温度数据采集任务；温度处理部分主要是将采集到的温度数据与用户设定的各点上下限温度值进行比较处理，并判断是否超出设定的上下限值，如果超出则蜂鸣器报警；数据显示部分主要实现温度数据的显示，显示方式根据设计要求支持1到4个温度测试点的轮流循环显示和固定显示两种方式；键盘处理部分主要实现用户对系统参数的设置，结合显示部分，实现用户与系统之间的人机接口。

4 总结

基于DS18B20的多点温度测量系统是一种分布式的温度测量系统，它可以远程对温度实现测量和监控，广泛应用于电力工业、煤矿、森林、火灾、高层建筑等场合。系统采用单总线技术，按照DS18B20的通信协议，由主机向DS18B20发送命令，读取DS18B20转换的温度，从而实现对多个环境的温度的测量。当温度超过一定的值时，报警器开始报警。

[1]有德义，基于单片机指纹识别电子密码锁的设计.电子测试.2016.6

[2]秋丽，有德义，组织培养室温度和湿度监控系统的设计.电子测试.2016.8

[3]何立民，单片机中级教程.北京航空航天大学出版社.1999.12

翟政凯（1989年-）山东威海，主要研究方向：软件技术。

Single bus multi point temperature measurement and control system based on single chip microcomputer

Zhai Zhengkai
（Weihai Vocational College，Weihai Shandong，264200）

The problem introduces AT89C52 monolithic machine and the DS18B20 figure temperature sensor-based multiple spot temperature measurement system mainly. AT89C52 single chip using the system were collected at various temperatures of the temperature, temperature display and alarm functions. It AT89C52 MCU-based control chip, digital temperature sensor DS18B20 the realization of multi-channel temperature detection, measurement accuracy can reach 0.5 ℃. The system uses LCD1602A liquid crystal display modules,LCD1602A as a display, the display of visual images to measure the temperature. AT89C52 single chip based on singlebus multi-point temperature measurement and control system with simple hardware components, multi-point temperature, easy reading, high-accuracy, wide temperature range, and other characteristics of the actual projects are widely used

digital temperature sensor DS18B20；AT89C52 single chip；single-bus