多点温度检测系统

辽宁工业大学

电子综合设计与制作（论文）

题目：多点温度检测系统

院（系）：电子与信息工程学院

专业班级：电子092班

学号： *********

学生姓名：***

指导教师：

教师职称：

起止时间：2012.12.29—2013.1.11

课程设计（论文）任务及评语

院（系）：电子与信息工程学院教研室：电子信息教研室

注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算

摘要

随着社会的进步和工业技术的发展，人们越来越重视温度因素，许多产品对温度范围要求严格，而目前市场上普遍存在的温度检测仪器大都是单点测量，同时有温度信息传递不及时、精度不够的缺点，不利于工业控制者根据温度变化及时做出决定。在这样的形式下，开发一种能够同时测量多点，并且实时性高、精度高，能够综合处理多点温度信息的测量系统就很有必要。本课题以AT89C51单片机系统为核心，能对多点的温度进行实时巡检。DS18B20是一种可组网的高精度数字式温度传感器，由于其具有单总线的独特优点，可以使用户轻松地组建起传感器网络，并可使多点温度测量电路变得简单、可靠。本文结合实际使用经验，介绍了DS18B20数字温度传感器在单片机下的硬件连接及软件编程，并给出了软件流程图。

关键词：温度测量；单总线；数字温度传感器；单片机

目录

第1章方案论证比较与选择 (1)

1.1引言 (1)

1.2方案论证 (1)

1.3方案的比较与选择 (2)

1.4方案的阐述与论证 (2)

第2章硬件电路设计 (4)

2.1温度传感器 (4)

2.2单片机系统设计 (8)

2.3显示电路设计 (10)

2.4键盘电路设计 (11)

2.5报警电路设计 (13)

2.6通信模块设计 (13)

第3章软件设计 (14)

3.1系统主程序流程图 (14)

3.2传感器程序设计 (15)

3.3显示程序设计 (17)

3.4键盘程序设计 (18)

3.5报警程序设计 (20)

3.6通信模块程序设计 (20)

第4章设计总结 (21)

参考文献 (22)

附录Ⅰ：元器件清单 (23)

附录Ⅱ：主电路图 (24)

附录Ⅲ：程序清单 (25)

第1章方案论证比较与选择

1.1引言

温度测量的方案有很多种，可以采用传统的分立式传感器、模拟集成传感器以及新兴的智能型传感器。对于控制系统可以采用计算机、单片机等。

1.2方案论证

设计方案一

采用模拟分立元件，如电容、电感或晶体管等非线形元件，实现多点温度的测量及显示，该方案设计电路简单易懂，操作简单，且价格便宜，但采用分立元件分散性大，不便于集成数字化，而且测量误差大。

设计方案二

本方案采用AT89C51单片机为核心，通过温度传感器AD590采集温度信号，经信号放大器放大后，送到A/D转换芯片，最终经单片机检测处理温度信号。

采用该方案技术已经成熟，AD转换电路设计较烦琐，而且使用AD590进行温度检测必须对冷端进行补偿，以减小误差。

设计方案三

本设计运用主从分布式思想，由一台上位机（PC微型计算机），下位机（单片机）多点温度数据采集，组成两级分布式多点温度测量的巡回检测系统。该系统采用RS-232串行通讯标准，通过上位机（PC）控制下位机（单片机）进行现场温度采集。温度值既可以送回主控PC进行数据处理，由显示器显示。也可以由下位机单独工作，实时显示当前各点的温度值，对各点进行控制。

下位机采用的是单片机基于数字温度传感器DS18B20的系统。DS18B20利用单总线的特点可以方便的实现多点温度的测量，轻松的组建传感器网络，系统的抗干扰性好、设计灵活、方便，而且适合于在恶劣的环境下进行现场温度测量。本系统可以应用在大型工业及民用常温多点监测场合。如粮食仓储系统、楼宇自动化系统、温控制程生产线之温度影像检测、医疗与健诊的温度测试、空调系统的温度检测、石化、机械等。系统框图如下

图1.1 系统框图

1.3方案的比较与选择

基于数字式温度计DS18B20的温度测量仪的硬软件开发过程，DS18B20将温度信号直接转换为数字信号，实现了与单片机的直接接口，从而省去了信号调理电路。该仪器电路简单、功能可靠、测量效率高，很好地弥补了传统温度测量方法的不足。相对与方案1，在功能、性能、可操作性等方面都有较大的提升。相对与方案2，硬件电路简单，易于操作，具有更高的性价比，更大的市场。所以我采用方案3完成本设计。

1.4方案的阐述与论证

方案三以DS18B20为传感器、AT89C51单片机为控制核心组成多点温度测试系统，该系统包括传感器电路、键盘与显示电路、串口通信电路等组成部。采用美国Dallas 半导体公司推出的数字温度传感器DS18B20，属于新一代适配微处理器的智能温度传感器。它具有独特的单总线接口，仅需要占用一个通用I/0端口即可完成与微处理器的通信。全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。其可以分别93．75ms和750ms内完成9位和12位的数字量，最大分辨率为0.0625℃，而且从DS18B20读出或写入DS18B20的信息仅需要一根口线(单线接口)读写。

它有如下的性能特点：

1)独特的单线接口，既可通过串行口线，也可通过其它I/O口线与微机接口，无需变换其它电路，直接输出被测温度值；

2)多点能力使分布式温度检测应用得以简化；

3)不需要外部元件；