1本科生毕业论文(设计 )打印专用纸基于单片机的多点温度监测系统设计摘 要： 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。PL2303 是 Prolific 公司生产的一种高度集成的 RS232-USB 接口转换器，可提供一个RS232 全双工异步窜行通信装置与 USB 功能接口便利连接的解决方案。该系统由上位机和下位机两大部分组成。下位机实现温度的检测并提供标准 RS232 通信接口，芯片使用了 ATMEL 公司的 AT89S52 单片机和 DALLAS 公司的 DS18B20 数字温度传感器。上位机部分使用了通用 PC。该系统可应用于仓库测温、楼宇空调控制和生产过程监控等领域。关键字：温度测量；单总线；数字温度传感器；单片机；转换器Based on SCM more temperature monitoring system designAbstract：DS18B20 is a network of high precision digital temperature sensor, since it has the unique advantages single bus, users can easily set up sensor network, and can make more temperature measurement circuit become simple and reliable. PL2303 Prolific company is the production of a highly integrated RS232-USB interface converter, can provide a RS232 full-duplex asynchronous channeling line of communication equipment and the USB interface convenient connection function of the solution.The system consists of PC and a machine under two main components. A machine to implement the temperature detection and provide standard RS232 communication interface, ATMEL company used chip AT89S52 SCM and DALLAS company DS18B20 digital temperature sensor. PC parts used the general PC. This system can be used in storage temperature measurement, building the air conditioning control and production process monitoring, etc。Key words：temperature measurement; Single bus; Digital temperature sensors; Single chip microcomputer; converter2本科生毕业论文(设计 )打印专用纸第一章 绪论1.1 系统概述在工、农业生产和日常生活中，对温度的测量及控制占据着极其重要地位。首先让我们了解一下多点温度检测系统在各个方面的应用领域：消防电气的非破坏性温度检测，电力、电讯设备之过热故障预知检测，空调系统的温度检测，各类运输工具之组件的过热检测，保全与监视系统之应用，医疗与健诊的温度测试，化工、机械等设备温度过热检测。温度检测系统应用十分广阔。温度检测系统有则共同的特点：测量点多、环境复杂、布线分散、现场离监控室远等。若采用一般温度传感器采集温度信号，则需要设计信号调理电路、A/D 转换及相应的接口电路，才能把传感器输出的模拟信号转换成数字信号送到计算机去处理。这样，由于各种因素会造成检测系统较大的偏差；又因为检测环境复杂、测量点多、信号传输距离远及各种干扰的影响，会使检测系统的稳定性和可靠性下降 。所以多点温度检测系统的设计的关键在于两部分：温度传感器的选择和主控单元的设计。温度传感器应用范围广泛、使用数量庞大，也高居各类传感器之首。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。3本科生毕业论文(设计 )打印专用纸第二章 系统总体设计21 设计要求多点温度检测，制作 3 点温度检测系统，检测范围为 1020。将三点检测的温度采集并通过 PC 机界面显示出来， LED 数码管显示出当前环境温度及三点的平均温度。在 PC 机驱动界面上分别设定三点的温度报警阈值，当任一被测点得温度不在其设定的检测范围时，蜂鸣器报警，同时在 PC 机界面上显示出相应的报警符号（当被测点温度超出设定的检测范围时显示红色报警符，当被测点温度低于设定的检测范围时显示白色报警符）被测点温度误差0.5。本设计中采用数字式温度传感器 DS18B20 来采集温度值并用 AT89S52 单片机来进行数据处理并控制相关电路的工作，PL2303 控制器与 PC 级相连显示当前测定的温度，具有检测方便、灵活性大、精度高等优点。当温度超过预设温度上下限时，系统将发出警报并记录相应警报的类型和时间。22 系统组成方框图图 1 系统方框图上位机（PC）下位机（AT89S52）传感器模块LED 显示模块PL2303 控制模块预警灯显示模块4本科生毕业论文(设计 )打印专用纸第三章 系统硬件设计31 总体思路在设计这个温度检测系统之前，先了解系统所要实现的各个功能情况。在设计的过程中，除了要让硬件电路简洁外，还要兼顾软件不能过于复杂。这样才能达到设计的实际要求，硬件支持软件，软件带动硬件。本电路设计的主要思路是：对设置的三个温控点进行实时的温度监控，并且把采集的温度通过电脑界面显示出来。最基本的程序是温度采样程序，之后的设定的数码管显示和 PL2303 控制都是在基本程序上扩展而得到的。主要目的是将三点检测的温度采集并通过 PC 机界面显示出来， LED 数码管显示出当前环境温度及三点的平均温度。在 PC 机驱动界面上分别设定三点的温度报警阈值，当任一被测点得温度不在其设定的检测范围时，蜂鸣器报警，同时在 PC 机界面上显示出相应的报警符号311 系统总体设计图图 2 系统总原理图5本科生毕业论文(设计 )打印专用纸32 各模块电路图321 温度测试电路设计这里我们用到温度芯片 DS18B20。DS18B20 是 DALLAS 公司生产的一线式数字温度传感器，具有 3 引脚 TO92 小体积封装形式。测温分辨率可达 0.0625，被测温度用符号扩展的 16 位数字量方式串行输出。其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生。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。DS18B20 支持“一线总线”接口，测量温度范围为 -55C+125C，在-10+85C 范围内,精度为0.5C。现场温度直接以“ 一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。DS18B20 内部结构（1） DS18B20 的内部结构如图所示DS18B20 内部结构图DS18B20 有 4 个主要的数据部件： 64 位激光 ROM。64 位激光 ROM 从高位到低位依次为 8 位 CRC、48 位序列号和 8 位家族代码(28H) 组成。 温度灵敏元件。 非易失性温度报警触发器 TH 和 TL。可通过软件写入用户报警上下限值。存储器和控制器高速缓存存储器8 位 CRC 生成器64 位ROM和单线接口温度灵敏元件低温触发器 TL高温触发器 TH配置寄存器电源检测6本科生毕业论文(设计 )打印专用纸 配置寄存器。配置寄存器为高速暂存存储器中的第五个字节。DS18B20 在 0 工作时按此寄存器中的分辨率将温度转换成相应精度的数值，其各位定义如图所示。TM R1 R0 1 1 1 1 1MSB DS18B20 配置寄存器结构图 LSB其中，TM：测试模式标志位，出厂时被写入 0，不能改变；R0、R1：温度计分辨率设置位，其对应四种分辨率如下表所列，出厂时 R0、R1 置为缺省值：R0=1，R1=1（即12 位分辨率），用户可根据需要改写配置寄存器以获得合适的分辨率。配置寄存器与分辨率关系表 ：R0 R1 温度计分辨率/bit 最大转换时间/us0 0 9 93.750 1 10 187.51 0 11 3751 1 12 750（2） 高速暂存存储器高速暂存存储器由 9 个字节组成，其分配如下图所示。当温度转换命令发布后，经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在高速暂存存储器的第 0 和第 1 个字节。单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，数据格式如图所示。对应的温度计算：当符号位 S=0 时，直接将二进制位转换为十进制；当 S=1 时，先将补码变为原码，再计算十进制值。温度低位 温度高位 TH TL 配置 保留 保留 保留 8 位 CRCLSB DS18B20 存储器映像图 MSB温度值格式图 DS18B20 温度数据表：23 22 21 20 2-1 2-2 2-3 2-4MSB LSBS S S S S 26 25 24典型对应的温度值表:7本科生毕业论文(设计 )打印专用纸温度/ 二进制表示 十六进制表示+125 +25.0625+10.125+0.50-0.5-10.125-25.0625-5500000111 1101000000000001 1001000100000000 1010001000000000 0000100000000000 0000000011111111 1111100011111111 0101111011111110 0110111111111100 1001000007D0H0191H00A2H0008H0000HFFF8HFF5EHFE6FHFC90HDS18B20 最大的特点是单总线数据传输方式，DS18B20 的数据 I/O 均由同一条线来完成。硬件连接电路如下图： VCC=5V4.7K本系统为多点温度测试。DS18B20 采用外部供电方式，理论上可以在一根数据总线上挂 256 个 DS18B20，但时间应用中发现，如果挂接 25 个以上的 DS18B20 仍旧有可能产生功耗问题。另外单总线长度也不宜超过 80M，否则也会影响到数据的传输。在这种情况下我们可以采用分组的方式，用单片机的多个 I/O 来驱动多路 DS18B20。在实际