基于DS18B20的多點溫度測量系統(tǒng)探討

摘 要：溫度是基本物理量之一，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中經(jīng)常需要測試的重要參數(shù)，本文以AT89C51單片機為核心器件，以4個DS18B20溫度傳感器按多I/O口連接方式構(gòu)成多路溫度測量系統(tǒng)，探討了實現(xiàn)多點溫度的測量和控制的功能。

關鍵詞：溫度；DS18B20；探討

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.140

1 引言

溫度是基本物理量之一，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中經(jīng)常需要測試的重要參數(shù)，溫度測量亦是應用頻率最高的技術之一，溫度傳感器在溫度測量系統(tǒng)中具有重要作用，是其關鍵器件。在工業(yè)生產(chǎn)中，溫度測量是非常常見的，遠遠超過其它的傳感器的數(shù)量，比例占到約50%。在各類信息的感知、采集、轉(zhuǎn)換和傳輸處理中我們隨處可見到溫度傳感器的使用，在工業(yè)生產(chǎn)中其強大的功能已占據(jù)無法比擬的地位，也發(fā)展成為自動檢測、自動控制系統(tǒng)和計量測試中必不可少的技術工具。同時，溫度傳感器在工業(yè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活的不同領域已廣泛的普及[2]。

我們一般使用的溫度檢測大部分以熱敏電阻作為溫度傳感器，其工作原理是將溫度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏浚瑴囟鹊淖兓瘜е码娏康母叩妥兓＿@種電量一般難以被單片機解析，需要借助相應的變換電路和接口電路，把這種電量轉(zhuǎn)換為電壓量。然而，在高精度要求的溫度檢測應用中，我們需要很好的把引線誤差補償問題、多點測量切換誤差問題和放大電路零點漂移誤差問題等技術問題處理好，才能提高測量精度。另外被監(jiān)控的現(xiàn)場一般電磁環(huán)境惡劣，信號易受干擾，導致模擬溫度信號容易受到干擾而無法測量到準確數(shù)值。新型數(shù)字溫度傳感器，我們也稱之為一體化溫度傳感器，它可以將變換電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和傳感器集成于一個器件中，并直接輸出數(shù)字量，具有簡化應用電路，成本低的優(yōu)點，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。因此，在溫度測量系統(tǒng)中想要解決這些問題，只有選擇抗干擾能力強的新型數(shù)字溫度傳感器才能得到有效控制，達拉斯公司生產(chǎn)的DS18B20數(shù)字溫度傳感器是一款典型的一體化溫度傳感器，所需外圍器件少，操作簡易。溫度測量精度高。新型數(shù)字溫度傳感器具有體積小、精度高、適用電壓寬，可用單總線、可組網(wǎng)等優(yōu)點，與傳統(tǒng)溫度傳感器相比，不管是在時間的轉(zhuǎn)換上，還是距離傳輸和分辨率上，都有了長足的改進，且在實際應用中取得了良好的測溫效果。

本文以AT89C51單片機為核心器件，以4個DS18B20溫度傳感器按多I/O口連接方式構(gòu)成多路溫度測量系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)多點溫度的測量和控制的功能。

2 國內(nèi)外現(xiàn)狀及水平

我國的工業(yè)發(fā)展是從十八世紀的工業(yè)革命之后得到快速成長，而起到關鍵性和決定性作用的還是要數(shù)能否掌握溫度。不管是在哪個領域，溫度成為各個工業(yè)部門都必須首先考慮的因素。所以，溫度在工業(yè)中的重要性是推動溫度傳感器崛起的關鍵因素。

隨著傳感器技術和電子測量技術的迅猛發(fā)展，溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下三個階段：第一，傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器（含敏感元件），主要是能夠進行非電量和電量之間轉(zhuǎn)換；第二，模擬集成溫度傳感器/控制器；第三，智能溫度傳感器。目前，國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、集成化向智能化及網(wǎng)絡化的方向發(fā)展。智能溫度傳感器是在20世紀90年代中期問世的。它是微電子技術、計算機技術和自動測試技術（ATE）的結(jié)晶。智能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、信號處理器、存儲器（或寄存器）和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器（CPU）、隨機存取存儲器（RAM）和只讀存儲器（ROM）。智能溫度傳感器的特點是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關的溫度控制量，適配各種微控制器（MCU）；并且它是在硬件的基礎上通過軟件來實現(xiàn)測試功能的，其智能化程度也取決于軟件的開發(fā)水平。

進入了21世紀之后，溫度傳感器發(fā)展趨勢是高精度、總線標準化、多功能、高可靠性及安全性、網(wǎng)絡傳感器和開發(fā)虛擬傳感器、研制單片測溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。隨著我國四個現(xiàn)代化和經(jīng)濟的發(fā)展，我們國家在生產(chǎn)和科技各個領域都發(fā)生了巨大的發(fā)展和進步，發(fā)展以溫度傳感器為載體的溫度測量技術具有重大意義[1]。

3 DS18B20的多點溫度測量系統(tǒng)

下圖是一個基于AT89C51單片機為主控芯片，DS18B20為溫度傳感器的4路溫度檢測系統(tǒng)，并加以電源電路，復位電路，時鐘電路，按鍵控制電路，1602液晶顯示電路和高低溫報警閃爍電路共同構(gòu)成。

4 結(jié)語

本文探討了了一個基于DS18B20的多路溫度測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括硬件電路和軟件部分。

隨著科技的進步與發(fā)展，多點溫度測量系統(tǒng)已被廣泛應用于各行業(yè)中，尤其是在溫度控制系統(tǒng)中的應用，如：智能化建筑系統(tǒng)、糧庫測溫系統(tǒng)、中央空調(diào)系統(tǒng)、冷庫測溫系統(tǒng)等。本課題的設計突破了一般常性設計，在實用性方面，具有較高的研究價值。多點溫度測量系統(tǒng)解決了日常生產(chǎn)生活和工農(nóng)業(yè)控制領域中有關多點溫度檢測方面的難題，其發(fā)展前景廣闊。

參考文獻：

[1]呂建波.基于單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20的測溫系統(tǒng)設計[J].現(xiàn)代電子技術，2012（19）：117-119.

[2]鐘珊，尹斌.基于PROTEUS的溫度測控系統(tǒng)仿真研究[J].電子設計工程，2011（24）：123-125.

[3]江杰，李計川.基于DS18B20的高精度溫度測量系統(tǒng)在高爐上的應用[J].傳感器與微系統(tǒng)，2012（11）：144-146.

作者簡介：仲霞（1972-），男，江蘇淮安人，本科，工程師，主要從事：化學工程與工藝方面的技術開發(fā)、工程設計等方面的工作。