單片機(jī)控制高級溫度檢測器檢測

李偉杰

摘 要

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展數(shù)字智能化測溫自動檢測系統(tǒng)已經(jīng)在我們生活各個領(lǐng)域被應(yīng)廣泛用著，從而提高我們的生活質(zhì)量，同時大大方便生活，慢慢地，傳統(tǒng)的溫度傳感器被數(shù)字自動控制測溫傳感器代替。本設(shè)計(jì)主要介紹基于單片機(jī)和DS18D20溫度傳感器組成的溫度檢測系統(tǒng)，可根據(jù)需要來設(shè)置系統(tǒng)的溫度限值，同時也設(shè)置溫度最大值和最小值來進(jìn)行設(shè)置報(bào)警溫度從而達(dá)到系統(tǒng)自動報(bào)警的目的。

【關(guān)鍵詞】溫度傳感器 DS18B20 單片機(jī)

溫度，作為人的重要感官之一，將決定人的舒適度以及對智能家居的滿意度。因此，如何準(zhǔn)確測出室內(nèi)溫度，是作為智能家居為調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度和工業(yè)控制智能化的重要依據(jù)。智能溫度檢測已經(jīng)普遍進(jìn)入我們的日常生活和工作當(dāng)中，甚至在科研中也有從單片機(jī)數(shù)字化控制技術(shù)，很多方面都從數(shù)字智能控制化方面發(fā)展。本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)具有高精度的讀數(shù)功能，更加方便，控制精準(zhǔn)度更高，測溫的應(yīng)用范圍更加廣泛，而且用數(shù)碼管當(dāng)做顯示屏顯示，測出的溫度以數(shù)字顯示。這些在我們的日常生活、工作甚至到科研都可以使用。本次測溫系統(tǒng)是以AT89C52單片機(jī)作為主控芯片，DS18B20傳感器測溫，并且用4位陽極數(shù)碼管顯示測出的溫度數(shù)據(jù)。

1 單片機(jī)最小系統(tǒng)

1.1 晶振

晶振是單片機(jī)的“心臟”，是確保系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)。晶振為單片機(jī)提供時鐘信號。

1.2 復(fù)位電路

復(fù)位電路是穩(wěn)定單片機(jī)系統(tǒng)電路中不可或缺的一個部分，它有上電復(fù)位功能。單片機(jī)在啟動時需要使CPU及系統(tǒng)弄各部件處于初始狀態(tài)，并從初始狀態(tài)工作，這就要靠復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)。

2 方案論證

方案一：采用DS18B20溫度傳感器。DS18B20和其他的測溫元件對比，主要特點(diǎn)有：測溫范圍廣，測溫范圍為負(fù)55度到125度。在負(fù)10度到85度范圍誤差為0.5度。測溫精確精度最高可達(dá)0.0625度，最低精度達(dá)0.5度，掉電的情況下能夠保持初始設(shè)置的上下限溫度值，采用數(shù)碼管顯示其溫度值，方便于讀數(shù)。DS18B20是支持“一線總線”接口的溫度傳感器，從而減少了外部硬連接單片機(jī)的電路，使外部電路大大簡化。

方案二：采用SL616溫度傳感器。SL616是一種電壓輸出型四端元器件，共有八個引腳，分別由基準(zhǔn)電壓，溫度傳感器、運(yùn)算放大器電路組成。SL616將測量所得的溫度值經(jīng)過運(yùn)算放大器放大，再模數(shù)轉(zhuǎn)換傳給單片機(jī)做出內(nèi)部的工作，但由于外圍硬件電路所需過多，造成硬件電路復(fù)雜，加上復(fù)雜的電路會產(chǎn)生一定的誤差，會對所測量的溫度值不精確。

通過方案一和方案二的對比，利用測溫精確度高、測溫范圍廣的DS18B20作為本系統(tǒng)溫度傳感器的采集器。

3 DS18B20數(shù)字溫度傳感器簡介

3.1 測溫介紹

DS18B20接收到溫度轉(zhuǎn)換的命令后，就會開始啟動轉(zhuǎn)換工作，而轉(zhuǎn)換結(jié)束后的溫度值就會以二進(jìn)制補(bǔ)碼形式存儲在高速暫存存儲器里，最后在單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算處理。經(jīng)過DS18B20溫度傳感器其內(nèi)部編程，它可實(shí)現(xiàn)溫度的讀數(shù)。測量所得的溫度信息只需要通過單線接口從DS18B20接收或者發(fā)出。它與單片機(jī)的連接電路只需一根地線和信號線。讀程序，寫程序以及執(zhí)行溫度變化不需要連接外部電源，可由數(shù)據(jù)線提供。利用單片機(jī)以及DS18B20溫度傳感器等元器件構(gòu)成一個測溫系統(tǒng)，它與外圍電路連接簡單，抗干擾能力強(qiáng)，性能高和功耗低等優(yōu)點(diǎn)。此溫度傳感器可在任何地點(diǎn)放置，從而進(jìn)行高精度的溫度測量，特別適用于多地溫度測控系統(tǒng)。也正因?yàn)樗捏w積小微型化的優(yōu)良特點(diǎn)，到目前為止，現(xiàn)在已被家居智能化以及工業(yè)控制上廣泛應(yīng)用。

3.2 DS18B20的使用

溫度傳感器DS18B20在一根輸入輸出線上進(jìn)行讀寫數(shù)據(jù)，它對數(shù)據(jù)位有著非常嚴(yán)格的時序要求。溫度傳感器DS18B20保證各個數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性有著嚴(yán)格的通訊協(xié)議。此協(xié)議定義了三種信號時序，分別為初始化時序，讀時序和寫時序。而這三種的時序?qū)⒅鳈C(jī)與單總線器件分別作為主設(shè)備和從設(shè)備。主機(jī)主動啟動寫時序開始后就完成命令和數(shù)據(jù)的傳輸，在執(zhí)行寫命令時，主機(jī)啟動讀時序后完成讀時序和數(shù)據(jù)的接收，單總線器件就會回送數(shù)據(jù)。

4 DS18B20的應(yīng)用

本設(shè)計(jì)系統(tǒng)是以AT89C52單片機(jī)作為系統(tǒng)的主控芯片，DS18B20溫度傳感器測量溫度，4位共陽極數(shù)碼管作為顯示器。系統(tǒng)包含了硬件和軟件兩大部分，硬件部分有：DS18B20溫度傳感器、數(shù)碼管顯示、自動化控制和報(bào)警的設(shè)計(jì)；單片機(jī)、DS18B20傳感器結(jié)合數(shù)碼管的是用，方便簡易操作，可以實(shí)現(xiàn)一秒鐘一刷新，蜂鳴器以設(shè)計(jì)時設(shè)置的溫度限值實(shí)時作出報(bào)警指示。

軟件主要是系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)，其中有設(shè)計(jì)鍵盤管理程序、設(shè)計(jì)控制程序、設(shè)計(jì)顯示程序和設(shè)計(jì)溫度報(bào)警程序。設(shè)計(jì)的程序需要與硬件結(jié)合來調(diào)試，初始的溫度值可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)實(shí)際情況來設(shè)置和調(diào)節(jié)，來實(shí)時顯示溫度，當(dāng)DS18B20溫度傳感器達(dá)到初始設(shè)定的溫度限值時，指示燈會亮二蜂鳴器會作出報(bào)警指示。另外當(dāng)溫度傳感器達(dá)到某一限值時，就進(jìn)行相應(yīng)的散熱或加熱的系統(tǒng)電路工作，以滿足溫度平衡的條件。

本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可以應(yīng)用于日常生活的各方面：比如電飯鍋、溫濕度計(jì)、體溫計(jì)、電水壺，凈室的測溫等，甚至在農(nóng)業(yè)方面也有應(yīng)用，農(nóng)業(yè)大棚的測溫、機(jī)房的測溫，同時也應(yīng)用于控制各個領(lǐng)域數(shù)字化設(shè)備的測溫。數(shù)字化的智能溫度傳感器對我們生活的各個方面有很大的利用價值，也大大地方便和豐富我們的生活。

5 結(jié)束語

本系統(tǒng)主要是DS18B20溫度傳感器、AT89C52單片機(jī)和數(shù)碼管結(jié)合C語言編程進(jìn)行設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)功能，因此本人通過查閱大量的相關(guān)資料來了解本設(shè)計(jì)系統(tǒng)相關(guān)元器件的知識，然后進(jìn)行繪制圖，編制程序，仿真調(diào)試，硬件焊接與系統(tǒng)調(diào)試。雖然這一過程由初始再到最后花了大量的精力與時間，但是使我收獲頗受受益匪淺。使我對AT89C52單片機(jī)和DS18B20的知識和應(yīng)用更全面的了解，同時提升了自己獨(dú)立思考和動手處理問題的能力。

參考文獻(xiàn)

[1]王海寧.基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的研究[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2008.

[2]吳健，侯文，鄭賓.基于STC89C52單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)[J].電腦知識與技術(shù)，2011（04）.