《[工学]基于单片机的多点温度监测系统设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[工学]基于单片机的多点温度监测系统设计（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、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
2、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 c
3、an 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
4、 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 t
5、he 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
6、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
7、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
8、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
9、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
10、（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
11、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
12、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、4
13、8 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
14、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
15、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 1101000000
16、000001 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
