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1、温度采集系统论文框架文框架研究背景研究背景硬件硬件设计软件件设计结论1234研究背景研究背景u随着社会的随着社会的发展，科学技展，科学技术的的进步同步同时也也带动了了测量技量技术的的发展，展，现代控制代控制设备不同于以前，它不同于以前，它们在性能和在性能和结构构发生了翻天覆地的生了翻天覆地的变化。我化。我们已已经进入了高速入了高速发展的信息展的信息时代，代，测量技量技术是当今社会的主流，广泛地深入到是当今社会的主流，广泛地深入到应用工用工程的各个程的各个领域。域。u温度采集器是可以通温度采集器是可以通过温度温度传感器与感器与单片机片机组合使用能合使用能测试温度的温度的仪器，器，该系系统结构构简
2、单，抗干，抗干扰能力能力强，适合，适合恶劣劣环境下境下进行行现场温度温度测量，有广泛的量，有广泛的应用前景。用前景。u多路无多路无线温度采集系温度采集系统可被广泛可被广泛应用于温度用于温度测量或相量或相应的可的可转换为温度量或供温度量或供电故障故障监控的工控的工业、农业、环保、服保、服务业、安全、安全监控等工程中，例如：城市路灯故障控等工程中，例如：城市路灯故障检测和供和供电线路防盗路防盗监视、城市居民小区供城市居民小区供热检测、大型、大型仓库温度温度检测、工、工业生生产测控、控、农业生生产温度温度测控、控、环保工程、故障保工程、故障监控工程等。考控工程等。考虑到到许多工多工业环境中境中对多点
3、温度多点温度进行行监控，一般需要控，一般需要测量几十个点以上。本文量几十个点以上。本文设计多路无多路无线温度温度监控系控系统。硬件硬件设计主控制器LED显示温度传感器单片机复位时钟震荡2.1 设计的基本方案的基本方案 温度采集器温度采集器电路路设计总体方框体方框图如如图2-1所示，控制器采用所示，控制器采用单片机片机STC89C52RC，温度，温度传感器采用感器采用DS18B20，用，用4位位LED数数码管以串口管以串口传送数据送数据实现温度温度显示。示。硬件硬件设计2.2 硬件部分的硬件部分的选择 单片芯片：采用片芯片：采用STC89C52单片机。片机。STC89C52单片机是低片机是低功耗
4、，高可靠的功耗，高可靠的单片机，是一种高效微控制器，片机，是一种高效微控制器，为很多嵌入式控很多嵌入式控制系制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。提供了一种灵活性高且价廉的方案。 温度温度传感器：感器：DS18B20测温温传感器使用二极管感器使用二极管结电压变化的化的数数值来来转化成温度的化成温度的变化，在将随被化，在将随被测温度温度变化的化的电压或或电流采流采集集过来，来，进行行AD转换后就可以用后就可以用单片机片机进行数据行数据处理，在理，在显示示电路上，就可以将被路上，就可以将被测温度温度显示出来。示出来。 显示：采用示：采用传统的四位共阴数的四位共阴数码管管显示。数示。数码管具有低管具
5、有低压低低耗能、寿命耗能、寿命长、对外界外界环境要求低等特点，而且其精度比境要求低等特点，而且其精度比较高。高。采用采用BCD编码方式方式显示数字，程序示数字，程序编译简单，价格，价格较低。低。硬件硬件设计 本本设计主要由主要由单片机、温度采集器、片机、温度采集器、LED数数码管管显示等部分示等部分组成。温度采集器成。温度采集器用来采集温度并将数据用来采集温度并将数据转换成成单片机可以片机可以识别的数据，然后再四位数的数据，然后再四位数码管上管上显示出示出测量到的温度。量到的温度。2.3 总体体电路路设计软件部分件部分3.1 主程序流程主程序流程图主程序的功能是主程序的功能是负责温度的温度的实
6、时显示、示、读出并出并处理理DS18B20的的测量的量的当前温度当前温度值，温度，温度测量每量每1s进行一次。行一次。这样可以在一秒之内可以在一秒之内测量一次量一次被被测温度，其程序流程温度，其程序流程见图 软件部分件部分3.2 DS18B20温度温度传感器运行感器运行时序序软件件设计关关键在于在于DS18B20的使用，的使用，DS18B20属于属于单线式器件，它在一根数据式器件，它在一根数据线上上实现数据的双向数据的双向传输，这就需要一就需要一定的定的协议，来，来对读写数据提出写数据提出严格的格的时序要求，而序要求，而AT89C51单片机并不支持片机并不支持单线传输，因此必，因此必须采用采用
7、软件的方法来模件的方法来模拟单线的的协议时序，操作序，操作协议为:初使化初使化DS18B20（发复位脉冲）复位脉冲）发ROM功能命令功能命令发存存储器操作命令器操作命令处理数据。理数据。当当DS18B20接收到温度接收到温度转换命令后，开始启命令后，开始启动转换，转换完成后的温度完成后的温度值就以就以16位符号位符号扩展的二展的二进制制补码形式存形式存储在高在高速速暂存存存存储器的第器的第1、2自己。自己。单片机可以通片机可以通过单线接口接口读出出该数据，数据，读数据数据时低位在先，高位在后，数据格式以低位在先，高位在后，数据格式以0.0625/LSB表示、表示、当符号位当符号位S=0时，表示
8、，表示测得的温度得的温度值为正正值，可以直接将，可以直接将二二进制位制位转换为十十进制：当符号位制：当符号位S=1时，表示，表示测得的温度得的温度为负值，要先将，要先将补码变成原成原码，再，再计算十算十进制数制数值。软件部分件部分(1)初始化初始化单总线的所有的所有处理均从初始化开始，初始化理均从初始化开始，初始化过程是主程是主机通机通过向作向作为从机的从机的DS18B20芯片芯片发一个有一个有时间宽度要求的初度要求的初始化脉冲始化脉冲实现的。初始化后，才可以的。初始化后，才可以进行行读写操作写操作(2)ROM操作命令操作命令 总线主机主机检测到到DS18B20的存在，便可以的存在，便可以发出
9、出ROM操作命令之一操作命令之一（3）存）存储器操作命令如下表器操作命令如下表 软件件设计（4）时序序 主机使用主机使用时间隙来隙来读写写DS18B20的数据位和写命令字的数据位和写命令字的位的位u初始化初始化时序序见上上图，主机，主机总线to时刻刻发送一复位脉冲（最短送一复位脉冲（最短为480us的低的低电平信号），接着在平信号），接着在t1时刻刻释放放总线进入接收状入接收状态。DS18B20在在检测到到总线的上升沿后等待的上升沿后等待15-60us，接着，接着DS18B20在在t2时刻刻发出存在脉冲（低出存在脉冲（低电平持平持续60-240us）。）。如上如上图中虚中虚线所示。所示。软件件
10、设计u写写时间隙隙当主机当主机总线t0时刻从高位至低刻从高位至低电平平时，就，就产生写生写时间隙隙见上上图，从从t0时刻开始刻开始15us之内之内应将所需写的位送到将所需写的位送到总线上，上，DS18B20在在t0后后15-60us间对总线采采样。若低。若低电平，写入的位是平，写入的位是0.见4-3图，若高，若高电平写入位是平写入位是1见4-4图。连续写写2位位间的的间隙隙应大于大于1us。u读时间隙隙见下下图，主机，主机总线t0时刻从高拉至低刻从高拉至低电平平时，总线只只须保持低保持低电平平1us，之后在，之后在t1时刻将刻将总线拉高，拉高，产生生读时间隙，隙，读时间隙在隙在t1时刻后刻后t
11、2时刻前有效，刻前有效，t2距距t0为15us。也就是。也就是说t2时刻前主机必刻前主机必须完成完成读位，并在位，并在t0后的后的60us-120us内内释放放总线，读位子程序（位子程序（读得的位到得的位到C中）中）软件件设计DS18B20读写程序：写程序：ReadTemperature(void) uchar a=0;uchar b=0;ulint t=0;float tt=0;Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); / 跳跳过读序号列号的操作序号列号的操作WriteOneChar(0x44); / 启启动温度温度转换Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); /跳跳过读序号列号的操作序号列号的操作WriteOneChar(0xBE); /读取温度寄存器等（共可取温度寄存器等（共可读9个寄存器）个寄存器） 前两个就前两个就是温度是温度软件件设计a=ReadOneChar();b=ReadOneChar();t=b;t=2048)t=0xffff;dis_buf3=11;tt=t*0.0625; /数数值转换t=tt*10; /放大放大10倍倍, 使使显示示时可可显示小数点后一位示小数点后一位return(t);结论 最后附上我最后附上我们的的实物物图，也是我，也是我们这学期的成果。学期的成果。
