【正文】 5 摘 要 隨著時代的進步和發(fā)展，溫度的測試已經(jīng)影響到我們的生活、工作、科研、各個領域，已經(jīng)成為了一種非常重要的事情，因此設計一個溫度測試的系統(tǒng)勢在必行。 本文主要介紹了一個基于 AT89C52 單片機的數(shù)字溫度報警器系統(tǒng)。詳細 描述了利用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 開發(fā)測溫系統(tǒng)的過程，重點對傳感器在單片機下的硬件連接，軟件編程以及各模塊系統(tǒng)流程進行了詳盡分析，對各部分的電路也一一進行了介紹，該系統(tǒng)可以方便的實現(xiàn)溫度的采集和報警，并可以根據(jù)需要任意上下限報警溫度，它使用起來相當方便，具有精度高、量程寬、靈敏度高、體積小、功耗低等優(yōu)點，適合于我們?nèi)粘Ｉ詈凸?、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫度測量，也可以當做溫度處理模塊潛入其他系統(tǒng)中，作為其他主系統(tǒng)的輔助擴展。 DS18B20 與AT89C52 結合實現(xiàn)最簡溫度報警系統(tǒng)，該系統(tǒng)結構簡單，抗干擾能力強，適合于惡劣環(huán)境下進行現(xiàn)場溫度測量，有廣泛的應用前景。 關鍵詞：單片機；溫度檢測； AT89C52。DS18B20。 1 引言 課題背景 溫度是工業(yè)對象中主要的被控參數(shù)之一， 如 冶金、機械、食品、化工各類工業(yè) 生產(chǎn) 中，廣泛使用的各種加熱爐、熱處理爐、反應爐等，對工件的溫度處理要求嚴格控制 。隨著科學技術的發(fā)展，要求溫度測量的范圍向深度和廣度發(fā)展，以滿足工業(yè)生產(chǎn)和科學技術的要求。 基于 AT89C51 單片機提高了系統(tǒng)的可移植性、擴展性，利于現(xiàn)代測控、自動化、電氣技術等專業(yè)實訓要求。以單片機為核心設計的溫度報警器， 具有安全可靠、操作簡單方便、智能控制等優(yōu)點。 溫度對于工業(yè)生產(chǎn)如此重要，由此推進了溫度傳感器的發(fā)展。溫度傳感器主要經(jīng)過了三個發(fā)展階段 [1]： （ 1）模擬集成溫度傳感器。該傳感器是采用硅半導體集成工藝制成，因此亦稱硅傳感器或單片集成溫度傳感器。此種傳感器具有功能單一 (僅測量溫度 )、 6 測溫誤差小、價格低、響應速度快、傳輸距離遠、體積小、微功耗等特點，適合遠距離測溫、控溫，不需要進行非線性校準，外圍電路簡單。它是目前在國內(nèi)外應用最為普遍的一種集成傳感器，典型產(chǎn)品有 AD590、 AD59 TMP1 LM135 等 ； （ 2）模擬集成溫度控制器。模擬集成溫度控制器主要包括溫控開關、可編程溫度控制器，典型產(chǎn)品有 LM5 AD22105 和 MAX6509。某些增強型集成溫度控制器 (例如 TC652/653)中還包含了 A/D 轉(zhuǎn)換器以及固化好的程序，這與智能溫度傳感器有某些相似之處。但它自成系統(tǒng)，工作時并不受微處理器的控制，這是二者的主要區(qū)別； （ 3）智能溫度傳感器 (亦稱數(shù)字溫度傳感器 )。智能溫度傳感器是在 20 世紀 90 年代中期問世的，其內(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。 現(xiàn)代信息技術的三大基礎是信息采集 [2]（即傳感器技術）、信息傳輸（通信技術）和信息處理（計算機技術）。傳感器屬于信息技術的前沿尖端產(chǎn)品，尤其是溫度傳感器被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學研究和生活等領域，數(shù)量高居各種傳感器之首。 數(shù)字溫度傳感器可以直接將被檢測的溫度信息以數(shù) 字化形式輸出，與傳統(tǒng)的模擬式溫度傳感器相比，具有測量精度高、功耗低、穩(wěn)定性好、外圍接口電路簡單特點。而單片機微處理器越來越豐富的外圍功能模塊，更加方便了數(shù)字式溫度傳感器輸出信號的處理 。 智能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感器、 A/D 轉(zhuǎn)化器、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、中央處理器（ CPU）、隨機存取存儲器（ RAM）和只讀存儲器（ ROM）。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 21 世紀后，智能溫度傳感器正朝著高精度、多功能、總線 標準化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡傳感器、研制單片機測溫系統(tǒng)等的方向發(fā)展。 數(shù)字化溫度傳感器可以直接將溫度量以數(shù)字脈沖信號形式輸出，具有測量精度高、抗干擾能力強、傳輸距離遠、外圍接口電路簡單等諸多優(yōu)點。同時數(shù)字溫度傳感器還可直接與微 7 AT89C52單片機 數(shù)字溫度傳感器 雙限報警系統(tǒng) 譯碼顯示電路 處理器進行接口，大大方便了傳感器輸出信號的處理 .數(shù)字單總線溫度傳感器是目前最新的測溫器件，它集溫度測量， A/D 轉(zhuǎn)換于一體，具有單總線結構，數(shù)字量輸出，直接與微機接口等優(yōu)點。 研究內(nèi)容和意義 本溫度報警器以 AT89C51 單片機為控制核心 ,由一數(shù)字溫度傳感器 DS18B20測量被控溫度，結合 7 段 LED 以及驅(qū)動 LED 的 74LS245 組合而成。當被測量值超出預設范圍則發(fā)出警報，且精度高，適用于大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)以及教育教學領域。 溫度是一種最基本的環(huán)境參數(shù)， 它是與人類的生活、工作關系最密切的物理量，也是各門學科與工程研究設計中經(jīng)常遇到和必須精確測量的物理量。從工業(yè)爐溫、環(huán)境氣溫到人體溫度；從空間、海洋到家用電器，各個技術領域都離不開測溫和控溫。 因此 ， 研究溫度的測量和 控制方法 具有重要的意義。 設計原理 2 芯片介紹 DS18B20 概述 DS18B20 是 Dallas 公司繼 DS1820 后推出的一種改進型智能數(shù)字溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，只需一根線就能直接讀出被測溫度值，并可根據(jù)實際需求來編程實現(xiàn) 9~12 位數(shù)字值的讀數(shù)方式 [3]。 8 DS18B20 封裝形式及引腳功能 圖 DS18B20 封裝形式和引腳功能 如圖 所示， DS18B20 的外形如一只三極管，引腳名稱及作用如下： GND:接地端。 DQ：數(shù)據(jù)輸入 /輸出腳，與 TTL 電平兼容。 VDD：可接電源，也可接地。因為每只 DS18B20 都可以設置成兩種供 電方式，即數(shù)據(jù)總線供電方式和外部供電方式。采用數(shù)據(jù)總線供電方式時 VDD 接地，可以節(jié)省一根傳輸線，但完成數(shù)據(jù)測量的時間較長；采用外部供電方式則 VDD 接 +5V，多用一根導線，但測量速度較快。 DS18B20 內(nèi)部結構 64 位ROM和單線接口 存儲和控制邏輯 高速緩存器 溫度傳感器 高溫觸發(fā) 器TH 低溫觸發(fā) 器TL 匹配寄存器 8 位 CRC 發(fā)生器 電源檢 測 C DQ VDD 內(nèi)部電源VDD 圖 DS18B20內(nèi)部結構 9 圖 中出示了 DS18B20 的主要內(nèi)部部件，下面對 DS18B20 內(nèi)部部分進行簡單的描述 [4]: (1)64 位 ROM。 64 位 ROM 是由廠家使用激光刻錄的一個 64 位二進制 ROM 代碼，是該芯片的標識號，如表 所示： 表 64位 ROM標識 8位循環(huán)冗余檢驗 48位序列號 8位分類編號（ 10H）