【正文】 靈活、方便，而且能在惡劣的環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度檢測(cè)。本系統(tǒng)可以應(yīng)用在大型工業(yè)及民用常溫多點(diǎn)監(jiān)測(cè)場(chǎng)合。如糧食倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)、溫控制程生產(chǎn)線(xiàn)之溫度影像檢測(cè)、醫(yī)療與健診的溫度測(cè)試、空調(diào)系統(tǒng)的溫度檢測(cè)、石化、機(jī)械…等。這一部分主要完成對(duì)溫度信號(hào)的采集和轉(zhuǎn)換工作，由DS18B20數(shù)字溫度傳感器及其與單片機(jī)的接口部分組成。DS18B20智能溫度溫度傳感器進(jìn)行溫度采集和轉(zhuǎn)換輸出數(shù)字型的溫度值，單片機(jī)接受溫度并存儲(chǔ)。DS18B20是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種單線(xiàn)智能溫度傳感器，屬于新一代適配微處理器的智能溫度傳感器，它可將溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了與單片機(jī)的直接接口，從而省去了信號(hào)調(diào)理和A/D轉(zhuǎn)換等復(fù)雜模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路。DS18B20構(gòu)成的溫度采集模塊電路簡(jiǎn)單、功能可靠、測(cè)量效率高，很好地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)溫度測(cè)量方法的不足可廣泛用于工業(yè)、民用、軍事等領(lǐng)域的溫度測(cè)量及控制儀器、測(cè)控系統(tǒng)和大型設(shè)備中。它具有集成度高、模擬輸入數(shù)字輸出、抗干擾能力強(qiáng)、體積小、接口方便、傳輸距離遠(yuǎn)測(cè)溫誤差小等特點(diǎn)。DS18B20有PR35和SOSI兩種封裝方式，本次設(shè)計(jì)采有PR35式封裝, 。 圖（a）PR35封裝 圖 （b） SOSI封裝圖2－1 DS18B20 的兩種封裝 本課程設(shè)計(jì)的顯示模塊采用3位共陰極LED數(shù)碼管顯示溫度數(shù)據(jù)，兩位整數(shù)，一位小數(shù)進(jìn)行顯示，從P0口送數(shù)，P2口掃描。 ，它主要由三部分組成:①控制部分主芯片采用單片機(jī)AT89S51；②顯示部分采用3位共陰極LED數(shù)碼管以動(dòng)態(tài)掃描方式實(shí)現(xiàn)溫度顯示；③溫度采集部分的溫度傳感器采用DS18B20智能溫度溫度傳感器。還有按鍵設(shè)置報(bào)警溫度值和加熱降溫電路。按鍵設(shè)置溫度加熱繼電器和風(fēng)扇繼電器單 片 機(jī)多路DS18B20傳感器LED顯示聲光報(bào)警器圖2－2多路溫度檢測(cè)與控制總體設(shè)計(jì)框圖第三章 硬件設(shè)計(jì)本課程設(shè)計(jì)的多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)是以單片機(jī)和單總線(xiàn)數(shù)字溫度傳感器DS18B20為核心，充分利用單片機(jī)優(yōu)越的內(nèi)部和外部資源及智能溫度傳感器DS18B20的優(yōu)越性能構(gòu)成一個(gè)完備的測(cè)溫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的多點(diǎn)測(cè)量。整個(gè)系統(tǒng)由單片機(jī)控制，能夠接收傳感器的溫度數(shù)據(jù)并顯示出來(lái)，可以從鍵盤(pán)輸入命令，系統(tǒng)根據(jù)命令，選擇對(duì)應(yīng)的溫度傳感器，并由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)溫度顯示。本課程設(shè)計(jì)了一種合理、可行的單片機(jī)監(jiān)控軟件，完成測(cè)量和顯示的任務(wù)。由于單片機(jī)具有強(qiáng)大的運(yùn)算和控制功能，使得整個(gè)系統(tǒng)具有模塊化、硬件電路簡(jiǎn)單以及操作方便等優(yōu)點(diǎn)。本課題的整個(gè)系統(tǒng)是由單片機(jī)、顯示電路、鍵盤(pán)電路、聲光報(bào)警電路等構(gòu)成。 溫度傳感器 溫度傳感器選用細(xì)則 現(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上千差萬(wàn)別，如何根據(jù)具體的測(cè)量目的、測(cè)量對(duì)象以及測(cè)量環(huán)境合理地選用傳感器，是在進(jìn)行某個(gè)量的測(cè)量時(shí)首先要解決的問(wèn)題。當(dāng)傳感器確定之后，與之相配套的測(cè)量方法和測(cè)量設(shè)備也就可以確定了。測(cè)量結(jié)果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。（1）根據(jù)測(cè)量對(duì)象與測(cè)量環(huán)境確定傳感器的類(lèi)型要進(jìn)行—個(gè)具體的測(cè)量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因?yàn)?，即使是測(cè)量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測(cè)量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問(wèn)題：量程的大?。槐粶y(cè)位置對(duì)傳感器體積的要求；測(cè)量方式為接觸式還是非接觸式；信號(hào)的引出方法，有線(xiàn)或是非接觸測(cè)量；傳感器的來(lái)源，國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口，價(jià)格能否承受，還是自行研制。（2）靈敏度的選擇通常，在傳感器的線(xiàn)性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí)，與被測(cè)量變化對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)的值才比較大，有利于信號(hào)處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測(cè)量無(wú)關(guān)的外界噪聲也容易混入，也會(huì)被放大系統(tǒng)放大，影響測(cè)量精度。因此，要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比，盡員減少?gòu)耐饨缫氲拇當(dāng)_信號(hào)（3）頻率響應(yīng)特性 傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測(cè)量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測(cè)量條件，實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有—定延遲，希望延遲時(shí)間越短越好。傳感器的頻率響應(yīng)高，可測(cè)的信號(hào)頻率范圍就寬，而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響，機(jī)械系統(tǒng)的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測(cè)信號(hào)的頻率較低。（4）線(xiàn)性范圍 傳感器的線(xiàn)形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。傳感器的線(xiàn)性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測(cè)量精度。在選擇傳感器時(shí)，當(dāng)傳感器的種類(lèi)確定以后首先要看其量程是否滿(mǎn)足要求。但實(shí)際上，任何傳感器都不能保證絕對(duì)的線(xiàn)性，其線(xiàn)性度也是相對(duì)的。當(dāng)所要求測(cè)量精度比較低時(shí)，在一定的范圍內(nèi)，可將非線(xiàn)性誤差較小的傳感器近似看作線(xiàn)性的，這會(huì)給測(cè)量帶來(lái)極大的方便。（5） 穩(wěn)定性傳感器使用一段時(shí)間后，其性能保持不變化的能力稱(chēng)為穩(wěn)定性。影響傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。在選擇傳感器之前，應(yīng)對(duì)其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當(dāng)?shù)拇胧?，減小環(huán)境的影響。（6） 精度精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高，其價(jià)格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿(mǎn)足整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過(guò)高。這樣就可以在滿(mǎn)足同一測(cè)量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡(jiǎn)單的傳感器。如果測(cè)量目的是定性分析的，選用重復(fù)精度高的傳感器即可，不宜選用絕對(duì)量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測(cè)量值，就需選用精度等級(jí)能滿(mǎn)足要求的傳感器。對(duì)某些特殊使用場(chǎng)合，無(wú)法選到合適的傳感器，則需自行設(shè)計(jì)制造傳感器。自制傳感器的性能應(yīng)滿(mǎn)足使用要求。溫度的測(cè)量是從金屬(物質(zhì))的熱脹冷縮開(kāi)始。水銀溫度計(jì)至今仍是各種溫度測(cè)量的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)?？墒撬娜秉c(diǎn)是只能近距離觀(guān)測(cè)，而且水銀有毒，玻璃管易碎。代替水銀的有酒精溫度計(jì)和金屬簧片溫度計(jì)，它們雖然沒(méi)有毒性，但測(cè)量精度很低，只能作為一個(gè)概略指示。不過(guò)在居民住宅中使用已可滿(mǎn)足要求。在工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)研究中為了配合遠(yuǎn)傳儀表指示，出現(xiàn)了許多不同的溫度檢測(cè)方法，常用的有電阻式、熱電偶式、PN結(jié)型、輻射型、光纖式及石英諧振型等。它們都是基于溫度變化引起其物理參數(shù)(如電阻值，熱電勢(shì)等)的變化的原理。隨著大規(guī)模集成電路工藝的提高，出現(xiàn)了多種集成的數(shù)字化溫度傳感器。（1) 智能溫度傳感器DS18B20的性能特點(diǎn)：1) 獨(dú)特的單總線(xiàn)接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信,可以是串行口也可以是其他I/O口，無(wú)須變換，直接輸出被測(cè)溫度值（9位二進(jìn)制，含符號(hào)位）。 多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)掛接在一條總線(xiàn)上，實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度采集檢測(cè)功能；2)可測(cè)溫度范圍為55～+125℃，℃；3) 內(nèi)含64位經(jīng)過(guò)激光修正的只讀存儲(chǔ)器ROM；4) 內(nèi)含寄生電源，可直接通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)供電，～；5) 零待機(jī)功耗；6)用戶(hù)可通過(guò)編程分別設(shè)定各路的溫度上、下限溫度值來(lái)實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能；7) 適配各種微處理器；8) 報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件；9) 負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作；10) 可檢測(cè)距離遠(yuǎn)，最遠(yuǎn)測(cè)量距離為150m 。（2） DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖31所示。 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM，溫度報(bào)警觸發(fā)器,溫度傳感器以及高速緩存器。1) 64位光刻ROM。64位光刻ROM是出廠(chǎng)前已被刻好的，它可以看做是該DS18B0的地址序列號(hào)，不同的器件不一樣，64位的地址序列號(hào)的構(gòu)成如表21所示。開(kāi)始8位是產(chǎn)品序列號(hào)代表產(chǎn)品的序列，接著48位產(chǎn)品序號(hào)代表同一系列產(chǎn)品的不同產(chǎn)品，最后8位是前56位的CRC校驗(yàn)碼，所以