【正文】 達(dá) 2800℃ 。 模擬集成溫度傳感器：集成傳感器是采用硅半導(dǎo)體集成工藝制成的，因此亦稱硅傳感器或單片集成溫度傳感器。模擬集成溫度傳感器的主要特點(diǎn)是功能單一（僅測(cè)量溫度）、測(cè)溫誤差小、價(jià)格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等，適合遠(yuǎn)距離測(cè)溫，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡(jiǎn)單。 陜西國(guó)防學(xué)院電子工程系畢業(yè)論文 3 智能溫度傳感器：智能溫度傳感器 (亦稱數(shù) 字溫度傳感器）是在 20 世紀(jì) 90 年代中期問(wèn)世的。它是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測(cè)試技術(shù)的結(jié)晶。智能溫度傳感器能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器（ MCU），并且可通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)試功能，即智能化取決于軟件的開(kāi)發(fā)水平。智能溫度傳感器包括數(shù)字溫度傳感器和石英溫度傳感器。數(shù)字溫度傳感器被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、電子測(cè)溫計(jì)、醫(yī)療儀器等各種溫度控制系統(tǒng)中。用石英作為溫度傳感器的數(shù)字溫度計(jì)可實(shí)現(xiàn)多種功能：用于熱化療儀中對(duì)藥液的溫度進(jìn)行測(cè)量，能獲得較好的測(cè)溫效果；用于溫度檢測(cè)系統(tǒng)，測(cè)溫系統(tǒng)可用于各行各業(yè)中。 進(jìn) 入 21 世紀(jì)后，數(shù)字溫度傳感器正朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開(kāi)發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測(cè)溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。 提高測(cè)溫精度和分辨力： 20 世紀(jì) 90 年代中期最早推出的智能溫度傳感器，采用的是8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，其測(cè)溫精度較低，分辨力只能達(dá)到 1℃ 。目前，國(guó)外已相繼推出多種高速度、高分辨力的智能溫度傳感器，所用的是 9～ 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，分辨力一般可達(dá) ～℃ 。 增加測(cè)試功能：新型智能溫度傳感器的測(cè)試功能也在不斷增強(qiáng)。例如， DS1629 型單線智能溫度傳感器增加了實(shí) 時(shí)日歷時(shí)鐘（ RTC），使其功能更加完善。另外，智能溫度傳感器正從單通道向多通道的方向發(fā)展，這就為研制和開(kāi)發(fā)多路溫度測(cè)控系統(tǒng)創(chuàng)造了良好條件。智能溫度傳感器都具有多種工作模式可供選擇，主要包括單次轉(zhuǎn)換模式、連續(xù)轉(zhuǎn)換模式、待機(jī)模式，有的還增加了低溫極限擴(kuò)展模式，操作非常簡(jiǎn)便。智能溫度控制器適配各種微控制器，構(gòu)成智能化溫控系統(tǒng)，它們還可以脫離微控制器單獨(dú)工作，自行構(gòu)成一個(gè)溫控儀。 總線技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化：目前，智能溫度傳感器的總線技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，所采用的總線主要有單線 (1Wire)總線、 I2C 總線、 SMBus 總線和 spI 總線。溫度傳感器作為從機(jī)可通過(guò)專用總線接口與主機(jī)進(jìn)行通信。 可靠性及安全性設(shè)計(jì)：傳統(tǒng)的 A/D 轉(zhuǎn)換器大多采用積分式或逐次比較式轉(zhuǎn)換技術(shù)，其噪聲容限低，抑制混疊噪聲及量化噪聲的能力比較差。新型智能溫度傳感器，普遍采用了高性能的 Σ－ Δ式 A／Ｄ轉(zhuǎn)換器，它能以很高的采樣速率和很低的采樣分辨力將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再利用過(guò)采樣、噪聲整形和數(shù)字濾波技術(shù)，來(lái)提高有效分辨力。 Σ－Δ式 A／ D 轉(zhuǎn)換器不僅能濾除量化噪聲，而且對(duì)外圍元件的精度要求低，由于采用了數(shù)字反饋方式，因此比較器的失調(diào)電壓及零點(diǎn)漂移都不 會(huì)影響溫度的轉(zhuǎn)換精度。這種智能溫度傳感器兼有抑制串模干擾能力強(qiáng)、分辨力高、線性度好、成本低等優(yōu)點(diǎn)。 陜西國(guó)防學(xué)院電子工程系畢業(yè)論文 4 水電站的建成，在進(jìn)行大壩安全監(jiān)測(cè)時(shí)，溫度是一個(gè)最基本的參數(shù)。大壩長(zhǎng)期受到水的壓力會(huì)發(fā)生形變，因此位移是大壩安全監(jiān)測(cè)的一個(gè)重要項(xiàng)目。大壩水平方向和垂直方向的位移以及壩間的離合度，都是大壩安全監(jiān)測(cè)的重要內(nèi)容。由于大壩長(zhǎng)期受到水的浸泡，在水壓力作用下，壩段間的縫隙就會(huì)增大，從而直接影響到大壩的安全。測(cè)量壩間離合度的裝置安裝在一根長(zhǎng)管子上，由于溫度變化，管子也會(huì)發(fā)生形變，直接影響到離合度的測(cè)量。用數(shù)字溫度傳感器 DSl8820 測(cè)得大壩的環(huán)境溫度，得到兩次測(cè)量的溫度變化，進(jìn)而得到管子由于溫度變化而引起的形變量，從位移測(cè)量數(shù)據(jù)中除去溫度引起的形變即可得到壩間離合度的準(zhǔn)確值。大壩環(huán)境惡劣，而數(shù)字單總線溫度傳感器集溫度測(cè)量、 A／ D 轉(zhuǎn)換于一體，具有單總線結(jié)構(gòu)、數(shù)字輸出、精度較高、直接與微機(jī)接口等優(yōu)點(diǎn)，是目前最新的測(cè)溫器件。其電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性及抗干擾能力，適用于大壩的溫度測(cè)量。 以單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 為溫度敏感元件的儲(chǔ)糧溫檢系統(tǒng)，該系統(tǒng)以PIII300PC 機(jī)為主機(jī)，以 89C51 單片機(jī)為檢測(cè)分機(jī)，數(shù) 字傳感器直接與分機(jī)連接，分機(jī)與主機(jī)通過(guò) RS485 總線網(wǎng)進(jìn)行通信，所有的操作通過(guò)主機(jī)的菜單命令進(jìn)行。系統(tǒng)具有溫度檢測(cè)，打印，報(bào)警和系統(tǒng)故障自檢等功能。基于單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 的儲(chǔ)糧溫度自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試方便，成本低，系統(tǒng)可靠性高，易于增減傳感器的數(shù)量。由于溫度傳感器以數(shù)字形式輸出溫度值，長(zhǎng)距離傳輸?shù)目煽啃院?，抗干擾能力強(qiáng)，該系統(tǒng)還用于煙草，食品，化工等其他類型倉(cāng)庫(kù)以及人工氣候?qū)嶒?yàn)室，生產(chǎn)車間，智能大廈等環(huán)境的溫度智能實(shí)時(shí)檢測(cè)與控制。 本課題研究?jī)?nèi)容及方案 本文采用 89C51 單片機(jī)作為控制器，采用 DS18B20 溫度傳感器進(jìn)行單線多點(diǎn)溫度檢測(cè)，用 1602 液晶顯示器顯示溫度，記錄并處理數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)時(shí)鐘顯示，報(bào)警電路的實(shí)現(xiàn)。 硬件設(shè)計(jì) （ 1）傳感器數(shù)據(jù)采集電路：采用多個(gè) DS18B20 溫度傳感器構(gòu)成單總線數(shù)據(jù)采集電路； （ 2）溫度顯示電路：采用 1602 顯示，能夠?qū)崟r(shí)顯示出當(dāng)前溫度； （ 3）上下限報(bào)警調(diào)整電路：當(dāng)溫度超出設(shè)定值時(shí)會(huì)發(fā)出報(bào)警，直至系統(tǒng)溫度恢復(fù)正常； （ 4）時(shí)鐘顯示電路：能夠顯示當(dāng)前具體時(shí)間，當(dāng)系統(tǒng)掉電時(shí)，時(shí)鐘芯片仍可繼續(xù)工作，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行； 陜西國(guó)防學(xué)院電子工程系畢業(yè)論文 5 （ 5） 人機(jī)接口、按鍵：根據(jù)需要切換時(shí)間和溫度測(cè)量，并可以及時(shí)調(diào)整時(shí)間及校零； （ 6）單片機(jī)主板電路：總體布局最優(yōu)，抗干擾能力強(qiáng)。 軟件設(shè)計(jì) （ 1）主程序：主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理傳感器測(cè)量的當(dāng)前溫度值 重復(fù)的溫度測(cè)量； （ 2）讀出溫度子程序：主要功能是讀出 RAM 中的 9 字節(jié)，在讀出時(shí)需進(jìn)行 CRC 校驗(yàn) 校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫； （ 3）溫度轉(zhuǎn)換命令子程序：溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開(kāi)始命令； （ 4）計(jì)算溫度子程序：計(jì)算溫度子程序?qū)?RAM 中讀出，取值進(jìn)行 BCD 碼的 轉(zhuǎn)換運(yùn)算 并進(jìn)行溫值正負(fù)的判定； （ 5）顯示數(shù)據(jù)刷新子程序：顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對(duì)顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行 刷新操作，當(dāng)最高位顯示為 0 時(shí)將符號(hào)顯示位移入下一位； （ 6）時(shí)鐘顯示程序：顯示出當(dāng)前時(shí)間，并可進(jìn)行調(diào)整。 方案設(shè)計(jì) 本文利用 AT89C52 芯片控制溫度傳感器 DS18B20 進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度檢測(cè)并顯示，能夠?qū)崿F(xiàn)快速測(cè)量環(huán)境溫度，并可以根據(jù)需要設(shè)定上下限報(bào)警溫度。該系統(tǒng)擴(kuò)展性非常強(qiáng)，它可以在設(shè)計(jì)中加入時(shí)鐘芯片 DS1302 以獲取時(shí)間數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)處理同時(shí)顯示時(shí)間，并可以利用 AT24C16 芯片作 為存儲(chǔ)器件，以此來(lái)對(duì)某些時(shí)間點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，利用鍵盤來(lái)進(jìn)行調(diào)時(shí)和溫度查詢，獲得的數(shù)據(jù)可以通過(guò) MAX232 芯片與計(jì)算機(jī)的 RS232 接口進(jìn)行串口通信，方便的采集和整理時(shí)間溫度數(shù)據(jù)。 本文設(shè)計(jì)一個(gè)電子溫度計(jì)要求可以精確測(cè)量多個(gè)溫度，并在同一時(shí)刻同一顯示器上進(jìn)行顯示，并具有顯示當(dāng)前具體時(shí)間功能，具有存儲(chǔ)功能，可查詢?nèi)我粫r(shí)刻的溫度，可根據(jù)需要 第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 陜西國(guó)防學(xué)院電子工程系畢業(yè)論文 6 時(shí) 鐘 電 路R O M / E P R O M / F l a s h 4 K BR A M 1 2 8 BS F R 2 1 個(gè)定 時(shí) 個(gè) / 計(jì) 數(shù) 器 2C P U總 線 控 制中 斷 系 統(tǒng)5 個(gè) 中 斷 源2 個(gè) 優(yōu) 先 級(jí)串 行 口全 雙 工 1 個(gè)4 個(gè) 并 行 口X T A L 2 X T A L 1R S TE AA L EP S E NP 0P 1P 2P 3V s sV c c 該系統(tǒng)利用 AT89C52 芯片控制溫度傳感器 DS18B20 進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度檢測(cè)并顯示，能夠?qū)崿F(xiàn)快速測(cè)量環(huán)境溫度，并可以根據(jù)需要設(shè)定上下限 報(bào)警溫度。該系統(tǒng)擴(kuò)展性非常強(qiáng)，它可以在設(shè)計(jì)中加入時(shí)鐘芯片 DS1302 以獲取時(shí)間數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)處理同時(shí)顯示時(shí)間，并可以利用 AT24C16 芯片作為存儲(chǔ)器件，以此來(lái)對(duì)某些時(shí)間點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，利用鍵盤來(lái)進(jìn)行調(diào)時(shí)和溫度查詢，獲得的數(shù)據(jù)可以通過(guò) MAX232 芯片與計(jì)算機(jī)的 RS232 接口進(jìn)行串口通信，方便的采集和整理時(shí)間溫度數(shù)據(jù)。 89C51 單片機(jī)的介紹 89C51 單片機(jī)最初是由 Intel 公司開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的，但后來(lái) Intel 公司把 51 核的設(shè)計(jì)方案賣給了幾家大的電子設(shè)計(jì)生產(chǎn)商，譬如 SST、 Philip、 Atmel 等大公司。如是市面上出現(xiàn)了各式各樣的但均以 51 為內(nèi)核的單片機(jī)，倒是 Intel 公司自己的單片機(jī)卻顯得遜色了。這些各大電子生產(chǎn)商推出的單片機(jī)都兼容 51 指令、并在 51 的基礎(chǔ)上擴(kuò)展一些功能而內(nèi)部結(jié)構(gòu)是與 51 一致的。 89C51 有 40 個(gè)引腳， 4 個(gè) 8 位并行 I/O 口， 1 個(gè)全雙工異步串行口，同時(shí)內(nèi)含 5 個(gè)中斷源， 2 個(gè)優(yōu)先級(jí)， 2 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器。 89C51 的存儲(chǔ)器系統(tǒng)由 4K 的程序存儲(chǔ)器 (掩膜 ROM)，和 128B 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM)組成。 89C51 單片機(jī)的基本組成框圖見(jiàn)圖 21 圖 21 89C51 單 片機(jī)結(jié)構(gòu) 陜西國(guó)防學(xué)院電子工程系畢業(yè)論文 7 由圖 21 可見(jiàn)， 8051 單片機(jī)主要由以下幾部分組成： （ 1） CPU 系統(tǒng)： 8 位 CPU，含布爾處理器；時(shí)鐘電路；總線控制邏輯。 （ 2） 存儲(chǔ)器系統(tǒng)： 4K 字節(jié)的程序存儲(chǔ)器（ ROM/EPROM/Flash，可外擴(kuò)至 64KB）； 128字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM，可再外擴(kuò) 64KB）；特殊功能寄存器 SFR。 （ 3） I/O 口和其他功能單元： 4 個(gè)并行 I/O 口； 2 個(gè) 16 位定時(shí)計(jì)數(shù)器； 1 個(gè)全雙工異步串行口；中斷系統(tǒng)（ 5 個(gè)中斷源， 2 個(gè)優(yōu)先級(jí)）。 89C51單片機(jī)管腳圖 圖 22 89C51 單片機(jī)管腳圖 部分引腳說(shuō)明： （ 1） 時(shí)鐘電路引腳 XTAL1 和 XTAL2： XTAL2(18 腳 )：接外部晶體和微調(diào)電容的一端；在 8051 片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸出端，振蕩電路的頻率就是晶體固有頻率。若需采用外部時(shí)鐘電路時(shí)，該引腳輸入外部時(shí)鐘脈沖。要檢查 8051/8031 的振蕩電路是否正常工作，可用示波器查看 XTAL2 端是否有脈沖信號(hào)輸出。 XTAL1(19 腳 )：接外部晶體和微調(diào)電容的另一端；在片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸入端。在采用外部時(shí)鐘時(shí)，該引腳必須接地。 （ 2） 輸入 /輸出端口 P0/P1/P2/P3： 陜西國(guó)防學(xué)院電子工程系畢業(yè)論文 8 P0 口 (～ ， 39~32 腳 )： P0 口是一個(gè)漏極開(kāi)路的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口。作為漏極開(kāi)路的輸出端口，每位能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載。當(dāng) P0 口作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向口鎖存器 (地址 80H)寫入全 1,此時(shí) P0 口的全部引腳浮空，可作為高阻抗輸入。作輸入口使用時(shí)要先寫 1,這就是準(zhǔn)雙向口的含義。在 CPU 訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口分時(shí)提供低 8 位地址和 8 位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。在此期間， P0 口內(nèi)部上拉電阻有效。 P1 口 (～ ， 1~8 腳 )： P1 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位 準(zhǔn)雙向 I/O 口。 P1口每位能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載。在 P1 口作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向 P1 口鎖存地址(90H)寫入全 1,此時(shí) P1 口引腳由內(nèi)部上拉電阻拉成高電平。 P2 口 (～ ， 21~28 腳 )： P2 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口。 P口每位能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載。在訪問(wèn)片外 EPROM/RAM 時(shí)，它輸出高 8 位地址。 P3 口 (～ ， 10~17 腳 )： P3 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口。P3 口每位能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載。 P3 口與其它 I/O 端口有很大的區(qū)別，它的每個(gè)引腳都有第二功能，如下： ： (RXD)串行數(shù)據(jù)接收。 ： (RXD)串行數(shù)據(jù)發(fā)送。 ： (INT0)外部中斷 0 輸入。 ： (INT1)外部中斷 1 輸入。 ： (T0)定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 的外部計(jì)數(shù)輸入。 ： (T1)定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1 的外部計(jì)數(shù)輸入。 ： (WR)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通。 ： (RD)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通。 89C51單片機(jī)的中斷系統(tǒng) 89C51 系列單片機(jī)的中斷系統(tǒng)有 5 個(gè)中斷源， 2 個(gè)優(yōu)先級(jí)，可以實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷 服務(wù)嵌套。由片內(nèi)特殊功能寄存器中的中斷允許寄存器 IE 控制 CPU 是否響應(yīng)中斷請(qǐng)求；由中斷優(yōu)先級(jí)寄存器 IP 安排各中斷源的優(yōu)先級(jí)；同一優(yōu)先級(jí)內(nèi)各中斷同時(shí)提出中斷請(qǐng)求時(shí)，由內(nèi)部的查詢邏輯確定其響應(yīng)次序。 89C51單片機(jī)的定時(shí) /計(jì)數(shù)器