【正文】 的前沿尖端產(chǎn)品，被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和生等領(lǐng)域，尤其是溫度傳感器，使用范圍廣，數(shù)量多，居各種傳感器之首。我們選用了美國DALLAS公司最新推出的DS18B20數(shù)字式溫度傳感器，DS18B20是DS1820的更新產(chǎn)品，它與傳統(tǒng)的熱敏電阻溫度傳感器不同，它能夠直接讀出被測溫度并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)9~12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。在很多智能化的溫度傳感器中，大多使用同步串行總線技術(shù)，如 （Philips）、SMBus Intel 、SPI Motorola 、 Microwire/Plus NSC 等串行總線協(xié)議,而DS18B20采用的是單線（1Wire）總線協(xié)議。其中，比較有代表性的數(shù)字溫度傳感器有DS18657DS1726635等。最后用RS232總線實現(xiàn)了測溫系統(tǒng)與PC機的通訊，實現(xiàn)了溫度的實時檢測與顯示。重點闡述了DS18B20的工作原理、指令系統(tǒng)、單片機與DS18B20之間的接口、數(shù)據(jù)傳遞、通信協(xié)議，建立了基于DS18B20的單點、多點溫度測量系統(tǒng)。而數(shù)字溫度傳感器更因適用于各種微處理器接口組成的自動溫度控制系統(tǒng)具有可以克服模擬傳感器與微處理器接口時需要信號調(diào)理電路和A/D轉(zhuǎn)換器的弊端等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、電子測溫計、醫(yī)療儀器等各種溫度控制系統(tǒng)中。可實現(xiàn)直接數(shù)字化輸出、測試及控制功能強、傳輸距離遠、抗干擾能力強、微型化、微功耗、可適配各種微控制器（MCU）或微型計算機進行數(shù)據(jù)處理及溫度控制。傳統(tǒng)的溫度檢測以熱敏電阻為溫度敏感元件，熱敏電阻成本低，但需要后續(xù)信號處理電路，而且熱敏電阻的可靠性相對較差，測量溫度的準(zhǔn)確度低，檢測系統(tǒng)的精度差。測量的目的就是要獲得被測對象的有關(guān)物理或化學(xué)性質(zhì)的信息，以便根據(jù)這些信息對被測對象進行評價或控制，完成這一功能的器件就我們稱之為傳感器。目前，國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、由集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展傳感器分類方法很多，常用的有2種一種是按被測的參數(shù)分，另一種是按變換原理來分。這種測溫方法精度比較高，并在一定程度上還可測量物體內(nèi)部的溫度分布，但對于運動的、熱容量比較小的、或?qū)Ω袦卦懈g作用的對象，這種方法將會產(chǎn)生很大的誤差。 傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器―熱電偶傳感器熱電偶傳感器是工業(yè)測量中應(yīng)用最廣泛的一種溫度傳感器，它與被測對象直接接觸，不受中間介質(zhì)的影響，具有較高的精確度；測量范圍廣，可從50℃1600℃進行連續(xù)測量，特殊的熱電偶如金鐵鎳鉻，最低可測到269℃，鎢錸最高可達2800℃。熱電偶就是利用這一效應(yīng)進行工作的。熱電偶兩端的熱電勢差可以用下式表示：Et E t E t0 式中：Et―熱電偶的熱電勢E t ―溫度為t時的熱電勢E t0 ―溫度為t0時的熱電勢當(dāng)參比端的溫度t0恒定時，熱電勢只于工作端的溫度有關(guān)，即Et f t 。模擬集成溫度傳感器的主要特點是功能單一 僅測量溫度 、測溫誤差小、價格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠、體積小、微功耗等，適合遠距離測溫、控測，不需要進行非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡單。圖3所示為溫度檢測及溫度補償電路圖。它是微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動測試技術(shù) ATE 的結(jié)晶。智能溫度傳感器的特點是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器 MCU ；并且它是在硬件的基礎(chǔ)上通過軟件來實現(xiàn)測試功能的，其智能化和諧也取決于軟件的開發(fā)水平。由美國DALLAS半導(dǎo)體公司新研制的DS1624型高分辨力智能溫度傳感器，能輸出13位二進制數(shù)據(jù)，℃，測溫精度為177。 增加測試功能溫度傳感器的測試功能也在不斷增強。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、待機模式，有的還增加了低溫極限擴展模式，操作非常簡便。 可靠性及安全性設(shè)計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。僅當(dāng)被測溫度連續(xù)超過上限或低于下限的次數(shù)達到或超過所設(shè)定的次數(shù)n n 1～4 時，才能觸發(fā)中斷端。這種系統(tǒng)具有完善的過熱保護功能，可用來監(jiān)控筆記本電腦和服務(wù)器中CPU及主電路的溫度。上述三重安全性保護措施已成為國際上設(shè)計溫控系統(tǒng)的新觀念。LM83型智能溫度傳感器則可隨4000V的靜電放電電壓。 虛擬溫度傳感器和網(wǎng)絡(luò)溫度傳感器 虛擬傳感器是基于傳感器硬件和計算機平臺、并通過軟件開發(fā)而成的。使用時，傳感器通過數(shù)據(jù)采集器接至計算機，首先從計算機輸入該傳感器的產(chǎn)品序列號，再從軟盤上讀出有關(guān)數(shù)據(jù)，然后自動完成對傳感器的檢查、傳感器參數(shù)的讀取、傳感器設(shè)置和記錄工作隨著工業(yè)生產(chǎn)效率的不斷提高，自動化水平與范圍的不斷擴大，對溫度傳感器的要求也越來越高，歸納起來有以下幾個方面：l?、擴展測溫范圍：目前工業(yè)常用的測溫范圍為200℃3000℃，隨著工業(yè)的發(fā)展，對超高溫、超低溫的測量要求越來越迫切，如在宇宙火箭技術(shù)中常常需要測量幾千度的高溫。發(fā)展新產(chǎn)品，滿足特殊需要：在溫度測量中，除了進一步擴展與完善管纜熱電偶、熱電阻，以及晶體管測溫元件、快速高靈敏度的普通熱電偶外，而且根據(jù)被測對象的環(huán)境，提出了許多特殊的要求。我國已研制出用微型機控制的熱電偶校驗裝置。原理框圖如下： ?? 方案三 此方案是在方案二的基礎(chǔ)上改進的，溫度信號的輸入處理過程與方案二是相同的，但方案三的系統(tǒng)控制器是由 PC機控制的，用鼠標(biāo)代替鍵盤，在主控端更直觀的觀察多路測量結(jié)果，并且可以在系統(tǒng)改變運行操作程序，框圖如下： ?? 方案在主控端更直觀的觀察多路測量結(jié)果，并且可以在系統(tǒng)改變運行操作程序綜上所述，方案三電路雖然與方案二類似，都較方案一調(diào)整方便、可兼顧的指標(biāo)多，方案三利用 PC機平臺實現(xiàn)軟件操作，在操作運行上更勝一籌，簡單明了，所以我選擇第種方案。C范圍內(nèi),精度為177。 2176。176。DS18B20的性能是新一代產(chǎn)品中最好的性能價格比也非常出色！ DS1822與 DS18B20軟件兼容，是DS18B20的簡化版本。 DS1820開辟了溫度傳感器技術(shù)的新概念。ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲在18B20的兩個8比特的RAM中，二進制中的前面5位是符號位，如果測得的溫度大于0，這5位為0，；如果溫度小于0，這5位為1。第六、七、八個字節(jié)用于內(nèi)部計算。R1和R0用來設(shè)置分辨率，如下表所示：（DS18B20出廠時被設(shè)置為12位）R1 R0 分辨率 溫度最大轉(zhuǎn)換時間 0 0 9位 0 1 10 位 ?ms 1 0 11位 375ms 1 1 12位 750ms DS18B20的通訊協(xié)議，主機控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對DS18B20進行預(yù)定的操作。AT8952 是一種低功耗、高性能的CMOS型 8位微型計算機。在掉電方式下，片內(nèi)振蕩器停止工作，由于時鐘被凍結(jié)，一切功能都停止，只有片內(nèi)RAM的內(nèi)容被保存，直到硬件復(fù)位才恢復(fù)正常工作。全部的工作軟件流程圖情況如下 主程序框圖 讀溫度子程序LED顯示子程序程序代碼：。用于保存讀出溫度的低字節(jié)TEMPER_H EQU 28H。位地址50H是字節(jié)2AH的最低位，用作是否檢測到DS18B20的標(biāo)志位KEYFLAG EQU 24H。個位小數(shù)D_BIT EQU 23H 。調(diào)用led顯示子程序 LCALL PASS。DS18B20復(fù)位初始化程序 INIT_1820: SETB NOP CLR MOV R0,2INIT0: MOV R1,250 DJNZ R1,$ DJNZ R0,INIT0 SETB NOP MOV R0, 15INIT1: JNB , INIT3 DJNZ R0, INIT1 LJMP INIT4INIT3: SETB FLAG1 LJMP INIT5INIT4: CLR FLAG1 LJMP INIT6INIT5: MOV R0, 120 DJNZ R0, $INIT6: SETB RET。LED顯示的子程序 DISPLAY: mov a, T_INTEGER mov b,10 div ab mov A_BIT,a mov b_bit, b MOV A, T_DF MOV R0, C_BIT MOV R2, 2 D0: MOV B, 10 MUL AB MOV B, 16 DIV AB MOV R0, A INC R0 MOV A, B DJNZ R2, D0。1ms延時 D1mS: MOV R7,250LOOP0: NOP NOP DJNZ R7,LOOP0 RET。 END DS18B20多點測溫系統(tǒng)的設(shè)計DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器，可以通過在單線上串接多個DS18B20來達到多點測溫和降低硬件復(fù)雜。當(dāng)主機需要對眾多在線18B20 的某一個進行操作時，首先要發(fā)出匹配ROM 命令 55H ，緊接著主機提供64 位序列 包括該18B20 的48 位序列號 ，之后的操作就是針對該18B20 的。由于采取公用的放大電路和A D 轉(zhuǎn)換器只能逐一轉(zhuǎn)換顯然通道數(shù)越多這種省時應(yīng)就越明顯。 　　 3 連接DS18B20的總線電纜是有長度限制的。因此，在用DS18B20進行長距離測溫系統(tǒng)設(shè)計時要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在0～20000b/s范圍內(nèi)的通信。 　　PC機一般使用8250或16550作為串行通訊的控制器，使用9針或25針的接插件將串行口的信號送出。 RS232硬件接口設(shè)計 硬件說明89S52 單片機通過串行通訊口與PC 機RS232 ?，F(xiàn)在的X軸位置Dim PlotNo As Long 39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。若通信端口號碼和現(xiàn)在的選擇一樣時就不必理會，直接跳出此子程序 If + 1 MSComm1mPort Then Exit Sub False 39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。將MSComm控件的參數(shù)設(shè)置好，并打開39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。設(shè)定通信參數(shù) True 39。 Exit SubErr：End Sub39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。單擊【開始檢測】按鈕后激活此事件39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。以下設(shè)定繪圖范圍， Xmin,Y X,YMin 0, 100 PlotNo, 0 2 39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。39。Private Sub Timer1_Timer Dim Buf$, ValueStr As Single, Pos1% Buf$ Buf$ + TimeDelay 2150 ValueStr Val Mid Buf, Pos1 + 1, 7 39。清除圖形 0, ValueStr 39。由上一次的位置畫至此點 Else NowX, ValueStr , RGB 0, 0, 255 39。時間延遲子程序，單位是毫秒 ms Dim TTamp。RS是欲等待的字符39。回看整個設(shè)計過程，雖然在設(shè)計過程中遇到過許多困難，但通過自己的不懈努力和指導(dǎo)老師的悉心指點，解決了大部分設(shè)計過程中碰到的各種困難，現(xiàn)已基本完成課題中的軟件設(shè)計、硬件規(guī)劃，整個系統(tǒng)的運行基本達到了預(yù)期目標(biāo)。通過對系統(tǒng)的分析、設(shè)計、編碼以及測試等各種環(huán)節(jié)使我提高了發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，并且對問題的觀察比以前更加敏銳了，考慮問題也更加全面了。致 謝深深感謝我的指導(dǎo)老師張麗老師，在畢業(yè)設(shè)計期間對我的悉心指導(dǎo)和親切關(guān)懷。[2]張俊謨編著， 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2000年6月。C to +125176。17