【導(dǎo)讀】總線技術(shù)的設(shè)計(jì)方案應(yīng)用于多路溫度采集系統(tǒng)中。方案采用了一種新型數(shù)字溫度傳感器。液晶顯示器LCD1602實(shí)時顯示不同方位的溫度變化。同時能夠通過設(shè)定的指令對溫度進(jìn)行監(jiān)控。溫度范圍則啟動報(bào)警系統(tǒng)，否則繼續(xù)從DS18B20讀取溫度。該系統(tǒng)具有實(shí)用性強(qiáng)、可靠。性高、測量精度高等特點(diǎn)。測溫范圍在－55℃～+125℃。

　　

【正文】 要求設(shè)定報(bào)警的上下限溫度（ －55℃ ～ +125℃可調(diào)）， AT89C51根據(jù)人工按鍵設(shè)定值與當(dāng)前溫度值進(jìn)行比較，若當(dāng)前溫度值高于或低于設(shè)定值則均報(bào)警電路反應(yīng)，有效的實(shí)施監(jiān)控 。 數(shù)據(jù)采集及算法轉(zhuǎn)化框圖如圖 16 基于 AT89C51 單片機(jī)為核心的多路溫度采集系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 23 圖 16 DS18B20 工作流程圖 DS18B20 可直接將被測溫度轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號，供單片機(jī)處理，通過對DS18B20 編程可以實(shí)現(xiàn) 9～ 12 位的溫度讀數(shù)，并可分別在 和 750ms 內(nèi)完成9位和 12 位的數(shù)字量。其測溫范圍 55℃ ～ +125℃，最大分辨 率為 ℃，在10℃ ～ +85℃范圍內(nèi)其測溫準(zhǔn)確度為177。 ℃。 DS18B20 采用一線總線的傳輸?shù)男问娇梢灾苯影褦?shù)字量和 51 單片機(jī)（本設(shè)計(jì)使用 AT89C51單片機(jī)）進(jìn)行通信譯碼。 程序開始初始化，再經(jīng) DS18B20， ROM 操作指令識別判斷，再進(jìn)行存儲操作指令，轉(zhuǎn)化處理，讀取當(dāng)前溫度值。 根據(jù)上邊所畫的流程圖可以用 C語言編寫出對應(yīng)的 源 程序如附錄所示。 子程序設(shè)計(jì) 初始化 LCD1602 由于 1602 是一個慢速設(shè)備，所以在初始化時，首先執(zhí)行一段延時的程序，等待LCD1602，然后根 據(jù) 1602 使用手冊，初始化時，要對其進(jìn)行 3次寫顯示模式的設(shè)置，然后根據(jù)需要、開顯示、開光標(biāo)、清屏，即可完成對 LCD1602 的初始化。如圖 17所示。 圖 17 初始化 LCD流程圖 按鍵掃描 對鍵盤掃描的編程采用線翻轉(zhuǎn)法實(shí)現(xiàn)，分為兩步： 將列線作為輸出線，行線作為輸入線。置輸出先全部為 0，此時行線中呈低電平 0 的為按鍵所在行，如果全都不是 0，則沒有按鍵按下； 將第一步反過來，即將行線作為輸出線，列線作為輸入線。置輸出線全部為 0，此時列線呈低電平 0的為按鍵所在的列。這樣就能得到按鍵 的具體位置。 基于 AT89C51 單片機(jī)為核心的多路溫度采集系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 24 按鍵 掃描子程序流程圖如圖 18所示。 圖 18鍵盤掃描子程序 溫度的設(shè)定子程序 通過 LCD液晶顯示設(shè)定值，使用鍵盤進(jìn)行高溫報(bào)警與低溫報(bào)警值的設(shè)定。 如圖19， 必須按照規(guī)定的格式進(jìn)行設(shè)置，否則出現(xiàn)亂碼。源程序見附錄。 圖 19 溫度設(shè)定的子程序流程圖 基于 AT89C51 單片機(jī)為核心的多路溫度采集系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 25 6 系統(tǒng)調(diào)試 及結(jié)果分析 測試環(huán)境及工具 測試溫度： 0~100 攝氏度。 測試儀器及軟件：數(shù)字萬用表，溫度計(jì) 0~100 攝氏度，串口調(diào)試助手。 測試方法 使 系統(tǒng)運(yùn)行，觀察系統(tǒng)硬件檢測是否正常（包括單片機(jī)最小系統(tǒng) ，按鍵 電路，顯示電路，溫度測試電路等）。觀察顯示數(shù)據(jù)是否相符合即可。 采用溫度傳感器和溫度計(jì)同時測量多點(diǎn)水溫變化情況 ，觀察 顯示電路是否正常。并記錄各點(diǎn)溫度值，與實(shí)際溫度值比較，得出系統(tǒng)的溫度指標(biāo)。 測試結(jié)果分析 在所設(shè)計(jì)的測控系統(tǒng)中，僅實(shí)現(xiàn)了對溫室溫度的有效測量， 還有其他各方面的和溫室環(huán)境有關(guān)的因素 沒有納入該系統(tǒng)，有待完善。 目前，本人 已經(jīng)基本完成了對溫室溫度的采集和顯示的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)制作，并對該裝置進(jìn)行了檢驗(yàn)，結(jié)果表明，基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。由于 本人的 經(jīng)驗(yàn)不足，技術(shù)水平有限， 因此 本文論述的還只是一個 基本 模型 ，實(shí)驗(yàn)過程中的實(shí)際實(shí)踐不多，如果要將該方案應(yīng)用于實(shí)際用途，還需要進(jìn)一步實(shí)踐調(diào)試。 7 結(jié) 論 通過分析對比各種不同的溫度傳感器，選定 DS18B20，這種單總線數(shù)字溫度傳感器的通信方式比較獨(dú)特，軟件編寫要求的比較新穎，特點(diǎn)突出。用其構(gòu)建的系統(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn)：硬件連線簡單，省去了使用模擬傳感器要進(jìn)行放大、 A/D轉(zhuǎn)換等工作，由于它的級聯(lián)功能，一條總線可掛接多個傳感器測量不同位置的溫度，根據(jù) DS18B20唯一的序號識別不同傳感器在各自位置的溫度。 需要注意的是 , 在系統(tǒng)安裝及工作之前應(yīng)將主機(jī)逐個與 DS1820 掛接 ,以 讀出其序列號。另外，由于 DS1820 單線通信功能是分時完成的 ,遵循嚴(yán)格的時隙概念 ,因此 , 系統(tǒng)對DS1820 和各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行 ,即 :初始化 DS1820 (發(fā)復(fù)位脈沖 )— 發(fā) ROM功能命令— 發(fā)存儲器操作命令 — 處理數(shù)據(jù)。 現(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，每一個自帶地址，大大減少了系統(tǒng)的電纜數(shù)，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾性。 通過調(diào)試成型系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了 DS18B20除了上述優(yōu)點(diǎn)外，還有一些缺點(diǎn)，如：簡單的硬件連接的代價(jià)是復(fù)雜的軟件時序， DS18B20在測量溫度的時候，靈敏度不夠高，溫度快速變化時無法迅 速顯示出其變化。通過一系列的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：由 DS18B20構(gòu)建的測溫小系統(tǒng)適用于環(huán)境溫度監(jiān)控，對溫度小變化較敏感；不適合應(yīng)用于要求實(shí)時性強(qiáng)、溫度跨度大的測溫方式。 基于 AT89C51 單片機(jī)為核心的多路溫度采集系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 26 致 謝 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，令我學(xué)到了很多東西受益匪淺，仿佛又經(jīng)歷了一次系統(tǒng)學(xué)習(xí)，在作畢業(yè)設(shè)計(jì)前，一直認(rèn)為沒有什么困難，但在實(shí)際運(yùn)作過程中才清楚地認(rèn)識到自己的不足和短練，端正了學(xué)習(xí)態(tài)度。 本設(shè)計(jì)能夠順利的完成得到了老師和同學(xué)大力支持和幫助，尤其是我的指導(dǎo)老師 周老師 ，在百忙之中抽出寶貴的時間，仔細(xì)耐心 的給 予了本人悉心地指導(dǎo) ，對我成功完成本次設(shè)計(jì)帶來了 很大的幫助。 在課題完成過程中，還得到了許多老師的指導(dǎo)和幫助，老師給我提供了很多思路與經(jīng)驗(yàn)，對我深入理解課題的有關(guān)知識與方法起到了重要作用。在此，我對這些給予幫助的老師也表示誠摯的謝意。 同時 在 和同學(xué)們之間的相互探討也使我獲益匪淺。在此，對他們表示由衷的感謝！ 最后 ，也非常感謝學(xué)習(xí)期間的授課老師和同學(xué)在學(xué)習(xí)中給我的教導(dǎo)和幫助，謝謝 ! 衷心的感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位專家、教授！ 由于本人水平有限，難免有考慮不足之處，所以懇請老師同學(xué)們批評指正。 參考文獻(xiàn) [1] 張鑫 . 單片機(jī)原理及應(yīng)用 [M]. 北京：電子工業(yè)出版社 , 2020 [2] 胡漢才 . 單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì) [M]. 北京 :清華大學(xué)出版社， 2020 [3] 忠梅 . 單片機(jī)的 C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì) [M]. 北京 :北京航空航天大學(xué)出版社， 1997 [4] 東耀，汪仁煌 . 數(shù)字溫度傳感器在倉庫溫度檢測系統(tǒng)的應(yīng)用 [J]. 傳感器世界， 2020（ 12）： 30 33. 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DS18B20 硬件連接及軟件編程 [J]. 傳感器世界， 2020（ 12）： 25 29 基于 AT89C51 單片機(jī)為核心的多路溫度采集系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 27 附 錄 原理圖 Q11KR112345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP313233343536373839VCC40AT89C51LaBaR3ledVCCled1VCC30PFC130pfC212Y1VCC12341234J1VCC1kR9D07D18D29D310D411D512D613D714RS4R/W5E6VLCD3VSS1VDD215 16LCD1602VCCVCC10KRP1VCCV1V1S11S12S13S14S15S16100R81234567891234567899PP0P1P2P3P4P5P6P7GNDP20P21P22P7P0P1P2P3P4P5P6P3.0P3.1VCC10uFC3VCC300RR7S10kR71P1.77VCCP0P1P2P3P4P5P6P7P22P21P22P19P19P18P17P18P17BT1F1VinVoutGNDLM7805電源電路VCC123DS18B20 1123DS18B20 2123DS18B20 3VCCVCCVCCVCCR41kR99溫度采集電路報(bào)警電路顯示電路 基于 AT89C51 單片機(jī)為核心的多路溫度采集系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 28 PCB 圖 源程序 //*主程序 include include include include define uint unsigned int define uchar unsigned char sbit sp=P3^7。 基于 AT89C51 單片機(jī)為核心的多路溫度采集系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 29 uchar flge_page=0。//頁面標(biāo)志位 uchar flag_a=0,flag_b=0,flag_c=0。 uint h_a,l_a,h_b,l_b,h_c,l_c。 //設(shè)定值 unsigned char temp_valuep[]={0,0,0,0}。 unsigned char temp_valuep1[]={0,0,0,0}。 void delay(unsigned int a) { while(a)。 } /*........顯示采集溫度值值 ......*/ void display(unsigned int data1,unsigned char addr) { temp_valuep[0]=data1/1000。 temp_valuep[1]=data1%1000/100。 temp_valuep[2]=data1%1000%100/10。 temp_valuep[3]=data1%1000%100%10。 if(data11000) //溫度值大于 100時，百位顯示 { w_cmd(addr)。 w_dat(temp_valuep[0]+48)。 w_cmd(addr+1)。 w_dat(temp_valuep[1]+48)。 w_cmd(addr+2)。 w_dat(temp_valuep[2]+48)。 w_cmd(addr+3)。 w_dat(0x2e)。 w_cmd(addr+4)。 w_dat(temp_valuep[3]+48)。 } else //溫度值小于 100時，百位不顯示 { w_cmd(addr)。 w_dat(20)。 w_cmd(addr+1)。 基于 AT89C51 單片機(jī)為核心的多路溫度采集系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 30 w_dat(temp_valuep[1]+48)。 w_cmd(addr+2)。 w_dat(temp_valuep[2]+48)。 w_cmd(addr+3)。 w_dat(0x2e)。 w_cmd(addr+4)。 w_dat(temp_valuep[3]+48)。 } } /*........顯示設(shè)定溫度值值 ......*/ void display_set(uint set_value,uchar addr) {