【正文】 數(shù)為 0時， 停止溫度寄存器值的累 加，此時溫度 寄存器中的 7 數(shù)值即為所測目標(biāo)的 溫度。 溫度寄 存器 與 計 數(shù)器 1 被 預(yù)置 在 55℃所對 應(yīng)的 一個基數(shù)值。圖中 低溫度系數(shù)晶振 用于產(chǎn)生脈沖信號送 給計數(shù)器 1，它的振蕩頻率受溫度 的影響很小，可以近似認(rèn)為產(chǎn)生的是固定頻率的脈沖。 （ 3） IC 集成溫度傳感器 ， 全數(shù)字化讀取，必須配合單片機使用，可以連接成網(wǎng)絡(luò)使用，三線即可讀取溫度，電源、地、數(shù)據(jù) [7]。熱電阻大都由純金屬材料制成 。 （ 2） 熱 電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。 熱電偶測溫基本原理 是 將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo) 體 A 和 B 焊接 起 來，構(gòu)成一個閉合回路， 當(dāng)導(dǎo) 體 A和 B的兩個執(zhí)著點 1和 2之間存在 溫差時，兩者之間便產(chǎn)生電動勢 ， 因而在回路中形成一個大小的電 流 ， 這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。非接 觸式儀表測溫是通過熱輻射原理來測量溫度的，測溫元件不需與被測 物體 接觸，測溫范圍廣，不受測溫上限的限制，也不會破壞被測物體的溫度場，反應(yīng)速度一般也比較快 ； 但受到物體的發(fā)射率、測量距離、煙塵和水氣等外界因素的影響，其測量誤差較大。溫度只能通過物體隨溫 度變化的某些特性來間接測量 ， 溫度測量儀 表按測溫方式可分為 非接觸式 和 接觸式。 同時，以 MCS51 技術(shù)核心為主導(dǎo)的單片機已成為許多 廠家、 電氣公司競相選用的對象 ，并以此為基準(zhǔn)，推出許 多與 MCS51 有極 好兼容性的 CHMOS 單片機 ，同時增加了一些新的功能，而且 AT89S52 單片機 有 其獨特的特點，可以支持在線編程， 考慮到成本及自己熟悉程度的問題，本設(shè) 計采 用 AT89S52單 片機 [6]。 AT 系列的 單片機 是最早進入中國的單片機，人們對它在熟悉不過了，再加上我國各方人士的努力，創(chuàng)造了不少適合我們使用的開發(fā)工具。 89S52 單片機本身的電源電 壓是 5V， 有 兩種低功 耗方式：待機方式和掉電方式。 AT89S52 單片機 ATMEL公司 的 AT89系 列 8位 5單片機 ， 它廣泛應(yīng)用于工業(yè)測控系統(tǒng)之中。它的 中斷 系統(tǒng)支持 10 個中斷向量及 10 余個中斷源 ， 片內(nèi) 具有 靜態(tài)RAM 和多 功 能的 I/O 口，并且其 ROM 的 尋址能力較強 ，同時它 所具有的獨特的 乘法運算指令和內(nèi)積運算指令 為其應(yīng)用添加 了不少色彩 ， 使得 該類型 單片機 在 一些 復(fù)雜的數(shù)字信號處理 中很有優(yōu)勢 。 這一系列的單片機 有以下特點：體積小 ， 集成度高 ， 可靠性好易于擴展。 單片機的選擇 凌陽單片機 隨著單片 機功能集成化的發(fā)展， 單片機的應(yīng)用范圍也逐漸地由傳統(tǒng)簡單功能的控制，擴展成過程控制 、 數(shù)字信號處 理（ DSP， Digital Signal Processing） 以及 數(shù)據(jù) 分析 等 領(lǐng)域。 它的顯示效果相比數(shù)碼 管來講就優(yōu)越的多， 但是 液晶顯示常用于精密儀器儀表，而且編程復(fù)雜， 價格 5 上也貴了許多。 方案二：采 用 LCD 液晶顯示器 進行 顯 示。 顯示器的選擇 方案一：采用傳統(tǒng)的七段 數(shù)碼 LED 顯 示器 。 這樣 ， 使 用 DS18B20來進行溫度的測量就大大簡化了測溫電路的難度并且 體積也不大 ， 總體電路 顯得更加 簡潔 ， 在 搭建電路和焊接電路 也更 快 ， 而且集成塊的使用 ，能 有效地避免外界的干擾 ， 提高測量電路的精確度 ， 所以集成芯片的使用將成為電路發(fā)展的一種趨勢 [3,4]。 該系列溫度精度高 ，只需要一個 I/O口就能驅(qū)動， 不需要將溫度傳感器的輸出信號接 到 A/D 轉(zhuǎn)換 器上，可以直接讀出被測溫度值， 這樣可以 省去 很多傳統(tǒng)的 外圍電路 。 另外 ， 這種測溫裝置的一根線上只能掛一個傳感器 ， 不能進行多點測量 ， 即使能實現(xiàn) ， 也要用到復(fù)雜的算法 ， 一定程度上也增加了軟件實現(xiàn)的難度 。 而且在溫度測量系統(tǒng)中 ， 采用單片溫度傳感器 ， 比如 AD590，LM35等 。 此方案的硬件電路過于繁瑣，不可取。 這樣 ， 由于各種因素會造成檢測系統(tǒng)較大的偏差 ，因此 溫度 檢測系統(tǒng) 設(shè)計的關(guān)鍵在于溫度傳感器 的選擇。 4 第 2 章 系統(tǒng)方案 論證與比較 溫度傳感器的選擇 溫度檢測系統(tǒng)有 其 共同的特點 ： 測量點多 、 環(huán)境復(fù)雜 、 布線分散 、 現(xiàn)場離監(jiān)控室遠(yuǎn)等 。第七章 是系統(tǒng)的仿真 及硬件電路焊接與調(diào)試，介紹了仿真結(jié)果及調(diào)試所遇到的問題。第五章則是溫度檢測系統(tǒng) 的硬件設(shè)計，主要包括各關(guān)鍵部位的電路設(shè)計。在第三章則對溫度檢測的基本原理進行下簡單的介紹，并針對本設(shè)計所采用的 DS18B20的工作原理進行下介紹。在第一章中主要介紹當(dāng)前溫度檢測技術(shù)的背景及其意義，討論下該技術(shù)未來的發(fā)展趨勢。同時單片機還需要進行 溫度 值 的判斷 ，看 是否超越所設(shè)置的溫度上下 限 ，若低于或高于所設(shè) 定的 溫度，單片機將發(fā)出信號使蜂鳴器 報警 并有相應(yīng)的指示燈亮 。數(shù)碼管的顯示采用動態(tài)掃描的方式，為了增強數(shù)碼管的顯示效果并對單片機 3 的 P0口進行上拉，并用 PNP 型的三極管來驅(qū)動數(shù)碼管。 該系統(tǒng)的 溫度信號由數(shù)字溫度傳感器 DS18B20采集，并以數(shù)字信 號的方式傳送給單片機。 研究設(shè)計的主要內(nèi)容 本文主要講 述了一個基于 AT89S52單片機 的溫度檢測系統(tǒng)。新產(chǎn)品不僅要具有檢測功能，又要具有判斷和指令等多功能，采用微機向智能化方向發(fā)展。所以在未來測量溫度的范圍會有所擴大，比如在超高溫的測量。 （ 4） 擴展檢測范圍 。 （ 3） 新產(chǎn)品的開發(fā) 。 （ 2） 擴大測溫對象 。 通過對以上溫度檢測新技術(shù)的概述可以看出， 未來 溫度檢測 技術(shù) 的發(fā)展趨勢 主要表現(xiàn)在下面幾個 方面： （ 1） 加強新原理、新材料、新加工工藝的開發(fā)。它是利用在不同溫度下，溫度與控制電壓成線性關(guān)系的原理制成的。 （ 6） 采用 光纖溫度檢 測器 ，這種 是目前光纖傳感器中發(fā)展較快的一種 ， 它是利用雙折射光纖的傳輸光信號滯后量隨溫度變化的原理 而 制成的雙折射光纖溫度檢測器，檢測精度在 ? 1℃ 以內(nèi)，測溫范圍可以從絕對 0℃ 到 2022℃ 。 這種檢測器精度極高，是一種性能十分良好的溫度檢測器。其特點如下： ① 感溫元件的阻值幾乎不影響測量精確度； 2 ② 輸出噪聲電壓大小與溫度是比例關(guān)系 ； ③ 不受壓力影響 ； 因此，它是可以直接讀出絕對溫度值而不受材料和環(huán)境條件限制的溫度檢測器。它可以自動補償石英晶片的非線性，測量精度較高，一般可檢測到 ℃ 。 （ 3） 石英晶體溫度檢測器 。半導(dǎo)體的電阻溫度系數(shù)比金屬大 l～ 2個數(shù)量級，二極管和三極管的 PN 結(jié)電壓 、 電容對溫度靈敏度很高。目前，國內(nèi) 在這方面也開始了生產(chǎn)。該元件 是 利用硅晶體管 的 基極 與 發(fā)射極 之間 電壓與溫度 的關(guān)系 (即半導(dǎo)體 PN 結(jié)的溫度特性 )進行溫度檢測 。 國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀 在當(dāng)今時代 ， 溫度檢測技術(shù) 日新月異 ， 許多 新的 溫度檢測 的 技術(shù) 不斷得到 開發(fā) ， 并且 取得了 很大的進展。隨著單片機技術(shù) 的日益成熟 ，通過單片機對 溫度檢測 日益成為 自動控制領(lǐng)域的一個重要發(fā)展方向。 例如在 電力工程、食品加工、 冶金工業(yè)、 化工 生產(chǎn)造紙行業(yè) 和 機械制造等諸多領(lǐng)域中， 需要對各類 反應(yīng)爐、加熱爐和 熱處理爐 的 溫度進行測量并進行控制 ，尤其是 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，很多時候都需要對溫度進行嚴(yán)格的監(jiān)控，以保證 生產(chǎn)能 夠順利進行，從而產(chǎn)品的質(zhì)量才能得到有效 的保證 [1]。 Alarm III 目 錄 第 1 章 緒論 ................................................................................................................................................... 1 課題背景及意義 ......................................................................................................................... 1 國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀 ..................................................................................................................... 1 研究設(shè)計的主要內(nèi)容 ................................................................................................................. 2 第 2 章 系統(tǒng)方案論證與比較 ....................................................................................................................... 4 溫度傳感器的選擇 ..................................................................................................................... 4 顯示器的選擇 ............................................................................................................................. 4 單片機的選擇 ............................................................................................................................. 5 凌陽單片機 ....................................................................................................................... 5 AT89S52單片機 ................................................................................................................ 5 第 3 章 溫度測量的基本原理 ....................................................................................................................... 6 .................................................................................................................. 6 DS18B20的測溫原理 ...................................................................................... 6 第 4 章 主要芯片及技術(shù)介紹 ....................................................................................................................... 9 AT89S52單片機介紹 .................................................................................................................. 9 主要功能特性 ................................................................................................................... 9 各引腳功能及管腳電壓 ................................................................................................... 9 1WIRE總線技術(shù) ................................................................................................................ 13 單總線技術(shù)概述 ............................................................................................................. 13 單總線接口的硬件結(jié)構(gòu) .....................