單片機控制高級溫度檢測器檢測

李偉杰

摘 要

隨著現代科技的發展數字智能化測溫自動檢測系統已經在我們生活各個領域被應廣泛用著，從而提高我們的生活質量，同時大大方便生活，慢慢地，傳統的溫度傳感器被數字自動控制測溫傳感器代替。本設計主要介紹基于單片機和DS18D20溫度傳感器組成的溫度檢測系統，可根據需要來設置系統的溫度限值，同時也設置溫度最大值和最小值來進行設置報警溫度從而達到系統自動報警的目的。

【關鍵詞】溫度傳感器 DS18B20 單片機

溫度，作為人的重要感官之一，將決定人的舒適度以及對智能家居的滿意度。因此，如何準確測出室內溫度，是作為智能家居為調節室內溫度和工業控制智能化的重要依據。智能溫度檢測已經普遍進入我們的日常生活和工作當中，甚至在科研中也有從單片機數字化控制技術，很多方面都從數字智能控制化方面發展。本次設計的系統具有高精度的讀數功能，更加方便，控制精準度更高，測溫的應用范圍更加廣泛，而且用數碼管當做顯示屏顯示，測出的溫度以數字顯示。這些在我們的日常生活、工作甚至到科研都可以使用。本次測溫系統是以AT89C52單片機作為主控芯片，DS18B20傳感器測溫，并且用4位陽極數碼管顯示測出的溫度數據。

1 單片機最小系統

1.1 晶振

晶振是單片機的“心臟”，是確保系統運行的基礎。晶振為單片機提供時鐘信號。

1.2 復位電路

復位電路是穩定單片機系統電路中不可或缺的一個部分，它有上電復位功能。單片機在啟動時需要使CPU及系統弄各部件處于初始狀態，并從初始狀態工作，這就要靠復位電路來實現。

2 方案論證

方案一：采用DS18B20溫度傳感器。DS18B20和其他的測溫元件對比，主要特點有：測溫范圍廣，測溫范圍為負55度到125度。在負10度到85度范圍誤差為0.5度。測溫精確精度最高可達0.0625度，最低精度達0.5度，掉電的情況下能夠保持初始設置的上下限溫度值，采用數碼管顯示其溫度值，方便于讀數。DS18B20是支持“一線總線”接口的溫度傳感器，從而減少了外部硬連接單片機的電路，使外部電路大大簡化。

方案二：采用SL616溫度傳感器。SL616是一種電壓輸出型四端元器件，共有八個引腳，分別由基準電壓，溫度傳感器、運算放大器電路組成。SL616將測量所得的溫度值經過運算放大器放大，再模數轉換傳給單片機做出內部的工作，但由于外圍硬件電路所需過多，造成硬件電路復雜，加上復雜的電路會產生一定的誤差，會對所測量的溫度值不精確。

通過方案一和方案二的對比，利用測溫精確度高、測溫范圍廣的DS18B20作為本系統溫度傳感器的采集器。

3 DS18B20數字溫度傳感器簡介

3.1 測溫介紹

DS18B20接收到溫度轉換的命令后，就會開始啟動轉換工作，而轉換結束后的溫度值就會以二進制補碼形式存儲在高速暫存存儲器里，最后在單片機進行運算處理。經過DS18B20溫度傳感器其內部編程，它可實現溫度的讀數。測量所得的溫度信息只需要通過單線接口從DS18B20接收或者發出。它與單片機的連接電路只需一根地線和信號線。讀程序，寫程序以及執行溫度變化不需要連接外部電源，可由數據線提供。利用單片機以及DS18B20溫度傳感器等元器件構成一個測溫系統，它與外圍電路連接簡單，抗干擾能力強，性能高和功耗低等優點。此溫度傳感器可在任何地點放置，從而進行高精度的溫度測量，特別適用于多地溫度測控系統。也正因為它的體積小微型化的優良特點，到目前為止，現在已被家居智能化以及工業控制上廣泛應用。

3.2 DS18B20的使用

溫度傳感器DS18B20在一根輸入輸出線上進行讀寫數據，它對數據位有著非常嚴格的時序要求。溫度傳感器DS18B20保證各個數據傳輸的正確性和完整性有著嚴格的通訊協議。此協議定義了三種信號時序，分別為初始化時序，讀時序和寫時序。而這三種的時序將主機與單總線器件分別作為主設備和從設備。主機主動啟動寫時序開始后就完成命令和數據的傳輸，在執行寫命令時，主機啟動讀時序后完成讀時序和數據的接收，單總線器件就會回送數據。

4 DS18B20的應用

本設計系統是以AT89C52單片機作為系統的主控芯片，DS18B20溫度傳感器測量溫度，4位共陽極數碼管作為顯示器。系統包含了硬件和軟件兩大部分，硬件部分有：DS18B20溫度傳感器、數碼管顯示、自動化控制和報警的設計；單片機、DS18B20傳感器結合數碼管的是用，方便簡易操作，可以實現一秒鐘一刷新，蜂鳴器以設計時設置的溫度限值實時作出報警指示。

軟件主要是系統程序的設計，其中有設計鍵盤管理程序、設計控制程序、設計顯示程序和設計溫度報警程序。設計的程序需要與硬件結合來調試，初始的溫度值可以實現根據實際情況來設置和調節，來實時顯示溫度，當DS18B20溫度傳感器達到初始設定的溫度限值時，指示燈會亮二蜂鳴器會作出報警指示。另外當溫度傳感器達到某一限值時，就進行相應的散熱或加熱的系統電路工作，以滿足溫度平衡的條件。

本次設計的系統可以應用于日常生活的各方面：比如電飯鍋、溫濕度計、體溫計、電水壺，凈室的測溫等，甚至在農業方面也有應用，農業大棚的測溫、機房的測溫，同時也應用于控制各個領域數字化設備的測溫。數字化的智能溫度傳感器對我們生活的各個方面有很大的利用價值，也大大地方便和豐富我們的生活。

5 結束語

本系統主要是DS18B20溫度傳感器、AT89C52單片機和數碼管結合C語言編程進行設計來實現功能，因此本人通過查閱大量的相關資料來了解本設計系統相關元器件的知識，然后進行繪制圖，編制程序，仿真調試，硬件焊接與系統調試。雖然這一過程由初始再到最后花了大量的精力與時間，但是使我收獲頗受受益匪淺。使我對AT89C52單片機和DS18B20的知識和應用更全面的了解，同時提升了自己獨立思考和動手處理問題的能力。

參考文獻

[1]王海寧.基于單片機的溫度控制系統的研究[D].合肥工業大學，2008.

[2]吳健，侯文，鄭賓.基于STC89C52單片機的溫度控制系統[J].電腦知識與技術，2011（04）.