研究与探索 RESEARCH & EXPLORE 编辑｜姜菁｜E-mail:zhiyezazhi@163.com 实践与探索 基于单片机八路温度巡检系统设计 文/郭 伟 潘 巍 温度是工业农业生产中常见的工艺参数之一，许多产 GND VCC VCC 品对温度范围要求严格，对温度的控制好坏直接影响产品 的质量。因此，在工农业生产中，对温度不仅要不断地测 量，而且要进行控制。特别是遇到温度超过我们设定的温 度时，系统还会以报警的方式通知我们。目前市场上普遍 存在的温度检测仪器大都是单点测量，同时还有温度信息 传递不及时、精度不够的缺点，不利于工业控制者根据温 度变化及时做出决定。在这样的形势下，开发一种能够同 时测量多点，并且实时性高、精度高，能够综合处理多点 温度信息的测量系统就很有必要。 本文介绍了一种以单片机为基础，采用高分辨率智能 LCD1602 GND VCC VL RS RW E D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 BLA BLK 1 2 3 4 5 56 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1K VCC GND 10K*8 26 27 28 39 38 37 36 35 34 33 32 31 9 P2.5 P2.6 P2.7 P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA RST VCC 1UF 4K7 GND 4K7*8 3 C C V D0 I d G GND DS18B20*8 2 P3.7 P3.6 P3.5 P3.4 P3.3 P3.2 P3.1 P3.0 17 16 15 14 13 12 11 10 KTAL1 19 30P 12MHZ GND NTAL2 18 30P 温度传感器而制作的八路温度巡检系统，可通过LCD液晶 图2 温度测量及液晶显示电路图 显示器显示温度和路数，当温度高于设定值时，执行报警 AT89S52是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机， 程序。 一、系统总体设计原理及方案 片内含8k Bytes ISP(in-system programmable)的可反复 擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公 司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51 系统的硬件原理框图如图1所示。该温度巡检系统 指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央 主要由控制模块、显示模块、测温模块组成。测温范围 处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的 为-25℃～125℃，该系统启动时，8路温度传感器把检测到 AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解 的温度送入单片机AT89S52，与温度设定值比较，经过控制 决方案。 后，输出控制信号，显示在1602液晶电路里，该电路能显示 美国Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS1820 当前环境温度。当实际温度超过限制值时报警电路报警。 是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器，在 8路温度传感器 AT89S52 单 片 机 报 警 电路 其内部使用了在板（ON-B0ARD）专利技术。全部传感 元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。一 线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器 显示电路 网络，为测量系统的构建引入全新概念。现在，新一代的 图1 系统总体结构图 DS18B20体积更小、更经济、更灵活。使你可以充分发挥 二、系统硬件电路的设计 “一线总线”的优点。 在传统的模拟信号远距离温度测量系统中，需要很好 1.温度测量及液晶显示电路设计 八路温度巡检仪由8个DSl8B20组成，显示器采用 地解决引线误差补偿问题、多点测量切换误差问题和放大 电路零点漂移误差问题等技术问题，才能够达到较高的测 LCDl602液晶显示模块，它是一种可编程的器件。本系统 量精度。另外一般监控现场的电磁环境都非常恶劣，各种 可以定时循环检测并通过LCDl602显示8路的温度和路数。 干扰信号较强，模拟温度信号容易受到干扰而产生测量误 温度测量及液晶显示电路如图2。 差，影响测量精度。因此，在温度测量系统中，采用抗干 OCCUPATION 2011 1 181 

实践与探索 RESEARCH & EXPLORE 研究与探索 编辑｜姜菁｜E-mail:zhiyezazhi@163.com 组。这些LCM虽然显示字数各不相同，但是都具有相同的 等待1S（DS18B20温度转换时间最大750ms NO 是否接入 DS18B20 Yes 跳过ROM匹配 发出温度转换命令 跳过ROM匹配 发出读温度指令 将 温 度 低 位 ， 高 位 从 DA18B20写入寄存器 用单总线，通过查询序 列号依次读取，程序就 非常复杂，而且速度会 大大减慢，所以将位寻 址扩展为字节寻址，比 如： #define DQ P3； DQ=Ox00；DQ=0xff 即可一次输出或输 入8个位数据，从而达 到同步读取的目的。 扰能力强的新型数字温度传感器是解决这些问题的最有效 方案，新型数字温度传感器DS18B20具有体积更小、精度 更高、适用电压更宽、采用一线总线、可组网等优点，在 实际应用中取得了良好的测温效果。 字符型点阵式LCD液晶显示屏：LCD的应用很广泛， 简单如手表上的液晶显示屏，仪表仪器上的液晶显示器或 者是电脑笔记本上的液晶显示器，都使用了LCD。在一般 的办公设备上也很常见，如传真机、复印机以及一些娱乐 器材玩具等也常常见到LCD的足迹。本系统要用的LCD为 字符型点阵式LCD模块（liquid crystal display module， LCM），或者是字符型LCD。目前市面上常用的有16字× 1行，16字×2行，20字×2行和40字×2行等的字符模块 输入输出界面。本系统用的是1602液晶。 2.报警电路 本系统的报警电路由扬声器电路及LED警报灯电路组 成，报警电路的原理为，系统检测到所检温度值高于某个 值时，算法中进入报警子程序，向红色LED输出循环的高 低电平，造成闪烁的效果，闪烁的间隔由算法中的迟时子 程序决定。同时调用报警扬声器子程序，向扬声器输出一 定规率的高低电平信号组成的报警音（图3）。 LS Q4 NPN R11 4.7K 1N1 APEAKER VCC+5V 图3 报警电路 开始 调用LCD1602初始化子程 三、系统软件设计 1.软件设计说明 对于一支DS18B20，要输出或输入各类数据时，可以 采用位寻址，比如 sbit DQ=Pa 3；DQ=0；DQ=1 而对于8支DS18B20，如果还采用位寻址的方法，采 调用处理温度BCD码子程序 采用上述方法一次 1602显示 访问下一通道SS18B20 图5 测量程序框图 读取8支DS18B20的时 间不超过1s，但读取的 数据在RAM 中不是顺 序排列的。必须用软件 合成处理，才能得到所需的温度值。如表1所示，纵向排列 的是存放每次读取数据的Bur，而横向才是需要的温度值， 此时设计一个将纵向数据转为横向温度的程序，连续执行 两次，就可以将DS18B2O的高、低字节全部合成标准的温 度数据（表1）。 表1 温度数据采集存储对照 Uuf[7] Uuf[6] Uuf[5] Uuf[4] Uuf[3] Uuf[2] Uuf[1] Uuf[0] D0.7 D0.6 D0.5 D0.4 D0.3 D0.2 D0.1 D0.0 D1.7 D1.6 D1.5 D1.4 D1.3 D1.2 D1.1 D1.0 D2.7 D2.6 D2.5 D2.4 D2.3 D2.2 D2.1 D2.0 D3.7 D3.6 D3.5 D3.4 D3.3 D3.2 D3.1 D3.0 D4.7 D4.6 D4.5 D4.4 D4.3 D4.2 D4.1 D4.0 D5.7 D5.6 D5.5 D5.4 D5.3 D5.2 D5.1 D5.0 D6.7 D6.6 D6.5 D6.4 D6.3 D6.2 D6.1 D6.0 D7.7 D7.6 D7.5 D7.4 D7.3 D7.2 D7.1 D7.0 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 2.系统软件流程图 主程序执行流程如图4所示，主程序先对各DS18B2O 进行初始化，然后重复调用写命令和读数据模块，最后将 数据处理后送1602显示。 通道lDSl8B20访问子程序如图5(其他7个通道程序相 依次检测通道1-8是否接入DS18B20置位相应标志位 同) 依次访问已接入DS18B20并显示各 通道温度数值 总之，温度传感器DS18B20转化温度的方法非常简 洁且精度高，测试范围广，单片机AT89S52体积小、抗干 扰能力强、价格低廉、对环境要求不高， 我们已成功地将 DS18B20应用于所开发的多点温度测试系统中，测温精度 满足要求，这种温度测量系统能广泛地应用于各种场合， 具有实际的应用价值。 图4 主程序流程图 （作者单位：广东韶关大江南输变电工程有限公司） 182 OCCUPATION 2011 1