基于单片机的测温系统

基于单片机的测温系统

赵鹏

赵鹏（陕西国防工业职业技术学院）

摘要：本系统以AT89c51单片机为核心控制器件，使用DS18B20作为数字温度采集端。系统由温度采样模块、单片机控制模块、总线驱动模块、LED显示模块等四个模块组成，具有电路结构较为简单，反应速度灵敏、温度测量精度较高的特点。

关键词：AT89c51DS18B20LED显示

1概述

温度参数不能直接测量，一般只能根据物质的某些特性值与温度之间的关系，实现间接测量。比较常见的测温原理有①应用热膨胀原理测温②应用压力随温度变化的原理测温③应用热阻效应测温④应用热电效应测温等等。随着电子技术的不断发展，要求测温系统电路稳定、反应速度快、测量温度精度高。学生在学习制作时有一定的难度，对于一般的单片机系统设计教学环节难以实现学生对于单片机知识的融会贯通。采用DS18B20数字测温传感器是DALLAS公司生产的1－Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，使用十分方便。

2DS18B20的特点

2.1只要求一个端口即可实现通信。

2.2在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。

2.3实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。

2.4测量温度范围在－55℃到＋125℃之间。

2.5数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。

2.6内部有温度上、下限告警设置。

3DS18B20的使用方法

由于DS18B20采用的是1－Wire总线协议方式，即在一根数据线实现数据的双向传输，而对AT89C51单片机来说，硬件上并不支持单总线协议，因此，我们必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯片的访问。

由于DS18B20是在一根I/O线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。DS18B20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据接收。数据和命令的传输都是低位在先。

4测温系统框架图

采用AT89C51为控制核心单元，使用DS18

B20数字温度传感器为温度采集模块；采用AT89C51与总线驱动器74HC245组成键盘控制和显示扫描系统，采用单片机串口通讯模式。使整个测温系统实现温度的控制及显示，提高系统的测温精度。

5系统设计原理图

该系统以单片机AT89c51为控制器，使用DS18B20为测温元件，通过总线驱动器74HC245组成测温精度较高的测温简易系统。

6测量实验数据

由测量实验数据可知。该测温系统电路结构简单，测温目的较容易实现，测量温度较为准确，易于提高学生的学习兴趣和动手能力。

参考文献：

[1]郑毛祥.单片机应用基础.北京：人民邮电出版社

[2]姚福安.电子电路设计与实践.山东：山东科学技术出版社

[3]江晓安.数字电子技术应用.西安：西安电子科技大学出版社

[4]阎石.数字电子技术基础.北京:高等教育出版社

[5]孙肖子.模拟电子技术基础.西安：西安电子科技大学出版社

[6]厉玉鸣.化工仪表及自动化.北京：化学工业出版社