基于单片机的远程多点温度测量系统设计研究

基于单片机的远程多点温度测量系统设计研究
多点温度实时测量应用广泛，但如果采用人工方法测量
费时费力，且检测实时性不强，容易造成疏失。

为此，笔者设计
了一款基于单片机的高效多点测温系统，该系统以单片机与
多个 DS18B20 温度传感器进行通信采集温度信号，实时显示
多点温度，还能通过ＲS485 总线上传到远程终端。

采用该系
统测量多点温度可以提高温度测量的实时和自动化程度，降
低人工成本，节约资源，提高劳动生产效率。

1系统总体设计
多点温度测量系统由数据采集电路、单片机数据处理电
路、数据通信电路、控制驱动电路和人机交互电路 5 部分组
成，结构如图 1 所示。

图1多点温度测量系统原理示意
2硬件系统设计
2． 1 单片机选择出于性能、成本等方面的考虑，该系统采
用台湾宏晶公司的 STC89C52 单片机。

它是一款与经典的
MCS － 51 单片机的指令系统和引脚兼容的低功耗、具有
8K 可在线编程 Flash 存储器的高性能单片机。

其典型参数如下:
512 字节ＲAM，4 个 8 位 I /O 口线，看门狗定时器，内置 MAX810
复位电路，3 个 16 位定时器 /计数器，4 个外部中断，全双工串
行口。

工作电压 3． 3 ～ 5． 5 V，工作频率
0 ～ 40 MHz［1］。

2． 2 温度传感电路温度传感器采用美国 DALLAS 公司的单
一总线数字式温度传感器 DS18B20。

它不像传统的模拟式温
度传感器需要 AD 转换，直接输出数字温度测量信号，电路
设计简单。

除此之外，每个 DS18B20 都有一个独一无二的序
列号，方便识别。

在多点测温应用中，还可以在一根通
信线路上挂载多个 DS18B20 传感器，省去了大量的线束，十
分方便。

温度传感电路原理示意见图 2。

虽然 STC89C52 单片机有 32 个 IO 口引脚，但是为了
减少传感器和单片机间引线的数量，在该设计中把所有的
DS18B20 都接在引脚 P2． 0 上。

在供电上，虽然有寄生模式，
可以省掉电源线，但是单片机的 IO 口驱动能力有限，所以这
里采用外部供电模式，增加了系统的稳定性。

除此之外，总线
选用双绞线带屏蔽电缆，正常通信距离可达 150 m，当采用每
米绞合次数更多的双绞线带屏蔽电缆时，正常通信距离可进
一步加长［2］。

图2温度传感电路原理示意
2． 3 人机交互电路人机交互模块包括显示电路和报警电
路。

显示电路用于显示检测到的温度和系统工作状态等信
息; 报警电路用于发出警报声，方便操作人员处理异常事件。

显示电路采用 2 位 8 段共阳极数码管，动态扫描显示方
式，由 P1 口输出字型码，由 P3． 6、P3． 7 输出的高低电平驱动
开关管，使开关管处于导通或截止状态来实现 2 位数码管轮
流动态显示。

系统显示电路如图 3 所示。

为了提醒操作人员及时处理某些异常情况，系统设计了
声音报警电路。

该报警电路由 P3． 5 口驱动开关管以一定的
频率导通截止，使蜂鸣器发出警报声。

2． 4 通信电路系统与上位机之间传输数据通过ＲS － 485
串行通信方式，驱动器采用 MAX485 芯片。

ＲS － 485 的信
号传输采用两线间的电压差来表示逻辑 1 和逻辑 0，所以
它的干扰抑制性极好，又因为它的阻抗低，无接地问题，所
以传输距离可达 1 200 m 左右，传输速率可达 10 Mbps，
支持多点串行通信。

通信电路原理示意见图 4。

8350 安徽农业科学
2013 年
序组成。

主要功能是根据温度传感器 DB18B20 的操作时序
要求完成设置和读取传感器温度数据，并完成温度数值的数 码管动态显示以及超温报警等
［3］。

单片机程序流程图如图 5
所示。

图 3 人机交互电路原理示意
图 5 程序流程示意
4 结语
该研究设计了一款基于单片机的远程多点测温系统，该 系统利用单总线上的多个 DS18B20 数字温度传感器测量现 场温度，并完成超温报警，通过 ＲS － 485 总线上传温度测量 信息等功能。

它具有测量误差小、测量速度快、可靠性较高、 安装组网方便等优点，在实际测试中已证明具有较好的使用 效果，具有广泛的应用前景。

参考文献
图 4
通信电路原理示意
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到一种真正的信息共享。

构建一个方便有效的植物保护信
息平台成为我国促进植物保护事业发展的有效方法。

总之，植物保护信息化技术管理系统是一项利国利民的
高新技术，它将成为我国农业现代化发展的重要途径之一，
有着广阔的应用前景，在我国人口多、耕地少的特殊情况下，
加强植物保护信息化技术管理系统研究开发与应用有着重
要和深远的意义。

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