基于DS18B20多点无线温度采集系统设计

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基于DS18B20的多点温度测量系统设计

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基于DS18B20的温湿度采集系统设计

文章编号：１一１０钾（Ｄ）３００一Ｉ（８２１ｃ — １４（ＯＩ２
１引言
在目前的各种温湿度采集系统中，多点温湿度采集是其
Ｄ１￣）ＳＩ可采用外接电源或寄生供电方式。寄生供电方８
式是１一ｗｒ总线器件从数据线获得电能，可以省去电ｅ这样
超强抗干扰、高速、低功耗的单片机。其指令代码完全兼容传
片。电源供电范围３０５５。温度测量范围为一５＋．— ．Ｖ５℃ １￣。在一ｌ～５围内，２Ｃ５０８℃范 ℃ 测量精度为 ± ．分辨率为０ ℃，５
程控可调的０５～．２℃。具有独特的１ｉ．℃ ００５６一Ｗｒｅ总线接口，
收稿日：１— ４０期２００—１０
流为３Ｉ采用半双工通讯方式。它具有转换１Ｌ电平和０，０Ｔ
基金项目：南京工业职业技术学院院级基金资助项目ＲＤ在手持式粮库粮情测控管理仪中的应用”编号：ｏＹ０一一５ “ ＩＳ，Ｎ．Ｋ８１。
ห้องสมุดไป่ตู้
源线，用两根导线实现供电和数据传输。由于每个１ｉ一Ｗｒｅ总线器件有唯一的６位序列号作为标识（４地址）主机可搜索，连接到该总线上的所有器件，总线上的每一个器件进行访对问和控制。该传感器直接将被测量的温度转换为数字量并进行存储，接收到主机的“ 指令后，读” 以串行方式输出温度数据。与传统的热电偶、电阻等模拟量传感器相比，以省热敏可去通道切换、信号放大、／ＡＤ转换等，系统结构更加简单，使性

基于DS18B20的多路温度采集系统设计系统

湖南机电职业技术学院毕业设计课题名称基于DS18B20的多路温度采集系统设计院系电气工程学院学生姓名禹涛专业机电一体化班级机电1202指导老师朱光耀评阅老师2014年10月23日目录毕业设计（论文）任务书............................................... - 2 -- 0 -毕业设计（论文）进度计划表........................................... - 3 - 摘要............................................................... - 4 -1 绪论.............................................................. - 5 -1.1 课题研究的背景和意义....................................... - 5 -1.2 本设计的主要要求........................................... - 5 -2 系统方案设计与选型................................................ - 6 -3 主要硬件介绍...................................................... - 6 -3.1 DS18B20 .................................................... - 6 -3.2 AT89C51 ................................................... - 10 -3.3 LCD1602 ................................................... - 10 -3.4 DS1302 .................................................... - 11 -3.5 24C02C .................................................... - 11 -4 软件介绍......................................................... - 12 -4.1 Proteus ................................................... - 12 -4.2 Keil ...................................................... - 12 -5 硬件设计......................................................... - 12 -5.1温度采集电路................................................ - 13 -5.2 单片机最小系统............................................ - 14 -5.3 按键输入电路.............................................. - 14 -5.4 报警电路.................................................. - 15 -5.5 LCD显示电路............................................... - 15 -5.6 24C02存储电路............................................. - 16 -5.7 DS1302时钟电路............................................ - 17 -5.8 串行通讯电路.............................................. - 18 -6 软件设计......................................................... - 18 -6.1 功能概述.................................................. - 18 -6.2 系统软件流程图............................................ - 19 -7 实验结果......................................................... - 19 -7.1 温度显示仿真.............................................. - 19 -7.2 温度存储与串行通讯........................................ - 20 -总结............................................................. - 21 - 参考文献......................................................... - 22 - 致谢............................................................... - 23 - 附录A 电路原理图.................................................. - 24 - 附录B 主要程序.................................................... - 25 -- 1 -毕业设计（论文）任务书题目：基于DS18B20的多路温度采集系统设计任务与要求：以MCS-51系列单片机为处理器，利用数字式测温仪DS18B20实现对4路温度检测；利用显示装置显示4路温度，并能实现温度超限报警，便于送到计算机处理系统，进行必要的控制，主要技术指标有：1、采集路数，4路；2、测温精度较高，达0.10C；3、采样时间，每隔一秒采样一次；4、可以通过键盘设置系统参数，用四行汉字显示温度；5、温度可存储。

基于单片机的无线多路数据(温度)采集系统的设计与实现( )

前言 (3)1 总体方案设计 (4)1.1 方案论证 (4)1.1.1 传感器 (5)1.1.2 主控部分 (5)2 硬件电路的设计 (6)2.1 电源电路 (6)2.2 温度采集电路 (7)2.2.1 DS18B20简介 (7)2.2.2 电路设计 (9)2.2.3 无线传输电路模块 (10)3 无线发送与接收电路 (10)3.1 无线发送电路 (10)3.2 无线接收模块 (11)4 显示电路 (12)4.1 字符型液晶显示模块 (12)4.2 字符型液晶显示模块引脚 (12)4.3 字符型液晶显示模块内部结构 (13)5 单片机AT89S52 (14)5.1 AT89S52简介 (14)5.2 AT89S52引脚说明 (15)6 软件设计 (17)6.1 系统概述 (17)6.2 程序设计流程图 (17)6.3 温度传感器多点数据采集 (18)7 调试及结果 (18)7.1 测试环境及工具 (18)7.2 测试方法 (18)7.3 测试结果分析 (18)8 总结 (19)附录1：电路原理总图 (20)附录2：发射部分主程序 (21)附录3：接收部分主程序 (27)参考文献 (32)无线温度采集系统的设计与实现内容摘要。

在分析了不同类型的单片机的特点及单片机与PC机通信技术的基础上，设计了单片机控制的采集系统，并通过串口通信实现单片机与P(：机之间的通信，实现数据的传送并将数据在PC机上显示及存储，完成单机的温度采集系统的设计及实现。

基于单片机的温度采集系统是由将来自传感器的信号通过放大、线性化、滤波、同步采样保持等处理后，输入A／D转换为数字信号后由单片机采集，然后利用单片机与PC机的通信将数据送到PC机进行数据的存储、后期处理与显示，实现了数据处理功能强大、显示直观、界面友好、性价比高、应用广泛的特点，可广泛应用于工业控制、仪器、仪表、机电一体化、智能家居等诸多领域。

关键词：多通道温度采集单片机Design and implementation of wireless data acquisitionsystemAbstract:Based on the analysis of the characteristics of different types of SCM and SCM and PC communication technology, SCM control of the collection system designed and adopted MCU serial communication between PC and communications, Data transmission and display of data stored on the PC．Single completed the temperature acquisition system design and implementation.Based on SCM′s temperature acquisition system is adopted will come from the sensor signal amplification, linear filtering, After processing maintain synchronous sampling, which converted to digital signal input A/D conversion by SCM Acquisition, Then, SCM and PC to PC communications data to the data storage, post-processing and display. a powerful data processing, visual shows, friendly interface and high performance-price ratio, a wide range of features. can be widely used in industrial control equipment, instruments, and electrical engineering integration, intelligent home and many other fields．Key words:Multi-channel temperature Acquisition Microcontroller无线数据采集系统的设计与实现前言21世纪的今天，科学技术的发展日新月异，科学技术的进步同时也带动了测量技术的发展，现代控制设备不同于以前，它们在性能和结构发生了翻天覆地的变化。

基于DS18B20的温度测量系统设计

基于DS18B20的温度测量系统设计概述：DS18B20是一种数字温度传感器，具有精确度高、稳定性好、尺寸小等特点。

本文将基于DS18B20设计一个温度测量系统，主要包括硬件设计和软件设计两部分内容。

硬件设计：1.传感器模块：DS18B20传感器模块包括一个温度传感器和一个数字转换芯片。

传感器模块通过串行总线与主控设备进行通信，并提供温度数据。

2.单片机：选择一种适合的单片机作为主控设备，负责与传感器模块通信，并实现相关功能。

3.显示模块：通过液晶显示屏或数码管等模块，将测量到的温度实时显示出来。

4.电源模块：为系统提供稳定的直流电源，使系统能够正常工作。

软件设计：1.通信协议：将单片机与传感器模块之间的通信协议设置为1-Wire协议，该协议简单易实现，并且可以同时连接多个传感器。

2.初始化：在系统启动时，初始化单片机与传感器模块之间的通信，并对传感器模块进行必要的设置，如分辨率、精确度等。

3.数据读取：通过1-Wire协议，单片机向传感器模块发送读取温度的指令，传感器模块将温度数据以数字形式返回给单片机。

4.数据处理：单片机接收到温度数据后，进行相应的数据处理，可以进行单位转换、滤波处理等。

5.数据显示：将处理后的温度数据通过显示模块实时显示出来。

系统应用：1.工业自动化：用于监测生产设备的温度，实现设备状态监控和预警功能。

2.室内温控：通过与空调系统或暖气系统的连接，实现室内温度的精确控制。

3.热管理：用于监测电子设备或电路板的温度，保证设备运行时的稳定性和散热效果。

总结：基于DS18B20的温度测量系统设计，通过选用合适的硬件模块和软件设计方案，可以实现精确、稳定的温度测量，并通过通信和显示模块实时反馈温度数据。

该系统具有应用广泛、性能可靠等优点，在工业自动化、室内温控、热管理等领域有着重要意义。

DS18B20多点温度检测系统的设计

目录摘要2 ABSTRACT 3 第一章绪论4 §1.1 系统背景4 §1.2 系统概述4 第二章方案论证5 §2.1 传感器部分5 §2.2 主控制部分6 §2.3 系统方案6 第三章硬件电路设计7 §3.1 电源以及看门狗电路7 §3.2 键盘以及显示电路9 §3.2 温度测试电路11 §3.3 串口通讯电路15 §3.4 整体电路16 第四章软件设计16 §4.1 概述16 §4.2 主程序方案16 §4.3 各模块子程序设计18 第五章系统调试20 §5.1 分步调试20 §5.2 统一调试20 结束语21 参考文献22 附录一:软件流程图24 附录二:电路原理图25 致谢27多点温度检测系统设计作者:谭诗炜（电信200201 班）指导老师:冯杰摘要DS18B20 是一种可组网的高精度数字式温度传感器,由于其具有单总线的独特优点,可以使用户轻松地组建起传感器网络,并可使多点温度测量电路变得简单、可靠.本文结合实际使用经验,介绍了DS18B20 数字温度传感器在单片机下的硬件连接及软件编程,并给出了软件流程图.该系统由上位机和下位机两大部分组成.下位机实现温度的检测并提供标准RS232 通信接口芯片使用了ATMEL 公司的AT89C51 单片机和DALLAS 公司的DS18B20 数字温度传感器上位机部分使用了通用PC.该系统可应用于仓库测温、楼宇空调控制和生产过程监控等领域关键字:温度测量;单总线;数字温度传感器;单片机AbstractAs a kind of high-accuracy digital net temperature sensor,DS18 B20 can be used building a sensor net easily. It can also make the net simple and reliable with it's special 1-wire interface .This paper introduces the application of DS18B20 with single chip processor.The system is constituted by two parts the temperature measured part and displayed part. The temperature measured part has a RS232 interface. It used AT89C51 of ATMEL company and DS18B20 of DALLAS company .The displayed part uses PC .This system is applied in such domains as warehouse detecting temperature;air-conditioner controlling system in building and supervisory productive process etc.Key words:temperature measure;single bus;digital thermometer;single chip processor;第一章绪论§1.1 系统背景在工、农业生产和日常生活中,对温度的测量及控制占据着极其重要地位.首先让我们了解一下多点温度检测系统在各个方面的应用领域:消防电气的非破坏性温度检测,电力、电讯设备之过热故障预知检测,空调系统的温度检测,各类运输工具之组件的过热检测,保全与监视系统之应用，医疗与健诊的温度测试，化工、机械…等设备温度过热检测•温度检测系统应用十分广阔.§1.2 系统概述本设计运用主从分布式思想,由一台上位机（PC 微型计算机）,下位机（单片机）多点温度数据采集,组成两级分布式多点温度测量的巡回检测系统.该系统采用RS-232 串行通讯标准,通过上位机（PC）控制下位机（单片机）进行现场温度采集•温度值既可以送回主控PC进行数据处理由显示器显示.也可以由下位机单独工作,实时显示当前各点的温度值,对各点进行控制. 下位机采用的是单片机基于数字温度传感器DS18B20 的系统.DS18B20 利用单总线的特点可以方便的实现多点温度的测量,轻松的组建传感器网络,系统的抗干扰性好、设计灵活、方便而且适合于在恶劣的环境下进行现场温度测量.本系统可以应用在大型工业及民用常温多点监测场合.如粮食仓储系统、楼宇自动化系统、温控制程生产线之温度影像检测、医疗与健诊的温度测试、空调系统的温度检测、石化、机械…等•第二章方案论证温度检测系统有则共同的特点:测量点多、环境复杂、布线分散、现场离监控室远等.若采用一般温度传感器采集温度信号,则需要设计信号调理电路、A/D 转换及相应的接口电路,才能把传感器输出的模拟信号转换成数字信号送到计算机去处理.这样,由于各种因素会造成检测系统较大的偏差;又因为检测环境复杂、测量点多、信号传输距离远及各种干扰的影响,会使检测系统的稳定性和可靠性下降.所以多点温度检测系统的设计的关键在于两部分:温度传感器的选择和主控单元的设计.温度传感器应用范围广泛、使用数量庞大,也高居各类传感器之首.§2.1 传感器部分采用热敏电阻,可满足40 摄氏度至90摄氏度测量范围,但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差,对于检测1 摄氏度的信号是不适用的.而且在温度测量系统中,采用单片温度传感器,比如AD590,LM35 等.但这些芯片输出的都是模拟信号,必须经过A/D 转换后才能送给计算机,这样就使得测温装置的结构较复杂.另外,这种测温装置的一根线上只能挂一个传感器,不能进行多点测量.即使能实现,也要用到复杂的算法,一定程度上也增加了软件实现的难度.方案二:在多点测温系统中,传统的测温方法是将模拟信号远距离采样进行AD 转换,而为了获得较高的测温精度,就必须采用措施解决由长线传输,多点测量切换及放大电路零点漂移等造成的误差补偿问题.采用数字温度芯片DS18B20 测量温度,输出信号全数字化.便于单片机处理及控制,省去传统的测温方法的很多外围电路.且该芯片的物理化学性很稳定,它能用做工业测温元件,此元件线形较好.在0—100 摄氏度时,最大线形偏差小于1摄氏度.DS18B20 的最大特点之一采用了单总线的数据传输,由数字温度计DS1820 和微控制器AT89C51 构成的温度测量装置,它直接输出温度的数字信号,可直接与计算机连接.这样,测温系统的结构就比较简单,体积也不大且由于AT89C51可以带多个DSB1820,因此可以非常容易实现多点测量•轻松的组建传感器网络.采用温度芯片DS18B20 测量温度,可以体现系统芯片化这个趋势•部分功能电路的集成,使总体电路更简洁,搭建电路和焊接电路时更快•而且,集成块的使用,有效地避免外界的干扰,提高测量电路的精确度.所以集成芯片的使用将成为电路发展的一种趋势.本方案应用这一温度芯片,也是顺应这一趋势.§2.2 主控制部分此方案采用PC机实现.它可在线编程，可在线仿真的功能，这让调试变得方便•且人机交互友好但是PC机输出信号不能直接与DS18B20通信•需要通过RS232电平转换兼容,硬件的合成在线调试，较为繁琐，很不简便.而且在一些环境比较恶劣的场合，PC 机的体积大，携带安装不方便，性能不稳定，给工程带来很多麻烦!此方案采用AT89C51 八位单片机实现•单片机软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制•而且体积小，硬件实现简单，安装方便•既可以单独对多DS18B20 控制工作，还可以与PC 机通信•运用主从分布式思想，由一台上位机（PC 微型计算机），下位机（单片机）多点温度数据采集，组成两级分布式多点温度测量的巡回检测系统，实现远程控制•另外AT89C51 在工业控制上也有着广泛的应用，编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟•§•3系统方案综上所述，温度传感器以及主控部分都采用第二方案•系统采用针对传统温度测温系统测温点少，系统兼容性及扩展性较差的特点，运用分布式通讯的思想•设计一种可以用于大规模多点温度测量的巡回检测系统•该系统采用的是RS-232 串行通讯的标准，通过下位机（单片机）进行现场的温度采集，温度数据既可以由下位机模块实时显示，也可以送回上位机进行数据处理，具有巡检速度快，扩展性好，成本低的特点•实际采用电路方案如下图:第三章硬件电路设计系统底层电路的功能主要包括:多点温度测试及其相关处理，实时显示温度信息，与上位机通讯传输温度数据•硬件设计主要包括以下几个模块:电源以及看门狗电路，键盘以及显示电路，温度测试电路，串口通讯电路•下面对电路分模块进行说明§3.1电源以及看门狗电路a. 电源电路因为单片机工作电源为+5V,且底层电路功耗很小•采用7805三端稳压片即可满足要求• 具体电路图如下:b. 看门狗电路考虑到底层电路板的工作环境相对恶劣,单片机会受到周围环境的干扰,而出现程序跑飞,死机…等一些不可预知的不正常工作现象•工作人员也不可能到现场对单片机重起，本设计为单片机电路添加一个外部看门狗电路•定时查询单片机的工作状态,一但发现异常即对单片机延时重起•保证系统安全可靠的运行•NE56604能为多种微处理器和逻辑系统提供复位信号，其门限电平为4.2V •在电源突然掉电或电源电压下降到低于门限电平时.NE56604将产生精确的复位信号.NE56604内置一个看门狗定时器，用于监控微处理器，以确保微处理器的正常运行•看门狗能产生一个系统复位信号用来终止任何由于微处理器故障而引发的不正常的系统操作.NE56604 的看门狗的监控周期为100mS（典型值）.特性.正负双逻辑输出的有效复位信号..精准的门限电平监测..上电复位内部延时..可利用外部电阻调节的内部看门狗定时器..看门狗定时器的监控周期为100mS 典型值..VCC=0.8VDC 时产生有效的复位信号典型值. .仅需很少的外围元件.具体电路图如下:§3.2 键盘以及显示电路键盘电路单片机应用系统中除了复位按键有专门的复位电路,以及专一的复位功能外,其它的按键或键盘都是以开关状态来设置控制功能或输入数据.键盘有编码和非编码两种.非编码键盘硬件电路极为简单.故本系统采用拨码开关来控制.具体电路如下:A. 开关状态的可靠输入键开关状态的可靠输入有两种解决方法.一种是软件去抖动:它是在检测到有键按下时,执行一个10ms 的延时程序后,再确认该键电平是否仍保持闭合状态电平,如保持闭合状态电平则确认为真正键按下状态,从而消除了抖动影响.另一种为硬件去抖动:即为按键添加一个锁存器.两种方法都简单易行,本设计采用的是硬件去抖.B. 对按键进行编码给定键值或给出键号对于按键无论有无编码,以及采用什么编码,最后都要转换成为与累加器中数值相对应的键值以实现按键功能程序的散转转移.为使编码间隔小, 散转入口地址安排方便, 常采用依次序排列的键号.拨码开关值含义0000 实时显示通道一的温度值0001 实时显示通道二的温度值0010 实时显示通道三的温度值0011 实时显示通道四的温度值0100 实时显示通道五的温度值0101 实时显示通道六的温度值0110 实时显示通道七的温度值0111 实时显示通道八的温度值1*** 自动循环显示所有通道的温度C. 选择键盘监测方法对是否有键按下的信息输入方式有中断方式与查询方式两种.本设计采用的查询法,即在在CPU 空闲时调用键盘扫描子程序.温度显示电路设计采用的是共阴极七段数码管.显示方式有动态扫描和静态显示,两种方法在本设计中皆可由于静态扫描要用到多片串入并出芯片,考虑到电路板成本计算.本人采用是节约硬件资源的动态扫描方式.即用两块芯片就可以完成显示功能.显示数据由4511 译码器输出,ULN2003 为位驱动扫描信号.具体电路图如下:§3.2 温度测试电路这里我们用到温度芯片DS18B20.DS18B20 是DALLAS 公司生产的一线式数字温度传感器, 具有3引脚TO-92小体积封装形式•测温分辨率可达0.0625C，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出.其工作电源既可在远端引入,也可采用寄生电源方式产生.CPU 只需一根端口线就能与诸多DS18B20 通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路•DS18B20支持一线总线”接口，测量温度范围为-55 C~+125°C,在-10~+85 °范围内精度为±).5 °现场温度直接以一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性•适合于恶劣环境的现场温度测量，如:环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等•DS18B20 内部结构(1) DS18B20 的内部结构如下图所示•DS18B20 内部结构图DS18B20 有4 个主要的数据部件:①64位激光ROM.64位激光ROM从高位到低位依次为8位CRC、48位序列号和8位家族代码(28H) 组成•②温度灵敏元件•③非易失性温度报警触发器TH和TL.可通过软件写入用户报警上下限值.④配置寄存器•配置寄存器为高速暂存存储器中的第五个字节•DS18B20 在0 工作时按此寄存器中的分辨率将温度转换成相应精度的数值，其各位定义如图所示•TM R1 R0 1 1 1 1 1MSB DS18B20 配置寄存器结构图LSB其中,TM:测试模式标志位，出厂时被写入0,不能改变;R0、R1:温度计分辨率设置位，其对应四种分辨率如下表所列，出厂时R0、R1置为缺省值：R0=1,R仁1(即12位分辨率),用户可根据需要改写配置寄存器以获得合适的分辨率• 配置寄存器与分辨率关系表：R0 R1 温度计分辨率/bit 最大转换时间/us0 0 9 93.750 1 10 187.51 0 11 3751 1 12 750(2) 高速暂存存储器高速暂存存储器由9个字节组成，其分配如下图所示.当温度转换命令发布后，经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在高速暂存存储器的第0 和第1 个字节.单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，数据格式如图所示.对应的温度计算：当符号位S=0时, 直接将二进制位转换为十进制;当S=1 时，先将补码变为原码，再计算十进制值.温度低位温度高位TH TL 配置保留保留保留8 位CRCLSB DS18B20 存储器映像图MSB温度值格式图DS18B20 温度数据表:23 22 21 20 2-1 2-2 2-3 2-4MSB LSBS S S S S 26 25 24典型对应的温度值表:温度/c二进制表示十六进制表示+125+25.0625+10.125+0.5-0.5-10.125-25.0625-55 00000111 1101000000000001 1001000100000000 1010001000000000 0000100000000000 0000000011111111 1111100011111111 0101111011111110 0110111111111100 10010000 07D0H0191H00A2H0008H0000HFFF8HFF5EHFE6FHFC90HDS18B20 最大的特点是单总线数据传输方式,DS18B20 的数据I/O 均由同一条线来完成. 硬件连接电路如下图:本系统为多点温度测试.DS18B20 采用外部供电方式,理论上可以在一根数据总线上挂256 个DS18B20, 但时间应用中发现,如果挂接25 个以上的DS18B20 仍旧有可能产生功耗问题.另外单总线长度也不宜超过80M, 否则也会影响到数据的传输.在这种情况下我们可以采用分组的方式,用单片机的多个I/O 来驱动多路DS18B20. 在实际应用中还可以使用一个MOSFET 将I/O 口线直接和电源相连,起到上拉的作用.对DS18B20 的设计, 需要注意以下问题(1) 对硬件结构简单的单线数字温度传感器DS18B20 进行操作,需要用较为复杂的程序完成.编制程序时必须严格按芯片数据手册提供的有关操作顺序进行,读、写时间片程序要严格按要求编写.尤其在使用DS18B20 的高测温分辨力时,对时序及电气特性参数要求更高.(2) 有多个测温点时,应考虑系统能实现传感器出错自动指示,进行自动DS18B20 序列号和自动排序,以减少调试和维护工作量.(3) 测温电缆线建议采用屏蔽4 芯双绞线,其中一对线接地线与信号线,另一组接VCC 和地线, 屏蔽层在源端单点接地.DS18B20 在三线制应用时,应将其三线焊接牢固;在两线应用时,应将VCC与GND 接在一起，焊接牢固若VCC脱开未接传感器只送85.0 C的温度值.⑷实际应用时,要注意单线的驱动能力，不能挂接过多的DS18B20,同时还应注意最远接线距离.另外还应根据实际情况选择其接线拓扑结构.§3.3 串口通讯电路AT89C51 有一个全双工的串行通讯口,所以单片机和电脑之间可以方便地进行串口通讯.进行串行通讯时要满足一定的条件,比如电脑的串口是RS232 电平的,而单片机的串口是TTL 电平的,两者之间必须有一个电平转换电路,我们采用了专用芯片MAX232 进行转换,虽然也可以用几个三极管进行模拟转换,但是还是用专用芯片更简单可靠.具体电路如下:我们采用了三线制连接串口,也就是说和电脑的9 针串口只连接其中的3 根线:第5 脚的GND 、第2 脚的RXD 、第3 脚的TXD. 这是最简单的连接方法,但是对本设计来说已经足够使用了,电路如上图所示.通信线采用交叉接法,即两者信号线对应成为R—T,T—R. 具体连接电路如下:§3.4 整体电路见附件二(电路原理图)第四章软件设计§4.1 概述整个系统的功能是由硬件电路配合软件来实现的,当硬件基本定型后,软件的功能也就基本定下来了.从软件的功能不同可分为两大类:一是监控软件(主程序),它是整个控制系统的核心专门用来协调各执行模块和操作者的关系.二是执行软件(子程序),它是用来完成各种实质性的功能如测量、计算、显示、通讯等.每一个执行软件也就是一个小的功能执行模块.这里将各执行模块一一列出,并为每一个执行模块进行功能定义和接口定义.各执行模块规划好后就可以规划监控程序了.首先要根据系统的总体功能和键盘设置选择一种最合适的监控程序结构,然后根据实时性的要求,合理地安排监控软件和各执行模块之间地调度关系.§4.2 主程序方案主程序调用了 4 个子程序,分别是数码管显示程序、键盘扫描以及按键处理程序、温度测试程序、中断控制程序、单片机与PC机串口通讯程序.键盘扫描电路及按键处理程序:实现键盘的输入按键的识别及相关处理温度测试程序: 对温度芯片送过来的数据进行处理,进行判断和显示数码管显示程序:向数码的显示送数,控制系统的显示部分. 中断控制程序: 实现循环显示功能.串口通讯程序:实现PC 机与单片机通讯,将温度数据传送给PC 机.将各个功能程序以子程序的形式写好,当写主程序的时候,只需要调用子程序,然后在寄存器的分配上作一下调整,消除寄存器冲突和I/O 冲突即可.程序应该尽可能多的使用调用指令代替跳转指令.因为跳转指令使得程序难以看懂各程序段之间的结构关系.而调用指令则不同,调用指令使得程序结构清晰,无论是修改还是维护都比较方便.将功能程序段写成子程序的形式,除了方便调用之外,还有一个好处那就是以后写程序的时候如果要用到, 就可以直接调用这个单元功能模块.主程序流程图如右图:§4.3 各模块子程序设计下面对主要几个子程序的流程图做介绍:(1) 温度测试子程序设计见附录一:温度测试子程序流程图(2) 中断控制程序设计如右图:(3) 串口通信程序设计本次通讯中,测控系统分位上位机和下位机之间的通信,系统中单片机负责数据采集、处理和控制,上位机进行现场可视化检测,通信协议采用半双工异步串行通信方式,通过RS232 的RTS 信号进行收发转换,传输数据采用二进制数据,上位机与下位机之间采用主从式通讯.本人采用的VB环境下PC机与单片机之间实现串行通讯的软硬件方案.VB是Microsoft公司推出的Windows 应用程序开发工具,因其具有界面友好,编程简便等优点而受到广泛的使用,而且Visual Basic 6.0 版本带有专门实现串行通讯的MSCOMM 控件.MSComm控件串口具有完善的串口数据的发送和接收功能•通过此控件，PC机可以利用串行口与其它设备实现轻松连接,简单高效地实现设备之间的通讯.此控件的事件响应有两种处理方式.事件驱动方式:由MSComm 控件的OnComm 事件捕获并处理通讯错误及事件;查询方式:通过检查CommEvent 属性的值来判断事件和错误.1) MSComm 控件的主要属性和方法a. CommPort:设置或返回串行端口号,其取值范围为1—99,缺省为1b. Sett ing:设置或返回串行端口的波特率、奇偶校验位、数据位数、停止位c. PortOpe n:打开或关闭串行端口d. RThreshold: 该属性为一阀值,它确定当接收缓冲区内字节个数达到或超过该值后就产生MSComml-OnComm 事件.e. In put :从接收缓冲区移走一串字符.f. Output: 向发送缓冲区传送一字符串. 软件流程图如下:单片机程序流程图PC 通讯程序流程图参数设定：通信端口选择COM1,波特率设定为1200B/SmPort=1MSComm.Setting= “1200, n, 8, 1 ”.START: MOV SP,#60HMOV TMOD,#20HMOV TH1,#0E6HMOV TL1,#0E6H ;1200B/S,晶振为12MHZMOV PCON,#00HMOV SCON,#50HSETB TR1第五章系统调试§5.1 分步调试1 、测试环境及工具测试温度:0~100摄氏度.（模拟多点不同温度值环境）测试仪器及软件:数字万用表,温度计0~100 摄氏度,串口调试助手测试方法:目测.2、测试方法使系统运行,观察系统硬件检测是否正常(包括单片机最小系统,键盘电路,显示电路,温度测试电路等).系统自带测试表格数据,观察显示数据是否相符合即可. 采用温度传感器和温度计同时测量多点水温变化情况(取温度值不同的多点), 目测显示电路是否正常.并记录各点温度值,与实际温度值比较,得出系统的温度指标. 使用串口调试助手与单片机通讯,观察单片机与串口之间传输数据正确否.3、测试结果分析自检正常,各点温度显示正常,串口传输数据正确.因为芯片是塑料封装,所以对温度的感应灵敏度不是相当高,需要一个很短的时间才能达到稳定.§5.2 统一调试将硬件及软件结合起来进行系统的统一调试.实现PC 机与单片机通讯,两者可以实时更新显示各点温度值.结束语AT89C51的时钟为12M,I/O 口可达32个,高的时钟频率和丰富的I/O,都为实现电路功能提供了非常有利的条件.同时也AT89C51 内含4KB FLASH ROM, 开发环境友好,易用,方便,大大加快本系统设计开发.拨码开关的使用,使操作更为简洁,易懂.实时显示电路的设计,使温度信息更迅速,直观地发布.本制作的设计中使用了传感器的只是插座电路,因此,该系统的可扩展性很强.整个系统硬件简单、可靠,系统成本低.致此本人设计基本完成了预期的目标,系统在硬件自动测试,键盘操作,实时显示方面做的比较好.但是由于时间仓促、条件有限,设计成果并不是很完美,还存在下面问题:串口通讯不稳定未对温度数值统计处理以及存储.我准备在今后的工作过程中进一步完善此设计.参考文献[1] .贾振国.DS1820及高精度温度测量的实现[J].电子技术应用，2000(1):58 - 59.[2] . 余永权. 单片机原理及应用. 北京:电子工业出版社, 1997[3] . 邦田. 电子电路实用抗干扰技术. 北京: 人民邮电出版社,1994[4] . Dallas semiconductor inc,ds18b20 programmable resolution 1 —wiredigital thermometer 2001[Z] .[5] . 曲喜贵. 电子元件材料手册[ M]. 北京:电子工业出版社,1989.422-430.[6] . 黄贤武,郑筱霞,曲波等. 传感器实际应用电路设计[M]. 成都:电子科技大学出版社,1997.4-10.[7] . 刘君华. 智能传感器系统[M] . 西安:西安电子科技大学出版社,1999.[8] . 余永权. Flash 单片机原理及应用[M]. 北京:电子工业出版社,1997.[9] . 邦田. 电子电路实用抗干扰技术[M] . 北京:人民邮电出版社,1994.[10] . 周云波. 由DS18B20 单线数字温度计构成的单线多点温度测量系统. 电子技术应用,1996(2):15- 20.[11] . 吉鹏,马云峰等. 微机原理与接口技术[M]. 北京:高等教育出版社,2001.[12] . 振国. DS1820 及高精度温度测量的实现[J] . 电子技术应用,2000 (1) .[13] . 东耀,汪仁煌. 数字温度传感器在仓库温度检测系统的应用[J]. 传感器世界,2001(12):30- 33.[14] . 月霞,孙传友. DS18B20 硬件连接及软件编程[J]. 传感器世界,2001(12):25- 29.[15] . 一线数字温度传感器资料[M]. 武汉:武汉力源电子有限公司,1996.[16] . 贤武,郑霞,曲波. 传感器实际应用电路设计[M]. 成都:电子科技大学出版社,1997.[17] . 伟正. 单线数字温度传感器的原理与应用[1]. 电子技术应用,2000,6.66-68[18] . DALLAS 公司.DS18B20 数据手册[Z][19] . 周月霞,孙传友. DS18B20 硬件连接及软件编程[J]. 传感器世界,2001,(12).[20] . 单线数字温度传感器资料[M]. 武汉:武汉力源电子有限公司,1996.[21] . 贾东耀,汪仁煌. 数字温度传感器在仓库温度检测系统的应用[J]. 传感器世界,2001(12).[22] . 余永权. ATMEL 89 系列单片机应用技术[M]. 北京:北京航空航天大学出版社2002.[23] . 胡汉才. 单片机原理及系统设计[M]. 北京:清华大学出版社,2002[24] . 李更祥. 单总线数字式智能型温度传感器在测控领域中的应用[J]. 计算机自动测量与控制,1999,7(3):51-53.[25] . 忠梅. 单片机的C 语言应用程序设计[M]. 北京:北京航空航天大学出版社,1997。

基于nRF905和DS18B20的无线温度采集系统设计

一
在每一次走刀的过程中，、切深切宽都是不断变化的，因此合理的切削用量在不断变化中。如果整个数控代码中的切削用量都设定为—个固定值，出于安全考虑，只能是与该次加工中切该值深、切宽最大的走刀相对应的切削用量；而在切深、切宽较小的走刀过程中，仍然使用这个固定
＿
参考文献
＿
『李萍萍，罕平，多辉等．能温室综合环境１１毛王智因子控制的技术效果及合理的环境参数研究闭．农业工程学抿１９，（：７２１９８４）９－０．１３１『郑长征，哲，鸿．于ｎＦ０２１毛谢兆基Ｒ９５的粮库无线测温系统『微计算机信．，０，２２４２６Ｊ１．￣２３（：－８．－０２）８
—
效益。在机房设备、切削刀具和加工对象等初步明确后，究如何确定切削最佳参数具有现实研意义。这是由于影响切削参数的因素多，各个因素交叉制约，因而难于在凭借已有的加工经验或者机械加工切削手册的基础上制定出合理的切削参数。目前计算机的迅速发展和广泛应用，以及专家系统优化设计理论的成熟，使切削用量的智能选择已经成为可能。因刀具和切削用量低效率地选择而制约数控机床切削能力的正常发挥就是目前大都工厂数控加工中主要存在的问题之一。科学的机械加工切削数据是降低成本、提高质量和管理水平的重要依据。世界主要工业发达国家对此都十分重视，纷纷建立了切削数据库，并取得了巨大的技术经济效益。如１６９４年美国金属切削研究联合公司成立了可切削性数据中心，建立了计算机管理的切削加工数据库，以说潜力很大，别是在现代制造系统可特中，原来的大批量生产模式已被中小批量、多品种生产模式所取代。原来加工多个产品也只要确定一次切削用量；现在每加工一个产品，但都可能需要确定不同的切削用量。这样，切削用量优化的意义就变得愈发重要。而且，与普通铣床相比，数控铣床切削用量的优化具有特别的意

基于DS18B20的温度采集平台设计

Ｉ口虚拟ＳＩＳＬＭＯＩＭＳ／Ｓ／０Ｐ（ＣＫ、Ｓ、ＩＯ、）Ｓ
的开销。ＳＣ９５Ｔ８Ｃ２对Ｄ１Ｂ０的操作Ｓ８２
流程如下：
协议对ＩＤ１１０进行串行通信。该平Ｓ７２
台的语音播放内容主要包括数字０—９、
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７ＬＣ７之间加上４Ｖ０＋．３３的上拉３Ｖ、．３Ｋ
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点。传感器通过一个电容式聚合体测湿
元件湿度。ＳＣ９５Ｔ８Ｃ２向数据线ＤＴＡＡ发送命令０１１测量湿度，避免数据００为
①复位。ＳＣ９５Ｔ８Ｃ２给Ｄ１Ｂ０单Ｓ８２总线发送至少４０ｓ８ｕ的低电平信号，如Ｄ１Ｂ０接到复位信号后会在ｌＳ８２５～
当前温度、当前湿度、报警提示等内容，先将播放内容制作成．ａ格式的音源文ｗｖ件，然后通过ＣｏＥｉ软件进行编辑，ｏｌｄｔ将

基于nRF905和DS18B20的多路无线温度采集系统设计

Ｃ缝电潦段ｊ鼍Ｌ．－：
２１０１年１月２１５日第２８卷第６期
ＴｅｅｏｗｅｃｎｌｇｌｃｍＰｏｒＴｅｈｏｏｙＮｏ．２，２１ｖ５０１，Ｖｏ．２．１８Ｎｏ６
文章编号：０９３６（０１０ —Ｏ５０１０ —６４２１）６０５ —３
基于ｎＦ０Ｒ９５和ＤＢ０的多路无线温度采集系统设计Ｓ２１８
王书杰，兴宁李
（泰州职业技术学院电子与信息工程系，江苏泰州２５０）２３０摘要：计了基于ｎ９５射频模块和集成温度传感器Ｄ１Ｂ０的多路无线温度采集系统。系统每个节点均用设ＲＦ０Ｓ８２ＡＴ９５片机为ＭＣ使用无线星型网络，４３８Ｓ２单Ｕ，在３ＭＨｚ的ＩＭ频段采用ＧＳＳＦＫ调制、址轮询多点通信方式进行工地
ａｌｏｂｅｃｍｍｕｉａｉｎＴｈｒｃｉｅｓｏｈｔｔｅｓｓｅｉｅｙａｅｕｔｏｄｓｒａｉ。ｅｓｏｕｅａｄｍａｎａｎｎｃｔ．ｏｅｐａｔｈｗｓｔａｈｙｔｍＳｖｒｄｑａｅｆｒｉｕｔｉｌｔｃｎｓｅａｙｔｓｎｉｔｉ．
无线技术无处不在的时代。本文提出了一种基于无线射频芯片ｎ９５和集成温度传感器ＤＳ８２ＲＦ０１Ｂ０的多路数据采集系统，以方便地实现多路温度数据的远可程实时检测和接收。该系统具有抗干扰能力强、透穿性强的优点。

基于ds18b20多点温度检测系统毕业论文[管理资料][管理资料]

DS18B20支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55°C~+125°C，在-10~+85°C范围内,精度为±°C。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。
DS18B20内部结构
（1） DS18B20的内部结构如下图所示。
具体电路图如下：
b．看门狗电路
考虑到底层电路板的工作环境相对恶劣，单片机会受到周围环境的干扰，而出现程序跑飞，死机…等一些不可预知的不正常工作现象。工作人员也不可能到现场对单片机重起，本设计为单片机电路添加一个外部看门狗电路。定时查询单片机的工作状态,一但发现异常即对单片机延时重起。保证系统安全可靠的运行。
B. 对按键进行编码给定键值或给出键号
对于按键无论有无编码，以及采用什么编码，最后都要转换成为与累加器中数值相对应的键值，以实现按键功能程序的散转转移。为使编码间隔小，散转入口地址安排方便，常采用依次序排列的键号。
拨码开关值
含义
0000
实时显示通道一的温度值
0001
实时显示通道二的温度值
0010
实时显示通道三的温度值
§
综上所述,温度传感器以及主控部分都采用第二方案。
系统采用针对传统温度测温系统测温点少，系统兼容性及扩展性较差的特点，运用分布式通讯的思想。设计一种可以用于大规模多点温度测量的巡回检测系统。该系统采用的是RS-232串行通讯的标准，通过下位机（单片机）进行现场的温度采集，温度数据既可以由下位机模块实时显示，也可以送回上位机进行数据处理，具有巡检速度快，扩展性好，成本低的特点。
第二章
温度检测系统有则共同的特点：测量点多、环境复杂、布线分散、现场离监控室远等。若采用一般温度传感器采集温度信号，则需要设计信号调理电路、A/D转换及相应的接口电路，才能把传感器输出的模拟信号转换成数字信号送到计算机去处理。这样，由于各种因素会造成检测系统较大的偏差；又因为检测环境复杂、测量点多、信号传输距离远及各种干扰的影响，会使检测系统的稳定性和可靠性下降。所以多点温度检测系统的设计的关键在于两部分：温度传感器的选择和主控单元的设计。温度传感器应用范围广泛、使用数量庞大，也高居各类传感器之首。

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晶振１１．０５９２ＭＨｚ，Ｃ１１、Ｃ２２为３０ＰＦ．
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复位电路是使单片机处于某种确定的初始状态．单片机工作从复位开始，单片机ＲＥＳＥＴ￣ＪＩ脚加入高电平并保持２个机器周期以上，就执行复位操作【１］．复位操作有两种基本方式：一种是上电复位，另一种是上电与按键均有效的复位．图中采用后一种复位电路．当ＲＥＳＥＴ获得高电平，随着电容Ｃ５的充电，ＲＥＳＥＴ引脚的高电平将逐渐下降．若该高电平能够保持２个机器周期以上，就可以实现复位操作．
Ｈ — ｌ２３４５６７８Ｐ９２５ｐ２６
Ｐ２７
ｐ３０限ＸＤ
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—
图２时钟电路和复位电路图
２。２显示电路
如图３为无线温度采集系统显示电路，分为数码管显示电路和１２８６４液晶显示电路．基于它们各自的
时钟电路和复位电路．
单片机的时钟信号通常有两种产生方式：内部时钟方式和外部时钟方式．内部时钟方式是利用单片机内部的振荡电路产生时钟信号．夕｝、部时钟方式是把外部已有的时钟信号引入到单片机内．本系统采用内部时钟方式【ｌ】．如图，在单片机的ＸＴＡＬ１和ｘＴＡＬ２引脚外接晶振，作为单片机内部振荡电路的负载，构成自激振荡器，可在单片机内部产生时钟脉冲信号．Ｃ１１和Ｃ２２可以稳定振荡频率，并快速起振．本电路选用
一．
Ｐ０１ＰＯ２１：＇０３Ｐ０４Ｐ０５ｐ０６ｐ０７ｐ２０Ｐ２１Ｐ２２Ｐ２３Ｐ２４
一～一一一一一一一一～一一一一一一一一～一 … 三＿一一一～一一
・
５６・
宁德师范学院学报（自然科学版）
２系统硬件电路设计
２．１主控电路、一一ＩＩｆ】～收发两端所采用的主控电路相同，如图２所示，其中以ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机为核心，包含两个基本电路：
ＶｏＩ＿２５Ｎｏ．１Ｆｅｂ．２０ｌ３
基于ＤＳ１８Ｂ２０多点无线温度采集系统设计
孔庆光
（宁德师范学院物理与电气工程系，福建频技术无线温度检测装置，主要由若干无线温度采集器和监控中心组成．无线温度采集系统，利用数字传感器ＤＳ１８Ｂ２０多点采集温度，通过射频收发器ＮＲＦ９０５将数据发送到接收端，实现了对现场环境的不问断温度测量与监控，通过监控中心可以直观看到温度实时变化，做到足不出户即可了解各被测点的温度．此系统代替过去由人工来完成的温度数据采集，从而能有效的监控监测点的温度．该系统最大传送距离可达１００Ｏｅ；ｒ所采集的温度精度为０．５ ℃；稳定性强．具有多点采集，传输距离远，精准度高，使用方便，应用范围广等特点．关键词：无线；射频收发器；采集；多点；实时
温度数据，并处理，通过１２８６４液晶显示；当采集的温度超过系统设置的温度范围时，发生报警，进行声光提示．系统的方框图如图１所示．
图１温度采集系统总体框图
收稿日期：２０１２ — ０５ — ２６
通讯作者：孔庆光（１９８４一），男，助理实验师．Ｅ — ｍａｉｌ：ｋｑｇ１７９９＠１６３．ｃｏｍ
中图分类号：ＴＰ３３１．２文献标识码：Ａ文章编号：２０９５．２４８１（２０１３】０１．００５５．０５
１系统总体设计方案及实现方框图
多点无线温度采集系统是在需要对温度监控和测量的地方放置无线温度采集器，然后由监控中心通过软件对无线采集器进行控制的温度检测装置．本系统由ＳＴｃ８９Ｃ５２单片机主控制电路、温度采集电路、发射电路、接收电路、显示电路组成．主要功能：可实现多点温度测量并通过数码管显示和发射数据；接收
优越性，将温度采集部分的显示电路用数码管作为显示器，将温度接收部分的显示电路用１２８６４液晶作为显示器．其中，ＬＥＤ数码显示管有静态显示方式和动态显示方式两种，本系统采用串行输出的静态显示方式［３１．利用４片串转并芯片７４ＨＣ５７３将控制器输出的串行数据转换成并行数据输出，用来驱动４位ＬＥＤ数码显示管显示数据．１２８６４液晶由５Ｖ电压驱动，带背光，内置８１９２个１６乘１６点阵、１２８个字符及６４乘２５６点
第２５卷第１期
２０１３年２月
宁德师范学院学报ｆ自然科学版）
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｉｎｇｄｅＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ）