多路溫度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

【摘 要】本文主要針對(duì)單點(diǎn)溫度檢測(cè)在某種場(chǎng)合下的不足之處，設(shè)計(jì)一種多路溫度檢測(cè)系統(tǒng)。此系統(tǒng)以單片機(jī)AT89C51為核心，將數(shù)字溫度傳感器DS18B20檢測(cè)到的數(shù)據(jù)輸入AT89C51處理，最后將其顯示在液晶顯示器上。本設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言進(jìn)行編程并通過(guò)了Protues仿真，實(shí)現(xiàn)了8路溫度的巡回檢測(cè)、指定通道檢測(cè)、報(bào)警溫度設(shè)置、溫度超限報(bào)警以及日期和時(shí)鐘顯示等功能。該系統(tǒng)具有能夠綜合處理多點(diǎn)溫度并且穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，可以用于對(duì)溫度要求比較嚴(yán)格的溫室大棚以及小型倉(cāng)庫(kù)等場(chǎng)所。

【關(guān)鍵詞】溫度檢測(cè) AT89C51 DS18B20 報(bào)警 LCD顯示

一、 前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)以及人們的日常生活也越來(lái)越依賴于檢測(cè)技術(shù)，其中溫度檢測(cè)技術(shù)發(fā)展迅速，廣泛應(yīng)用于人民群眾生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等諸多方面，大到工礦企業(yè)小到一般居室，通過(guò)溫度檢測(cè)裝置實(shí)時(shí)檢測(cè)生產(chǎn)設(shè)備、生活環(huán)境溫度，并根據(jù)檢測(cè)到的溫度數(shù)據(jù)調(diào)整工作設(shè)備或生活設(shè)施。目前市場(chǎng)上有關(guān)溫度檢測(cè)的儀器種類繁多，這些具體設(shè)備根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同而在溫度檢測(cè)方式、信息傳輸、精度要求、控制方式等方面存在著諸多差異，主要存在以下幾個(gè)可改進(jìn)之處：（1）溫度采集方面：大多系統(tǒng)都是單點(diǎn)溫度采集檢測(cè)，同時(shí)還有溫度信息精度不夠、傳遞不及時(shí)的缺點(diǎn)，不利于工業(yè)控制者根據(jù)溫度變化及時(shí)作出決定[1]；（2）有些系統(tǒng)采用的元器件比較落后，導(dǎo)致電路較為復(fù)雜，使用的邏輯器件也較多，增加了備件管理和維護(hù)工作的難度。當(dāng)然前人的工作還有很多可借鑒之處，如關(guān)于元器件的選擇方法、檢測(cè)點(diǎn)的分配以及中央處理單元的資源配置等方面。在這樣的形勢(shì)下，取長(zhǎng)補(bǔ)短開(kāi)發(fā)一種能夠綜合處理多點(diǎn)，并且穩(wěn)定性好，能實(shí)現(xiàn)溫度設(shè)定、溫度顯示和溫度報(bào)警的多功能系統(tǒng)就很有必要。

（一）系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體框圖

本設(shè)計(jì)運(yùn)用到了AT89C51的復(fù)位電路，時(shí)鐘電路及 I/O口，即單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路。采用了數(shù)字溫度傳感器DS18B20，這改變了傳統(tǒng)的溫度測(cè)量方式。在實(shí)際應(yīng)用中一定要保證每個(gè)DS18B20的連接正確，如果某一個(gè)DS18B20沒(méi)有連接好，程序?qū)⑦M(jìn)入死循環(huán)，測(cè)溫將無(wú)法完成。此外，在利用DS18B20進(jìn)行遠(yuǎn)距離的測(cè)溫時(shí)要充分考慮阻抗匹配和總線分布電容問(wèn)題。

系統(tǒng)按鍵控制模塊采用非編碼的獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)，主要包括日期/溫度顯示的切換電路、溫度循環(huán)顯示和指定通道顯示切換電路以及溫度報(bào)警上下限設(shè)置電路。采用LCD1602進(jìn)行字符顯示。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的報(bào)警電路采用高溫和低溫報(bào)警。當(dāng)所檢測(cè)溫度在所設(shè)置的報(bào)警溫度范圍之內(nèi)時(shí)，正常溫度指示燈處于亮的狀態(tài)；當(dāng)所檢測(cè)溫度超出報(bào)警溫度范圍時(shí)，正常溫度指示燈滅，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲音。

（二）系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)部分采用模塊化設(shè)計(jì)方法。首先系統(tǒng)初始化，然后掃描日期/溫度顯示切換鍵的狀態(tài)，若處于日期和時(shí)鐘顯示狀態(tài)則LCD顯示日期與時(shí)間，并且可以通過(guò)按鍵調(diào)整日期與時(shí)間；若處于溫度顯示狀態(tài)，則掃描溫度巡檢/指定通道查詢按鍵的狀態(tài)。若巡檢/查詢鍵處于溫度巡檢狀態(tài)，則LCD循環(huán)顯示8路溫度；若處于指定通道查詢狀態(tài)，則顯示指定通道的溫度。當(dāng)所檢測(cè)的溫度超出報(bào)警溫度上下限時(shí)開(kāi)始報(bào)警，否則繼續(xù)按鍵掃描。

（三）系統(tǒng)仿真調(diào)試

此次設(shè)計(jì)利用Protues進(jìn)行仿真，此處僅附上部分仿真過(guò)程。點(diǎn)擊全速運(yùn)行之后，當(dāng)日期/溫度顯示切換鍵處于閉合狀態(tài)時(shí)，按一下上下限設(shè)置鍵，進(jìn)入報(bào)警溫度上限temp1設(shè)定界面，再按一下上下限設(shè)置鍵，進(jìn)入報(bào)警溫度下限temp2設(shè)定界面。設(shè)定溫度上限的仿真結(jié)果如圖2所示。當(dāng)日期/溫度顯示切換鍵仍處于閉合狀態(tài)，若溫度上下限已設(shè)定好，按第三下溫度上下限設(shè)定鍵并且巡檢與指定通道查詢鍵處于巡檢狀態(tài)時(shí)，LCD巡回顯示8路的溫度值。當(dāng)檢測(cè)溫度處于報(bào)警溫度范圍之內(nèi)時(shí)，溫度正常指示燈亮，蜂鳴器不報(bào)警；當(dāng)檢測(cè)溫度超出報(bào)警溫度范圍時(shí)，正常溫度指示燈滅，蜂鳴器報(bào)警。前4路溫度仿真結(jié)果如圖3所示。當(dāng)日期/溫度顯示鍵處于打開(kāi)狀態(tài)時(shí)，LCD顯示日期與時(shí)間，而且當(dāng)所顯示的內(nèi)容與實(shí)際有出入時(shí)，可以通過(guò)按鍵來(lái)調(diào)整。仿真結(jié)果如圖4所示。

二、結(jié)語(yǔ)

本設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心，數(shù)字溫度傳感器DS18B20為溫度檢測(cè)工具，實(shí)現(xiàn)了8路溫度的巡回檢測(cè)、指定通道的溫度查詢、日期/溫度顯示的切換、報(bào)警溫度上下限設(shè)置以及超限溫度的報(bào)警，基本完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。相比于傳統(tǒng)的溫度測(cè)量控制系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)能夠綜合處理多點(diǎn)溫度，彌補(bǔ)了單點(diǎn)溫度檢測(cè)在適用范圍上的不足，硬件電路的控制與調(diào)試方便，有效地降低了備件的管理和維護(hù)難度；而且測(cè)量精度高、穩(wěn)定性好、抗干擾性強(qiáng)。但是此系統(tǒng)的溫度檢測(cè)范圍為：-10℃～+105℃，雖然適用在大部分的溫度檢測(cè)環(huán)境，但對(duì)于那些溫度特別高或者特別低的場(chǎng)合還是不適用的，盡量擴(kuò)大系統(tǒng)的溫度檢測(cè)范圍是以后的努力方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]王戰(zhàn)備.多點(diǎn)溫度循檢與自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].國(guó)外電子測(cè)量技術(shù)，2011，30（3）.

[2]李濤.多路溫度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].南昌：南昌科學(xué)技術(shù)學(xué)院，2012：1-8.

作者簡(jiǎn)介：

李雅寧（1990.06-），河南省通許縣，碩士研究生，專業(yè)：機(jī)械電子工程。

李偉偉（1988.08-），陜西省子長(zhǎng)縣，碩士研究生，專業(yè)：機(jī)械電子工程。