基于单片机的远程温度控制系统设计.doc

基于单片机的远程温度控制系统的设计【摘要】 本文主要介绍利用单总线数字温度传感器 DS18B20及单片机实现温度测量与控制功能的一种智能温度控制系统的设计。系统的核心部件是 AT89C51单片机和DS18B20温度传感器。本系统可实现对环境温度信号的采集并把采集到的信号送给单片机进行处理，并完成相应的智能控制，同时将所测得环境温度在显示器中显示的功能。 【关键词】 单片机　 DS18B20温度传感器　 温度采集?? 智能控制 ? ? 【正文】 温度控制技术是为了使人们可以在远离设备的地方及时了解设备的温度状态并对其温度进行控制而产生的一种控制技术。在现实的科研、生产以及教学实验过程中常需对温度进行检测和监控。一般的温度控制器既无法在这样的空间中使用, 也无法达到所要求的准确度和稳定度。为此,我们设计了采用 AT89C51 单片机进行控制的高精度远程温度控制系统。 ? 一.DS18B20 传感器的介绍 1.引言 ??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；温度测量范围为－55℃～＋125℃,可编程为9位～12位A/D转换精度,测温分辨率可达0.0625℃,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；多个DS18B20可以并联到3根或2根线上,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。以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。2.DS18B20的内部结构??DS18B20内部结构如图1所示，主要由4部分组成：64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列如图2所示,DQ为数字信号输入／输出端；GND为电源地； VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地,见图4）。??ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码,每个DS18B20的64位序列号均不相同。64位ROM的排的循环冗余校验码（CRC=X8＋X5＋X4＋1）。ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。 ? 图1——DS18B20的内部结构 ? ? 图2——DS18B20的管脚排列 ? ? 图3——DS18B20的工作时序图 ? ? ? （a） 初始化时序 ? （b）写时序 （c）读时序 ????? DS18B20中的温度传感器完成对温度的测量,用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供,以0.0625℃/LSB形式表达,其中S为符号位。例如＋125℃的数字输出为07D0H,＋25.0625℃的数字输出为0191H,－25.0625℃的数字输出为FF6FH,－55℃的数字输出为FC90H。 23 22 21 20 2－1 2－2 2－3 2－4 温度值低字节MSBLSB S S S S S 22 25 24 温度值高字节 ??高低温报警触发器TH和TL、配置寄存器均由一个字节的EEPROM组成,使用一个存储器功能命令可对TH、TL或配置寄存器写入。其中配置寄存器的格式如下： 0 R1 R0 1 1 1 1 1 MSBLSB ??R1、R0决定温度转换的精度位数：R1R0=“00”,9位精度,最大转换时间为93.75ms;R1R0=“01”,10位精度,最大转换时间为187.5ms;R1R0=“10”,11位精度,最大转换时间为375ms;R1R0=“11”,12位精度,最大转换时间为750ms;未编程时默认为12位精度。　　高速暂存器是一个9字节的存储器。开始两个字节包含被测温度的数字量信息;第3、4、5字节分别是TH、TL、配置寄存器的临时拷贝,每一次上电复位时被刷新;第6、7、8字节未用,表现为全逻辑1;第9字节读出的是前面所有8个字节的CRC码,可用来保证通信正确。3DS18B20的工作时序　　DS18B20的一线工作协议流程是：初始化→ROM操作指令→存储器操作指令→数据传输。其工作时序包括初始化时序、写时序和读时序,如图3（a）（b）（c）所示。 二、89C51单片机的介绍 ? 89C51单片机主要特性： ·4K字节可编程闪烁存储器 · 寿命：1000写/擦循环 ·数据保留时间：10年 ·全静态工作：0Hz-24Hz ·三级程序存储器锁定 ·128*8位内部RAM ·32可编程I/O线 ·两个16位定时器/计数器 ·5个中断源 ·可编程串行通道 ·低功耗的闲置和掉电模式 ·片内振荡器和时钟电路 ? ? ? ? ???? 89c51引脚图