基于单片机的温度检测系统的设计与应用
一、引言
随着科技的进步与工业自动化的不断推进，温度检测作为工业生产中的一项重要指标，在众多领域内得到了广泛应用。早期的温度检测系统通常采用模拟式温度传感器，但在进行多点温度测量时存在一系列问题，如系统复杂度增加、抗干扰能力弱等。随着传感器技术的发展，数字式温度传感器的应用有效地解决了这些难题，并提高了整个系统的可靠性和实用性。
二、系统概述
本文介绍了一种基于单片机和DS18B20温度传感器的温度检测系统设计方案。该系统采用AT89C51单片机为核心控制器，配合DS18B20数字温度传感器实现多点温度的快速准确测量。相比于传统模拟式温度传感器方案，该系统具有以下显著优势：
1. **简化电路设计**：数字式温度传感器的引入大大简化了外围电路的设计，降低了成本并提高了稳定性。
2. **提高抗干扰能力**：数字信号传输减少了信号失真和干扰的影响，使得数据更加可靠。
3. **易于扩展**：单总线技术使得系统可以通过简单的硬件连接实现多点温度监测，适应性强。
4. **减少软件负担**：由于DS18B20可以直接输出数字信号，从而减轻了单片机的转换与处理负担，提高了整体效率。
三、系统硬件设计
### 1. 电源及看门狗电路
- **电源需求**：系统中的单片机工作电压为+5V，通过7805三端稳压器提供稳定的电源供应。
- **看门狗电路**：为确保单片机的稳定运行，设计中加入了一个外部看门狗电路，例如MSP430-1232，能够在检测到异常时对单片机进行复位操作，保障系统长期稳定运行。
### 2. 键盘及显示电路
- **键盘控制**：采用非编码键盘（拨码开关）来实现功能设置和数据输入，硬件简单可靠。
- **显示模块**：采用动态扫描显示方式，利用4511译码器和ULN2003驱动器实现数据的显示功能。
### 3. 温度采集电路
- **核心元件**：DS18B20数字温度传感器直接输出串行数字信号，无需额外的模数转换过程。
- **多点测量**：通过单总线技术，可以在同一总线上挂载多片DS18B20，实现多个温度点的同时测量。
### 4. 串口通讯电路
- **通讯接口**：AT89C51具备全双工串行通讯接口，通过MAX232芯片实现与PC之间的TTL电平与RS232电平之间的转换，便于数据传输和远程监控。
四、系统优势
- **简单易用**：系统结构紧凑，安装调试简便。
- **高效节能**：数字传感器的低功耗特性降低了整体能耗。
- **高度集成**：单总线技术允许在一个总线上挂载多个温度传感器，便于构建大规模监测网络。
- **灵活性高**：系统设计灵活，可根据实际需要调整温度监测点的数量和位置。
五、结论
基于AT89C51单片机和DS18B20数字温度传感器的温度检测系统是一种高效、可靠的解决方案。它不仅克服了传统模拟式温度传感器的不足，而且在多点温度测量方面表现出色，尤其适用于需要大规模温度监控的应用场景。随着技术的不断发展和完善，这种新型温度检测系统将在更多领域得到推广和应用。
