多点温度检测系统设计论文.doc

包含作品的设计论文doc文档，可直接修改，适合于电赛备赛、课程设计、毕设参考等。 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 ### 多点温度检测系统设计的关键技术与应用 #### 一、系统背景与概述 多点温度检测系统设计旨在利用先进的数字温度传感器DS18B20构建一套高精度、可靠的温度测量系统。该系统主要应用于需要精确监测温度变化的场景，如仓库环境监测、楼宇空调控制系统以及工业生产过程中的温度监控等。随着现代工业自动化水平的提高，对于温度测量的准确性和稳定性提出了更高的要求。因此，基于DS18B20的多点温度检测系统不仅能够满足这些需求，还能通过简便的单总线接口简化电路设计，提高系统的整体可靠性。 #### 二、关键技术与组件介绍 ##### 2.1 传感器部分—DS18B20数字温度传感器 DS18B20是由DALLAS公司生产的数字温度传感器，具备以下特点： - **单总线接口**：仅需一条数据线即可完成温度数据的读取，大大简化了硬件连接。 - **高精度测量**：精度可达±0.5°C，在整个测量范围内保持良好的一致性。 - **组网能力**：支持多点组网功能，可以通过简单的线路扩展实现多个DS18B20的连接，非常适合构建多点温度检测网络。 - **非易失性存储器**：内置非易失性存储器，用于存储传感器的地址序列号，便于识别不同的传感器节点。 ##### 2.2 主控制器—AT89C51单片机 AT89C51是ATMEL公司推出的一款低功耗、高性能的CMOS 8位微控制器。它具有以下优势： - **兼容性强**：完全兼容MCS-51指令系统。 - **存储空间大**：内部集成4K字节的可擦除可编程只读存储器（EPROM）。 - **外设资源丰富**：具备丰富的I/O端口、定时器/计数器等资源，适合用作多点温度检测系统的主控单元。 ##### 2.3 系统总体架构 该系统采用上下位机结构，具体包括： - **下位机**：负责温度数据的采集与初步处理，并通过RS232标准串行接口将数据发送至上位机。下位机的核心为AT89C51单片机和DS18B20温度传感器。 - **上位机**：通常指通用PC，负责接收、分析处理来自下位机的数据，并可通过图形界面展示温度变化趋势等信息。上位机软件可以采用诸如LabVIEW、MATLAB等开发工具进行设计。 #### 三、硬件电路设计 ##### 3.1 电源与看门狗电路 为了确保系统的稳定运行，设计了专门的电源模块和看门狗电路。电源模块负责为整个系统提供稳定的电压供应，通常采用+5V直流电源。而看门狗电路则可以在系统出现异常时自动复位主控芯片，确保系统长期稳定工作。 ##### 3.2 键盘与显示电路 键盘电路主要用于设置温度阈值或调整其他参数，采用常见的矩阵键盘设计。显示电路则用于实时显示当前各点的温度值，通常采用LED或LCD显示器，便于现场观察。 ##### 3.3 温度测试电路 温度测试电路围绕DS18B20展开设计，主要包括DS18B20与单片机之间的信号连接电路。通过合理的布线和元件选择，确保温度数据的准确传输。 ##### 3.4 串口通讯电路 为了实现上下位机之间的数据传输，设计了基于MAX232芯片的RS232串行通讯电路。该电路能够将TTL电平转换为符合RS232标准的电平信号，从而实现与上位机的有效通信。 #### 四、软件设计 ##### 4.1 软件概述 软件设计主要分为两个部分：下位机软件和上位机软件。下位机软件负责控制DS18B20进行温度测量，并通过串口将数据发送至上位机；上位机软件则负责接收数据、解析并显示。 ##### 4.2 下位机软件设计 下位机软件主要包括温度测量程序、串口通信程序等模块。其中，温度测量程序利用DS18B20的特性进行初始化、温度读取等操作；串口通信程序负责将测量到的温度数据按照特定格式封装后通过串口发送至上位机。 ##### 4.3 上位机软件设计 上位机软件的设计重点在于数据接收、解析以及图形化显示。通过编写相应的串口接收程序，解析接收到的温度数据，并将其以图表形式展示出来，便于用户直观了解各个监测点的温度变化情况。 基于DS18B20和AT89C51的多点温度检测系统设计不仅具有高精度、可靠性强等特点，还通过优化硬件电路设计和软件编程实现了对温度的有效监控，具有广泛的应用前景。