基于DS18B20的多功能多路温度监测器设计，陈健，马力，该款基于DS18B20，AT89S52芯片的多功能多路温度监测器是为实现对多点温度的实时监测报警而设计。采用4个DS18B20温度传感器对4个不同点的�
国科技论文在线 时,通过发送传感器的唯一序列号读取不同的温度传感器值以实现多点测量 数据存储部分 该设计中需要将温度发生变化吋的温度值及对应的吋间进行存储,这里存储的时间信息 米自 如图中的所示。内设有年、月、日、时、分、秒寄存器,可直接读出 寄存器的值得到时间,使用灵活。由于单片机内部的 存储空间只能存放主程序, 必须选择外部存储器。这里选择 该芯片具有的 存储空间,与单片 机之间通过总线技术进行通信,三个地址端 与可以为每个存储器赋予不同 的地址,最多可以将个挂到单片机上去,而日同单片机的接口仅占用两根口线,如图 中的和所小。可根据实际需要加入更多的芯片,选择自由度较大。 报警部分 该部分硬件电路相对比较简单,主要是·个蜂鸣器,如图中的所示,当单片机通 过程序验证后需要报警时,就输岀一个髙电ν导通三极管,蜂鸣器有电流流过既可以报警。 报警部分主要还要取决于软件的设计能否准确将不同时刻的数据进行准确对比。 键盘、显示部分 这里采用矩阵式接法,虽然占用的口线并没有比独立式键盘少,但是这样做最主要的日 的就是充分利用外部中断口,这样四个按键就都可以通过两个仅有的外部中断口使单片机能 迅速对操作做出响应。并且考虑到当功能需要増加时,按键相应的也要増加,利用矩阵式键 盘仪对软件稍做修改囻可而不用增加∏线,利于扩展。但是独立式键盘就会消耗更多∏线, 而且硬件电路改动会较大。 为了能够提供一个更为良好的显示界面,该设计选用带背光的 点阵式字符型 显示器。该显示器专门用于显示字母、数字及符号等,它集成了 控制器,是一个 液晶组件。显示容量为个字符,恭片工作电压 ,最佳工作电压,总共 有个引脚,条指令。它的另一大优点就是功耗主要消耗在其内部的电极和驱动上 因而耗电量比其它显示器要少得多。液晶屏的连接电路如图所示。 国科技论又在线 图系统硬件电路图 软件设计 为利于该设计的多功能的实现和更高的编程效率,采用语言进行编程。由于 是单总线结构,要读出个温度传感器的值,必须先写不同编号的控制字,然后读出对应的 温度值,每个传感器的编号是预先通过程序得到的。读入温度后,与之前分钟吋的温度值 做对比,如果温度变化超过了设定的范围(初设为℃),那么就将变化后的温度值连同变 化的时刻一起存入片外存储器中,这是一级存储,若内变化超过℃(可另设),则触发 峰鸣器报警的同时将这些数据在单独取出存储,这是二级存储。另设按键可改变显示状态, 将实时时钟的信息显示出来,一个温度监测器瞬间就变成了一个数字钟。系统总的流程图如 图所示。 国科花论文在线 开始 初始化 开中断 模式选择 温度模式 时间模式 温度 否 测量 数据 问信 存储 息处理 是 报警一 显示程序 是 报警程序 检测标 志量 图主程序流程图 测温模块子程序 在该设计中采用的是单总线结构的 在使用前必须先进行初始化,其初始化 步骤包括:单片机通过拉低单线 以上产生复位脉冲,然后释放该线,进入接收模 式。单片机释放总线时会产生一个上升沿, 检测到该上升沿后延时,通过拉低总 来产牛应答脉冲,单片机接收到后就说明有单线器件存在,之后就可以发出 操作命令、内存操作命令及数据处理 要实现多路测量单片机要对众多在线 的某一个操作时,首先要发出匹配 命 令(),紧接着单片札提供位序列,之后就是针对某个具体读出其温度值,但是启动 温度转换命令是对所有的都进行的。该了程序的流程图如图所示 国武技论文在线 初始化 儿 跳过 读存储器 变换温度 否 所存缓冲 区指针加 等待 初始化 初始化 设置 个数 是 开始 初始化 开中断 模式选择 温庋模式 时间模式 时间信 数据 存储 息处理 报警 一 显小程序 报警程序 检测标 图测温模块流程图 国科技论又在统 数据存储模块子程序 此处存入的时间的获得,是通过直接读时间寄存器得到的。 内部有时间寄存器, 是自动计时的,只要写入一个初始值,就可以自动在此基础上计时,将时间寄存器组作为一 个数组,直接用写函数就可以存入存储器中。由于在该改计中要存储的数据比较多,在进行 片外存储时就需要用到总线技术。这种方法在与单片机相连时,仪需要和 两根线占用两个凵线即可,而且即使八个同时挂在单片机上也只需要两根线。在需要进行读 写操作时,先要写控制字,这其中就包括了确定是进行读操作还是写操作,还有选择哪个芯 片进行操作,然后直接启动总线,即为高电平时在线上有一个下降沿,之后在每 个的高电平期间,为高电平,就对应着读写一个,否则读写,数据交换完 毕在 为高电平时让 上有一个上升沿就可以停止总线。而对于 的的存储空间,可以根据地址直接读出上面的数据或是写入数据。 该部分还有另外一部分功能就是完成数据的对比判断,包括两部分的内容。一是判断温 度传感器输入值的变化是否要进行一缴存储:二是判断一级存储存入的数据是否达到了启动 报警的最大限度,·旦启动报警则自动对引起报警的值进行二级存储;以上两级存储的具体 方式即上文所介绍方式。报警程序本身比较简单,置位对应凵线即可,不在单独给出。该部 分的程序流程图如图所示 否 是否 报警 否读入温度 启动总线 是 写入控 报警 变化 制字 否 超狠 写入温度及 二级数 时间 据存储 获取时间 然续 读写 图数据存储模块流程图 键盘、显示模块子程序 该设计中按键总共需要个,基于充分利用外部中断的目的将其接成的矩阵式键盘 虽然该种方式使软件上稍显复杂,但是可以保证主控制器能够对外部操作请求快速做出响 应,人人提高性能。没有键按下时,读入行全部为高电平,每当有按键按下时,逐列置低电 平检测读入行的数据,根据低电位的行列信息就可对应的找岀键位。读入按键信号后,对应 改变相应的特征变量的佰改变应进行的操作,四个按键功能有:温度时间切换、调时、显示 国科技论文在线 加和复原。程序流程图如图所小, 该设计是要显小温度结果和时间两个不同的内容,只体显小内容是由按键改变条件变量 的值来决定的,未有改变时的默认显示是温度。同样的在显示廾始时要进行初始化操 作,在写入三个之后,要写入 和,之后的命令字是可以改变顺 厅的。 在显示时的原理是比较简单的,在不同的地址位置写入不同的数据即可 第一行的地址为 第行为然要求是写入前要先检测忙信号,但 是实际中不检测也一样可以正常显示,所以这里不再检测。其程序流程图如图所示。 按键操作 显示调用 初始化 关闭内 部中断 判断显示 位置 外部中断 信息送入 写地址 主控制器 执行对 写显示内容 应操作 图键盘程序流程图 图显示程序流程图 结束语 该温度监测报警器功耗低,技术先进,能利用最少的资源对多点不同温度进行高精度的 测量,而且在满足实时性的同时,能对历史数据进行记汞对比并给出提示信息,具有较高的 智能化;性能可靠、操作便利,复杂的工作通过软件编程来完成,使用人员可以方便的获取 结果。这款设计另一大优势就是具有高度的灵活性,这种灵活性体现在两个方面:第一是它 的组成可以灵活的増减,多路测温的数量和存储容量的人小都可以根据实际需要做埤减,使 性能和成本都达到最优化:第二是功能上的灵活性,充分利用现有的器件开发出第二功能, 使得该温度监测报警器还只有数字钟的完善的功能,大大方便应用并增强了实用性。在实际 的使用中获得了理想的效果。 国科技论文在线 参考文献 黄智伟等全国大学生电子设计竞赛训练教程北京:电子工业出版社, 余永权 系列单片机应用技术北京:北京航空航天人学出版社 叶刚基于 温度控制系统的设计电子测量与仪器学报 岂兴明,唐杰等单片机编程基础与开发实例详解北京:人民邮电出版社 张天凡等单片机语言开发详解北京:电子工业出版社 赵娜,赵刚,丁珍珠等基丁单片机的沚度测量系统微计算机信息, 王琪琳,赵英涛新型数字多路温度巡检仪的没讣西南民族大学学报 (): 胡汉才单片机原理与接口技术北京:清华大学出版社, 作者简介: 陈健,年出生,男,山东蒙阴人,本科在读。研究方向为嵌入式系统开发及应用。 马力, 年出生,男,江苏徐州人,本科在读。研究方向为嵌入式系统开发及应用。 朱琳,年出生,女,江苏徐州人,木科在读。研究方向为水污柒控制工程。