基于DS18B20的多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)探討

摘 要：溫度是基本物理量之一，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中經(jīng)常需要測(cè)試的重要參數(shù)，本文以AT89C51單片機(jī)為核心器件，以4個(gè)DS18B20溫度傳感器按多I/O口連接方式構(gòu)成多路溫度測(cè)量系統(tǒng)，探討了實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度的測(cè)量和控制的功能。

關(guān)鍵詞：溫度；DS18B20；探討

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.140

1 引言

溫度是基本物理量之一，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中經(jīng)常需要測(cè)試的重要參數(shù)，溫度測(cè)量亦是應(yīng)用頻率最高的技術(shù)之一，溫度傳感器在溫度測(cè)量系統(tǒng)中具有重要作用，是其關(guān)鍵器件。在工業(yè)生產(chǎn)中，溫度測(cè)量是非常常見(jiàn)的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其它的傳感器的數(shù)量，比例占到約50%。在各類信息的感知、采集、轉(zhuǎn)換和傳輸處理中我們隨處可見(jiàn)到溫度傳感器的使用，在工業(yè)生產(chǎn)中其強(qiáng)大的功能已占據(jù)無(wú)法比擬的地位，也發(fā)展成為自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制系統(tǒng)和計(jì)量測(cè)試中必不可少的技術(shù)工具。同時(shí)，溫度傳感器在工業(yè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活的不同領(lǐng)域已廣泛的普及[2]。

我們一般使用的溫度檢測(cè)大部分以熱敏電阻作為溫度傳感器，其工作原理是將溫度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?，溫度的變化?dǎo)致電量的高低變化。這種電量一般難以被單片機(jī)解析，需要借助相應(yīng)的變換電路和接口電路，把這種電量轉(zhuǎn)換為電壓量。然而，在高精度要求的溫度檢測(cè)應(yīng)用中，我們需要很好的把引線誤差補(bǔ)償問(wèn)題、多點(diǎn)測(cè)量切換誤差問(wèn)題和放大電路零點(diǎn)漂移誤差問(wèn)題等技術(shù)問(wèn)題處理好，才能提高測(cè)量精度。另外被監(jiān)控的現(xiàn)場(chǎng)一般電磁環(huán)境惡劣，信號(hào)易受干擾，導(dǎo)致模擬溫度信號(hào)容易受到干擾而無(wú)法測(cè)量到準(zhǔn)確數(shù)值。新型數(shù)字溫度傳感器，我們也稱之為一體化溫度傳感器，它可以將變換電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和傳感器集成于一個(gè)器件中，并直接輸出數(shù)字量，具有簡(jiǎn)化應(yīng)用電路，成本低的優(yōu)點(diǎn)，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。因此，在溫度測(cè)量系統(tǒng)中想要解決這些問(wèn)題，只有選擇抗干擾能力強(qiáng)的新型數(shù)字溫度傳感器才能得到有效控制，達(dá)拉斯公司生產(chǎn)的DS18B20數(shù)字溫度傳感器是一款典型的一體化溫度傳感器，所需外圍器件少，操作簡(jiǎn)易。溫度測(cè)量精度高。新型數(shù)字溫度傳感器具有體積小、精度高、適用電壓寬，可用單總線、可組網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)溫度傳感器相比，不管是在時(shí)間的轉(zhuǎn)換上，還是距離傳輸和分辨率上，都有了長(zhǎng)足的改進(jìn)，且在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的測(cè)溫效果。

本文以AT89C51單片機(jī)為核心器件，以4個(gè)DS18B20溫度傳感器按多I/O口連接方式構(gòu)成多路溫度測(cè)量系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)多點(diǎn)溫度的測(cè)量和控制的功能。

2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及水平

我國(guó)的工業(yè)發(fā)展是從十八世紀(jì)的工業(yè)革命之后得到快速成長(zhǎng)，而起到關(guān)鍵性和決定性作用的還是要數(shù)能否掌握溫度。不管是在哪個(gè)領(lǐng)域，溫度成為各個(gè)工業(yè)部門都必須首先考慮的因素。所以，溫度在工業(yè)中的重要性是推動(dòng)溫度傳感器崛起的關(guān)鍵因素。

隨著傳感器技術(shù)和電子測(cè)量技術(shù)的迅猛發(fā)展，溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下三個(gè)階段：第一，傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器（含敏感元件），主要是能夠進(jìn)行非電量和電量之間轉(zhuǎn)換；第二，模擬集成溫度傳感器/控制器；第三，智能溫度傳感器。目前，國(guó)際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、集成化向智能化及網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。智能溫度傳感器是在20世紀(jì)90年代中期問(wèn)世的。它是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測(cè)試技術(shù)（ATE）的結(jié)晶。智能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、信號(hào)處理器、存儲(chǔ)器（或寄存器）和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器（CPU）、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）和只讀存儲(chǔ)器（ROM）。智能溫度傳感器的特點(diǎn)是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器（MCU）；并且它是在硬件的基礎(chǔ)上通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)試功能的，其智能化程度也取決于軟件的開(kāi)發(fā)水平。

進(jìn)入了21世紀(jì)之后，溫度傳感器發(fā)展趨勢(shì)是高精度、總線標(biāo)準(zhǔn)化、多功能、高可靠性及安全性、網(wǎng)絡(luò)傳感器和開(kāi)發(fā)虛擬傳感器、研制單片測(cè)溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。隨著我國(guó)四個(gè)現(xiàn)代化和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我們國(guó)家在生產(chǎn)和科技各個(gè)領(lǐng)域都發(fā)生了巨大的發(fā)展和進(jìn)步，發(fā)展以溫度傳感器為載體的溫度測(cè)量技術(shù)具有重大意義[1]。

3 DS18B20的多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)

下圖是一個(gè)基于AT89C51單片機(jī)為主控芯片，DS18B20為溫度傳感器的4路溫度檢測(cè)系統(tǒng)，并加以電源電路，復(fù)位電路，時(shí)鐘電路，按鍵控制電路，1602液晶顯示電路和高低溫報(bào)警閃爍電路共同構(gòu)成。

4 結(jié)語(yǔ)

本文探討了了一個(gè)基于DS18B20的多路溫度測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括硬件電路和軟件部分。

隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用于各行業(yè)中，尤其是在溫度控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，如：智能化建筑系統(tǒng)、糧庫(kù)測(cè)溫系統(tǒng)、中央空調(diào)系統(tǒng)、冷庫(kù)測(cè)溫系統(tǒng)等。本課題的設(shè)計(jì)突破了一般常性設(shè)計(jì)，在實(shí)用性方面，具有較高的研究?jī)r(jià)值。多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng)解決了日常生產(chǎn)生活和工農(nóng)業(yè)控制領(lǐng)域中有關(guān)多點(diǎn)溫度檢測(cè)方面的難題，其發(fā)展前景廣闊。

參考文獻(xiàn)：

[1]呂建波.基于單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20的測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2012（19）：117-119.

[2]鐘珊，尹斌.基于PROTEUS的溫度測(cè)控系統(tǒng)仿真研究[J].電子設(shè)計(jì)工程，2011（24）：123-125.

[3]江杰，李計(jì)川.基于DS18B20的高精度溫度測(cè)量系統(tǒng)在高爐上的應(yīng)用[J].傳感器與微系統(tǒng)，2012（11）：144-146.

作者簡(jiǎn)介：仲霞（1972-），男，江蘇淮安人，本科，工程師，主要從事：化學(xué)工程與工藝方面的技術(shù)開(kāi)發(fā)、工程設(shè)計(jì)等方面的工作。