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1 引言 在工業(yè)生產(chǎn)及日常生活中，多點(diǎn)溫度檢測系統的應用十分廣泛，例如消防電氣的非破壞性溫度檢測，電力設備的過(guò)熱故障預知檢測，空調系統的溫度檢測，各類(lèi)運輸工具組件的過(guò)熱檢測，醫療與診斷設備的溫度測試等。針對這一情況，本文設計了一種基于A(yíng)T89C51、數字溫度傳感器DSl8820的多點(diǎn)溫度檢測系統，該系統利用DSl8820單總線(xiàn)的特點(diǎn)，可以方便地組建傳感器網(wǎng)絡(luò )，從而實(shí)現多點(diǎn)溫度的測量。該系統設計靈活、抗干擾性好，可以在惡劣的工作環(huán)境中進(jìn)行溫度測量。 2 總體結構 設計的多點(diǎn)溫度檢測系統如圖1所示。該系統主要由AT89C51單片微型計算機、鍵盤(pán)顯示電路、溫度顯示電路、看門(mén)狗電路、溫度測試電路、串口通信電路等組成。 3 硬件電路 3．1 溫度測試電路 溫度測試電路主要采用溫度芯片DSl8820，它是DALLAS公司生產(chǎn)的一線(xiàn)式數字溫度傳感器，測溫范圍為-55～+125℃，測溫分辨率可達O．062 5℃，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強、易配微處理器等特點(diǎn)，特別適合于構成多點(diǎn)溫度測控系統。其內部結構如圖2所示。 DSl8820有4個(gè)主要的數據部件： (1)64位激光ROM。64位激光ROM從高位到低位依次為8位CRC、48位序列號和8位家族代碼(28H)組成； (2)溫度靈敏元件； (3)非易失性溫度報警觸發(fā)器TH和TL，可通過(guò)軟件寫(xiě)入用戶(hù)報警上下限值； (4)配置寄存器。配置寄存器為高速暫存存儲器中的第五個(gè)字節。DSl8820在0工作時(shí)按此寄存器中的分辨率將溫度轉換成相應精度的數值，其各位定義如圖3所示。 圖3中：TM為測試模式標志位，出廠(chǎng)時(shí)被寫(xiě)入0，不能改變；R0，Rl為溫度計分辨率設置位，其對應4種分辨率如表1所列，出廠(chǎng)時(shí)R0，R1置為缺省值：R0=1，R1=1(即12位分辨率)，用戶(hù)可根據需要改寫(xiě)配置寄存器以獲得合適的分辨率。 高速暫存存儲器由9個(gè)字節組成，其分配如圖4所示。當溫度轉換命令發(fā)布后，經(jīng)轉換所得的溫度值以二字節補碼形式存放在高速暫存存儲器的第O和第1個(gè)字節。單片機可通過(guò)單線(xiàn)接口讀到該數據，讀取時(shí)低位在前，高位在后，數據格式如圖4所示。對應的溫度計算：當符號位S=O時(shí)，直接將二進(jìn)制位轉換為十進(jìn)制；當S=1時(shí)，先將補碼變?yōu)樵a，再計算十進(jìn)制值。 由于DSl8B20是單線(xiàn)數字溫度傳感器，因此它基本不需要外圍電路就可以與單片機直接以1根線(xiàn)相連，圖5為多個(gè)DSl8B20通過(guò)單總線(xiàn)與單片機相連的原理圖，圖中，DSl8B20采用外部電源供電方式。 3．2 鍵盤(pán)及顯示電路 該系統采用的是矩陣式鍵盤(pán)，共組成20個(gè)按鍵，主要包括10個(gè)數字鍵以及“上限”、“下限”、“確定”等功能鍵。當有鍵按下時(shí)，8279產(chǎn)生中斷信號送入單片機，然后轉向相應的功能程序。 顯示部分采用1片75451與5個(gè)LED數碼管相連來(lái)實(shí)現動(dòng)態(tài)顯示，工作狀況下，從左向右依次顯示為通道號、溫度的正負號、溫度值的十位、溫度值的個(gè)位以及溫度值的小數點(diǎn)后一位。 3．3 電源電路 因為單片機工作電源為+5 V，且底層電路功耗很小，采用7805三端穩壓片即可滿(mǎn)足要求。具體電路如圖6所示。 3．4 看門(mén)狗電路 考慮到底層電路板的工作環(huán)境相對惡劣，單片機會(huì )受到周?chē)h(huán)境的干擾，因而出現程序跑飛、死機等一些不可預知的不正常工作現象，工作人員也不可能到現場(chǎng)對單片機重起，本設計為單片機電路添加一個(gè)外部看門(mén)狗電路，定時(shí)查詢(xún)單片機的工作狀態(tài)，一但發(fā)現異常即對單片機延時(shí)重起，以保證系統安全可靠的運行。其電路如圖7所示。 4 軟件設計 系統的軟件采用模塊化方法進(jìn)行編程，主要由主程序、數碼管顯示程序、鍵盤(pán)掃描以及按鍵處理程序、溫度測試程序、中斷控制程序等組成。其中主程序完成系統初始化和對采集到的溫度進(jìn)行計算等；鍵盤(pán)掃描電路及按鍵處理程序實(shí)現鍵盤(pán)的輸入按鍵的識別及相關(guān)處理；溫度測試程序主要完成由溫度芯片傳送數據的處理，并進(jìn)行判斷和顯示；數碼管顯示程序完成向數碼的顯示送數，控制系統的顯示部分；中斷控制程序則實(shí)現循環(huán)顯示功能。 系統程序流程圖如圖8所示。 5 結語(yǔ) 利用AT89C51單片機和DSl8B20數字溫度傳感器可以實(shí)現多點(diǎn)溫度的檢測與控制。系統具有信號數字化、硬件簡(jiǎn)單化和抗干擾能力強等特點(diǎn)，如果與相應的可擴展接口芯片相連，則可實(shí)現更多路溫度的測量與控制，以適應工業(yè)生產(chǎn)的需要。 |
