环境温度监测系统

1、环境温度监测系统课题三、环境温度监测系统一、设计要求环境温度监测系统广泛地用于住宅小区、楼 宇建筑和设备内部等。其主要功能和指标如下：1、可以监测 8 点环境温度信号，可以扩充；2、测量范围为 0.00 C99.9 C,可以扩充 到一55C+ 125 C，精度为土 0.5 C；3、用 4位数码管进行循环显示， 其中最高位 显示通道提示符 AH,低 3 位显示实际温度值， 每秒切换一个通道进行轮流显示；4、 可以随时查看指定通道的温度值（扩充 功能）。二、设计指导1、方案选择该系统主要由温度检测和数据采集两部分组成。下面列举两种实现方案：方案一：温度检测可以使用低温热偶或铂电 阻，数据采集部分则

2、使用带有 A/D 通道的单片机。考虑到一般的 A/D 输入通道都只能接收大信号， 所以还应设计相应的放大电路。此方案的软件简 单，但硬件复杂，且检测点数追加时，成本会有 较大增长幅度。方案二：使用单片机和单总线温度传感器构 成。单总线温度传感器可以采用 DALLAS司生产 的DS18B20 系列，这类温度传感器直接输出数字 信号，且多路温度传感器可以挂在1 条总线上，共同占用单片机的 1 条 I/O 线即可实现接口。在 提升单片机 I/O 线驱动能力的前提下，理论上可 以任意扩充检测的温度点数。比较两个方案后可以发现，方案二更适合于 用作本系统的实施方案。尽管方案二不需要A/D，但考虑到系统扩

3、充等因素，单片机可以选用 ADuc812以便于在需要的时候扩充参数存储、 D/A 输出、温度控制等功能。2、硬件设计采用方案二的硬件设计比较简单，系统构成 如图1 所示，原理图如图 5 所示。单片机的 P0 口 用作 4 位数码管的段码线，P3.4P3.7 用作 4 位数码管的位选线（ADuc812 的 P3 有允许 8mA 的灌 电流，可以不加驱动）。P2.4 用作 DS18B20 的数据输入/输出 线。DS18B20的引脚定义和封装形式之一如图 2 所示。 DQ 为数 字信号输入/输出端；GND 为电源地；VDD 为外接 电源。DS18B20 的光刻 ROM 中存有 64 位序列号，它可以

4、 看作是该 DS18B2 啲地址序 列码。64位光刻 ROM 勺排列 是：开始 8位 （28H） 是产 品类型标号， 接着的 48 位是该 DS18B20自身的序 列号， 最后 8 位是前面 56 位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1。光刻 ROM 勺作用是使每一个 DS18B20 拥有惟一的地址序列码，以确保在一 根总线上挂接多个 DS18B20DS18B2C 内部集成了暂存寄存器（或称为暂 存1数ADuc812叫DQ按说DS18B20DSJ8B20DS18B20DALLAS18B20123图 2 DS18B20 引脚与封装图 i 温度监测系统组成框图(BOT1ON1VH1W)R

5、AM 和 EEPRO 两类存储器。暂存 RAM 为 9 个 字节，其地址分配及其相关说明如表 1 所示。单片机通过命令实现对 DS18B20 的控制，其 支持的主要命令如表 2 所示。DS18B20 的复位操 作、读写操作都必须遵从严格的时序，其复位时 序、读写时序分别如图 3 和图 4 所示。关于 DS18B20 的详细介绍和使用方法可以参考其数据手册。表 1 DS18B20 暂存 RAM 地址分配及其说明寄存器名称地址说明温度低字节温度测量值的低 8 位，即 b7 b60 b5 b4 b3 b2 bl b0温度高字节温度测量值的高3 位及符号1位，即 S S S S S b10 b9 b8

6、温度高限温度报警上限，也可以用作自 定义字节温度高3温度报警下限，也可以用作自限定义字节配置寄存器格式为 0 R1 R0 1 1 1 1 1，R1 和 R0 为 00、01、10、11 对应的 4分辨率分别为 9、 10、 11 和 12 位 （包 括符号位）保留5 未定义保留6 未定义保留7 未定义校验码按 X8+ X5+ X4+ 1 对前 8 个字节8进行 CRC 校验表 2 DS18B20 主要命令及其功能说明命令功能说明命令码功能说明码33H3读 ROM中的 64位地址序列码EEH卖 9 字节暂存寄存器5H只有地址码匹配的 DS18B2 才能接受后续的命令4EH写入温度上/下 限，紧随

7、其后是 2字节数据，对 应上限和下限值1OH锁定总线上DS18B20 的个数 和识别其 ROM 中 的64 位地址序列 码48H将 9 字节暂存寄 存器的第 3 和 4 字节复制到EEPRO 中1CH只有温度超过上 三限或下限的DS18B20 才做出响应E8H将 EEPROM 的内容恢复到暂存寄存器的第 3 和 4 字节44H1 启动 DS18B20 进行温度转换，结E4H； 读供电模式， 寄 生供电时果存入 9 字节的 暂存寄存器DS18B2C 发送 0,外接电源时DS18B20 发送 1CH忽略地址序列C码，适合单片DS18B20LINE TYPE LEGEND (Figure 2 and

8、 Figure 3BUBmaster pulling InwDS 18x2D/DS 1B22 pulling low- Resistor pullup图 3 DS18B20 复位时序DS15x2051322 SamplesSTARTOF SLOTSTARTOF S-LOTHpu .i“_i.1-WIRE BUSGNDWRITE V SLOTWRITEUT,SSLOT 11tis TjcDGNDDGNDXTAL15TTAL2P卅/23P35/24P3fi/PJ7/mI负DSISE-ZO-IDgjgB20-2JIrSISE20_3EPGNDDQVPDSNDDQTODNDDQTODGND gTODG

9、wgQVD：DGhTDDQVDDESET/VppJSEITCOOl.I con2oom3CCBfrf12 P349P35GhTDDQVWTGNDDQVDL-时器 T1(p 3.5)中断函 数每隔 50ms 中断 1 次，每中断20 次(1 秒)即 读取 1 路 DS18B20 的温度代码，转换为温度值， 再拆分成单个数码后送入显示缓冲区。DS18B20 接口程序主要由复位函数、读位函数、读字节函 数、写位函数、写字节函数、读温度函数等组成。2、参考程序#include #include vintrinshsbit led0=P3A4;P3.4P3.7用作4位LED的位选线sbit led仁P3

10、A5;sbit led2=P3A6;sbit led3=P3A7;sbit DQ = P2A4;P2.4用作DS18B20的数据线DQfloat data TMP2=0,0;读取后的2个温度值，将其除以2即可得出实际温度；?？unsigned char data f2=0,0; /结 果是否 为负温,0为正温,1为负温。unsigned char data disp_buf4=0,0,0,0;410位数码管对应的值放入该缓冲区unsigned char data dot_position=0;unsigned char data chno=0; /对 应某路DS18B20存各路DS18B20的

11、地址序列号，为便于调 试，只设计了2路，可以扩充到8路或更多unsigned char code SN28=16,62,148,60,0,0,0, 247,16,229,146,60,0,0,0, 87 ;/数字09和通道提示符AH的段码unsignedcharcodeseg_table =0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d ,0 x07,0 x7f,0 x6f,0 x77,0 x7c,0 x39,0 x5e,0 x79,0 x71,0 x6f,0 x76;unsignedcharcodeCH =10,11,12,13,14,15,16,17;

12、/通道 提示符 的段码偏移量 将0.00999之间的浮点数转为单个数码, 并送显示缓冲区和返回小数点的位置void ftochar(float valp)iiif(valp=10.0)&(valp=100.0)&(valp1000.0)dot_position=3;disp_buf1=(int)valp/100;disp_buf2=(int)valp%100)/10;disp_buf3=(int)valp%100)%10;延时15微妙的函数void delay(unsigned char n)12do_nop_()；_nop_();_nop_();_nop_();_nop_()

13、;_nop_()；_nop_()的头文件为intrins h_nop_()；_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();n-;while(n);/DS18B20复位函数，按复位时序进行设计voidow_reset(void)DQ = 0;/ DQ置为低电平delay(36); /保持480卩sDQ = 1;/ DQ置为高电平delay(24); /延时，等DS18B20输出低 电平/DS18B20读位函数，按读位时序进行设计unsigned char read_bit(void)unsigned char i;13DQ = 0;/ DQ置为低

14、电平DQ = 1;/ DQ置为高电平for (i=0; i5; i+);/延时15卩sreturn(DQ);/返回DQ线的电平状态/ DS18B20写位函数，按写位时序进行设计void write_bit(char bitval)DQ = 0;/ DQ置为低电平if(bitval=1) DQ =1;/如果写1则DQ置为高电平delay(6); /延时以维持电平状态DQ = 1;/ DQ置为高电平/从DS18B20读取字节的函数unsigned charread_byte(void) unsigned char i;unsigned char value = 0;14for (i=0;i8;i+

15、)if(read_bit() value|=0 x01vi; II调用读位 函数，读出的8个位移位成1个字节delay(11);延时以读余下的位return(value);II写字节到DS18B20的函数void write_byte(char val)unsigned char i;unsigned char temp;for (i=0; i8; i+)/每次写1位，1个字节分8次完成temp = vali;temp &= 0 x01;write_bit(temp);/调用写位函数delay(10);/延时15/从DS18B20读物温度代码void read_temp ()unsigned char i,j;unsigned char a,b;int mr;for(j=0;j2;j+)为便于调试，仅以2路为例，改循环次数即可扩充到8路或更多，ow_reset();/调用复位函数delay(20);write_byte (0 x55);发送ROM匹配命令for(i=0;i=20) /中断20次即为1秒count=0;ftochar(TMPchno); /当前通道对应的温度 值转换为单个数码送显示缓冲区disp_buf0=CHchno; /当前通道的提示符 的段码偏移量送显示缓冲区首地址chno+;if(chno= =2) chno=0; /修改此判断对应的数值，即