基于单片机的多点即时测温系统设计

1、摘要本系统由上位机和下位机两部分组成。下位机实现的是温度的测量并提供了标准RS232通信接口，芯片使用了AT89C51单片机和DS18B20数字温度传感器。上位机部分实现数据的实时显示和存储，使用了通用PC。系统以单片机AT89C51为核心，以4个DS18B20数字温度传感器作为测量元件，对温度进行测量,收集数据。这个系统还要完成数据的实时显示、存储等功能。上位机与下位机之间采用RS232总线通讯，单片机将温度数据发送到监控计算机中，计算机将收到的数据进行记录和处理，并进行实时显示。此次设计在Keil环境下编辑应用软件程序，通过Proteus和Keil联合实现该系统的设计、调试和仿真。本系统设

2、计实现了在多点温度测量系统中对多个传感器的快速精确识别和处理，并给出了具体的编程实例、仿真结果和实物装置。关键词：单片机，DS18B20数字温度传感器，Proteus仿真AbstractThis system is composed of upper and lower machine is composed of two parts. Lower machine temperature measurement and provide standard RS232 communication interface, used chip AT89C51 and DS18B20 digital te

3、mperature sensor. Part of the host computer to realize real-time display and data storage, the use of general PC.System based on AT89C51 SCM as the core, with four DS18B20 digital temperature sensor as measuring element, is connected to the SCM and sensor, collection, storage temperature sensor meas

4、urement data. In the SCM system, real-time display and data storage function, auxiliary storage data but also to achieve the program. On the other hand, the SCM communicates with the computer via RS232 bus, transmission of data will be collected to the monitoring computer, the computer monitoring an

5、d control the SCM transmission of data recording, storing, processing, for staff to browse, recording and processing. And in the Keil environment editor application software, design, debugging and Simulation of the multipoint temperature measurement system is realized through the combination of Prot

6、eus and keil.Design of the system is realized in multipoint temperature measurement system of multiple sensors to quickly and accurately identify and deal with, and gives the specific programming examples and simulation results. The system features simple interface, high precision, strong anti-inter

7、ference ability, stable work.Keywords: SCM, digital temperature sensor DS18B20, Proteus simulation目录摘要IAbstractII1绪论11.1选题的背景与意义11.2国内外研究现状11.2.1国内研究现状11.2.2国外研究现状21.3系统主要研究的内容22系统设计32.1基于单片机的多点即时测温系统的功能设计32.2基于单片机的多点即时测温系统设计的原则32.3基于单片机的多点即时测温系统的组成与工作原理43单片机的有关介绍53.1单片机的定义53.2单片机的基本结构63.3单片机执行指令的过程

8、73.4单片机的特点74温度传感器研究、选型84.1温度传感器选用细则84.2温度传感器方案论证和选择84.3 DS18B20温度传感器104.3.1主要特征104.3.2引脚功能114.3.3工作原理及应用114.3.4单片机对DS18B20的操作流程114.3.5 DS18B20与单片机的接口124.3.6 DS18B20芯片ROM指令表124.3.7 DS18B20芯片存储器操作指令表134.3.8 DS18B20复位及应答关系及读写隙135硬件设计155.1概述155.2测温系统设计155.3显示系统设计155.4存储系统设计165.5通讯系统设计165.6系统硬件介绍175.6.1单

9、片机模块175.6.2显示模块175.6.3 温度采集模块185.6.4硬件电路图196软件设计206.1主程序设计206.2程序设计21参考文献40致谢41附录A42附录B431绪论1.1选题的背景与意义温度不仅是一个重要的模拟量,还是科学研究中的一个重要基本物理量。同时,温度是一个和人们的生活环境、生产活动密切相关的量,在许多情况下需要精确测量的温度,以满足人们的各种需求。温度与物理、化学、生物和其他学科都密不可分。在工业生产、实验研究、电力机房、农业温室大棚，甚至生活中在经常需要检测环境温度,并根据实际的要求控制环境的温度。这些年以来，测温技术的发展日渐成熟。人们在实际应用的过程中边摸索

10、边前进，创造出了许多的温度测量技术。温度测量按照方法分的话可分为接触式测温和非接触式测温两大类。接触式温度测量技术,接触式温度测量的发展较早。这种测量方法的优点是简单、可靠和低价格,高精密测量,一般能测量真实的温度,但由于检测元件大都靠热惯性,反应时间较长,况且小物体的热容是难以实现精确测量。所以这种方法并不适用于腐蚀性介质温度,不能用于超高温测量，很难测量移动物体的温度。非接触式温度测量方法是通过检测辐射能量来实现温度测量的一种方法,这种新型的测量温度的方法的优点是:适用于不破坏温度场的测量,热容小对象的测量,移动物体的温度测量，温度分布和快速的响应速度和面积测量。但这种方法也有较大的测量误

11、差,仪表指示值通常只是表面温度。同时还有温度测量装置结构复杂、昂贵的弱点。因此,在实际的温度测量,应该选择适当的测量方法，为特定的对象,满足测量精度的前提下减少投资。随着控制理论和电子技术的发展,工业控制器的适应能力和智能化逐渐成为现实。数字控制器基于单片机,具有体积小、成本低、简单和广泛使用等优点。作为一种重要的基于单片机温度控制探测器,单片机已经广泛应用在化工、食品和其他工业过程。所有的信息感知和采集、转换、处理功能的设备传输阶段,温度传感器设备已经日益突出,成为自动检测、自动控制系统和测量和测试的一种重要的技术,它的应用已经蔓延到所有的行业和生活。此次测温系统设计是为了满足人们的生活需求

12、而设计的温度测量系统。1.2国内外研究现状1.2.1国内研究现状温度测量和控制技术的研究,开始于上个世纪的80年的。我们国家的工程和技术人员的温度测量和控制技术大多来自于发达国家。我们国家的温度测量和控制计算机的一般应用,是从消化,到吸收和到实际的简单应用阶段的过渡和发展、综合应用阶段。技术上来说,我们国家的温控制器测温技术,以单参数回路测量多参数回路的技术与发达国家相比仍然有很大的差距。我们国家的温度测量和控制设备在实际生产中仍然存在很多问题,设备落后,工业化程度低,这是糟糕的情况是由于环境和控制落后,不可靠的硬件和软件资源共享的缺陷造成的。1.2.2国外研究现状世界上的一些其他国家对温度的

13、测量、控制研究起步较早，从上世纪70年代就早已开始。最初的时候采用的测温技术是现场直接测温，测量起来有很大的局限性。大概十年后，采用的是分布式测量系统。截止到目前，由计算机进行远程测温和控制的综合控制系统应用广泛。从测温技术的发展史，结合目前的研究方向来看，测温技术正在向更高的层面发展，以后会趋于自动化、无人化，会更加智能和便捷。目前美国DALLAS半导体公司生产的温度传感器DS18B20采用单总线协议，即与单片机接口仅需占用一个I/O端口，无需任何外部元件，数字化转化信号，提高了测量的准确性。1.3系统主要研究的内容系统主要研究的内容有以下几个方面：一，确定系统设计的总体功能；二，单片机的选

14、型；三，传感器的选型和研究；四，硬件电路和软件设计，单片机系统和通信接口；五，连接到单片机的上位机计算机监控软件系统设计。本文信息融合了采集技术，信息传输技术，信息存储技术和信息处理技术，提出了一种实用的多点即时测温系统的设计方案，全面、实时、自动监测数据自动记录，存储和处理，以及相关的信息，根据实际情况，最有效的方式送入计算机进行处理，并有监控系统的远程控制。此系统设计有以下几个创新的地方：（1）传感器采用了智能温度传感器，使温度的采集更加快速，提高了测量数据的准确性，减轻了单片机的负担。（2）增加了辅助存储功能，在监控计算机不工作的时候，采用外部存储卡存储数据。（3）单片机通过PL2303

15、转换器与计算机相连，下位机通过一个USB接口与上位机相连，一定程度上方便了接口的连接。2系统设计2.1基于单片机的多点即时测温系统的功能设计系统要完成的设计功能有以下几个方面：（1）环境温度的测量参数的实时，多点温度测量：根据空间或设备的实际需要，由多个温度传感器测量的温度敏感的关键点，包括每一个循环检测，单片机数据处理，数据存储，并实现了智能化、多点的温度测量。（2）现场的监控设备要具有可靠性、灵敏性、抗干扰性。（3）通信系统要具有具有可靠性、实时性、抗干扰性。单片机与计算机通讯，采用RS232串口通信方式，传输距离20米。（4）计算机软件设计管理软件不仅要有数据采集、处理功能，还应具有功能

16、强大、界面友好、操作简单、快速实施等。（5）显示系统不仅具有计算机的显示器可以显示实时温度测量，还有液晶屏幕可以连接到单片机进行独立操作显示测量温度。2.2基于单片机的多点即时测温系统设计的原则要求单片机系统应具有高可靠性，易于操作和维修，成本低。（1）可靠性可靠性应该作为整个系统的考虑的首要因素。要想提高系统的可靠性，可以用这几种方法：采用高可靠性的元器件；输入输出通道采用抗干扰措施；一些布局和设计采用抗干扰措施；用好的电源；硬软件采用自诊断的方法。（2）方便性单片机系统设计，应该尽可能的操作起来比较方便，简单一点来说，就是使操作者不需要太高的知识水平和文化程度就能轻松、无障碍的使用。在设计

17、的时候，多从这个角度出发，尽量减少人工操作或操作简单。与此同时系统还应该有相应的后备方案，用于后面的操作和维修。（3）成本单片机除了体积小，功耗低，最大的优势是性价比高。成本的高低也是实际使用中需要考虑的一个重要因素。所以，在保证系统的性能、稳定工作的前提下，尽可能少的花费，尽量降低成本。2.3基于单片机的多点即时测温系统的组成与工作原理图2.1为系统组成结构方框图。图2.1系统框图系统以AT89C51单片机为核心，通过单片机数据采集，存储，显示和上传到电脑进行数据处理。数据采集是通过温度传感器完成；数据存储在电脑上完成，电脑不工作时，还提供辅助的多媒体卡MMC存储；通过显示模块接收的值实时显

18、示；数据处理主要完成上位机数据曲线显示数据存储，数据打印。在keil环境下编辑应用软件程序的设计，结合Proteus和Keil的多点温度测量系统调试和模拟。3单片机的有关介绍3.1单片机的定义单片机是在一块半导体上集成了微处理器（CPU），存储器（RAM、ROM、EPROM）和各种输入、输出接口（定时计数器，并行IO口，串行口，A/D转换器以及脉宽调制器PWM等），这样一块集成电路芯片具有一台计算机的属性，因此被称为单片微型计算机，简称单片机。单片机以其卓越的性能，得到了广泛的应用，单片机以小巧灵活、成本低、易于产品化、可靠性好、应用温度范围宽等优点。AT89C51是美国ATMEL公司生产的的

19、，具有低电压，高性能的特点。 片内含4K bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128 bytes 的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和 Flash 存储单元。强大的AT89C51单片机可以提供具有成本效益的应用程序可以利用于各种控制。图3.1为单片机AT89C51的引脚图。图3.1 AT89C51引脚图3.2单片机的基本结构图3.2为单片机AT89C51结构框图图3.2 AT89C51结构框图（1）微处理器（CPU）MCS-51单片机中有1个8位的CPU，包括了运算器

20、和控制器两大部分，不仅可以处理字节，还可以进行位处理。（2）数据存储器（RAM）片内一共有256B的RAM。片内后面的128B被专用的寄存器占用，所以能够使用的只有前面128位，因此它被称为内部数据存储器。片外可以扩展64KB。RAM是一种通用的多用途数据存储器。（3）内部程序存储器（ROM）单片机内部有4KB的ROM，用于存放程序、原始数据或表格。因此称之为程序存储器，简称内部RAM。地址范围为0000HFFFFH（64KB）。片外最多可外扩64KB。（4） 定时器/计数器片内共有2个16位的定时器/计数器，具有四种工作方式，来实现定时和计数的功能。定时的时候靠的是内部分频时钟频率计数来实现

21、，计数的时候，采用的是对T0和T1端口的低电平脉冲进行计数。（5）并行I/O口单片机一共有四个8位并行I/O口（P0、P1、P2、P3），用来实现数据的输入输出。（6）串行口单片机有一个全双工的异步串行口，具有4种工作方式。用于单片机和其它设备的通信，该串行口功能很强大，既可以作为全双工异步通信收发器使用，又可以作为移位器使用。RXD（ P3.0）脚为接收端口，TXD（P3.1）脚为发送端口。（7）中断控制系统单片机的中断控制系统功能很强大，可以满足对很多种的控制应用。它一共具有5个中断源，其中包括2个外部中断，2个定时中断，1个串行中断。运行的时候分为两个优先级别。（8） 时钟电路单片机内部

22、有时钟电路，但是石英晶体和电容需要外接。时钟电路在工作的时候是为单片机提供时钟脉冲序列。（9）特殊功能寄存器（SFR）单片机内一共有21个特殊功能寄存器，用来对单片机内部的各个部件进行控制和管理。换句话来说，它就是一个具有特殊功能的内部RAM，是片内各功能部件的控制寄存器和状态寄存器。3.3单片机执行指令的过程 单片机执行指令的过程一共有三个阶段：取指令、分析指令和执行指令。取指令：根据计数器中的数值将程序存储器中的指令读取出来，送入到指令寄存器。分析指令：将指令寄存器中的指令取出来进行译码，然后分析其指令性质。执行指令：实质就是对上述操作进行循环的过程。3.4单片机的特点单片机在测控领域的应

23、用，具有以下特点：（1）小，灵活，成本低，易于推广。（2）可靠性好，适应温度范围广。（3）扩展方便，非常简单就可以形成各种程序，易于控制。（4）可用于多种控制系统和分布系统。（5）具有优良的性能价格比。（6）存储器ROM和RAM是分工明确。（7）指令都是面向控制的。（8）输入/输出（I/O）的端口是多功能型的。（9）对不同规格的系列。（10）低功耗。4温度传感器研究、选型4.1温度传感器选用细则现代传感器的原理及结构有很大的不同，这取决于测量的目的，测量对象和测量环境。传感器的的合理选择是是实际使用中需要最先考虑的问题。只有传感器选择好了，才能有后面的工作。测量是否能成功的关键在于传感器的选择

24、上。（1）测量环境（2）灵敏度 一般来说，灵敏度越高越好，测量就会越精确。但同时灵敏度高的时候噪音信号也被放大，影响测量精度。因此，传感器要在此两方面之间权衡，既要有较高的灵敏度，又要降低从外部引进的串扰信号。（3）频率响应特性频率响应特性直接影响到传感器的频率测量范围。在测量的时候，传感器总是想只有很小的延迟时间。频率响应特性差会引起幅频效应和相频特性差，有比较长的延迟时间。（4）线性范围传感器的线性范围也是一个重要因素。在选择传感器时候，要确定传感器的类型是否在其范围内看符合要求。在实际应用的时候，没有绝对的线性，只能说是近似线性，所以选择传感器的时候，尽量选择一个非线性误差近似线性的。（

25、5）稳定性要想传感器能够长期稳定的工作，必须要有较高的稳定性。传感器的稳定性不仅与自身品质有关，还与使用时的环境密切相关，工作环境较好的话，传感器用的时间也就越长，稳定性就高。（6）精度不同的传感器精度当然也就不同，精度对传感器的测量数据正确与否起着关键的作用。理论上来说，当然是传感器的精度越高，但同时也要考虑到成本因素，所以选择传感器时，选用一个精度较高，够用的就好。如果测量目的是定性分析，选择重复性高的传感器的就可以，不应使用高精度的；但是如果确实对精度的要求很高，只能选择满足要求的传感器。4.2温度传感器方案论证和选择方案一：热电阻温度传感器。热电阻温度传感器是利用导体的电阻随温度的变化

26、的特征制作的温度元件。现在实际中应用较多的有铂，铜，镍和其他热电阻。其主要特点是精度高，测量范围宽，易于测量距离。铂的物理和化学性质非常稳定，抗氧化性强，易于纯化，具有很好的复制性能，工业性好，电阻率较高。因此，工业上常用铂电阻温度测量和高精度温度标准检测。缺点是昂贵，温度系数小，由于磁场的影响，在还原性介质中易受污染变脆。根据IEC标准的温度范围为- 200 650，电阻比W（100）= 1.3850时，100和10R0，使测量误差水平（0.15+ 0.002 | T |），B级是（0.3+ 0.005 | T |）。铜的电阻温度系数的电阻相对于铂较低，也容易净化处理；但其阻力小，稳定性差，

27、通常在腐蚀性介质中使用。在工业用于50 180温度的测量。负温度系数热敏电阻通常是锰，钴氧化物半导体陶瓷烧成。其特点是随着温度的增加，在操作温度范围内电阻降低。4090的话能满足测量范围，但热敏电阻的精度低，可重复性差，可靠性差，信号不适用于小于1检测；线性度较差，不能直接用于A / D转换的硬件或软件，还要用硬件或软件对其进行线性化补偿。方案二：集成温度传感器，如常用的AD590和LM35。AD590是电流型温度传感器。即通过电流输出量来反应温度的高低，通常来说它的电流灵敏度是1uA/K。电流输出值和温度之间成线性关系，工作电压范围为4到30V，温度范围为- 55 + 150，精度高。M档在

28、测温范围内非线形误差为0.3，它与大多数其他形式的温度传感器相比不存在线性化问题。能承受44V和20V的反向电压正向电压，从而扭转装置不被损坏。使用可靠。这是二端器件，容易使用，作为一个高阻抗的电流源，它不需要严格考虑电压信号损耗和噪声问题，它特别适合于远程测量和控制作用。由于AD590是电流传感器，通过电阻值转换成电压。它需要多个模拟开关控制信号和温度采样放大器和A/D转换器将模拟量转换为数字量，所以有很多硬件电路，价格高。方案三：采用DS18B20温度传感器。DS18B20是美国DALLAS公司生产的智能数字温度传感器。它具有诸如体积小，低功耗，高性能，抗干扰能力强，装卸方便等显著优点，特

29、别是在多点温度测量及控制系统，温度可直接转换成串行数字信号（提供9个二进制数字）到单片机处理。它的测温范围是- 55 + 125，最高的时候可以达到12位的A/D转换精度，测量精度为土0.5。芯片的物理，化学性能稳定，可作为工业温度测量装置。测量温度用符号扩展的16位串行输出模式，同一个I/O口既可以挂接一个DS18B20，又可以同时挂接多个DS18B20，这样一来占用单片机的端口变少，可以大大降低了布线和逻辑电路。此次设计采用的是单片机AT89C51为核心，所以以传感器DS18B20为测温元件的话，测量起来会更加快速。最终结果选择方案3。理由：当前温度传感器已经全面进入数字时代，它直接输出数

30、字温度值，省去了繁琐的转换，节省了大量的硬件电路，精度高。4.3 DS18B20温度传感器美国DALLAS（达拉斯）公司生产的DS18B20智能温度传感器具有体积小，价格低，精度高，抗干扰能力强，附加功能强等优点。DS18B20器件具体的引脚如图4.1。图4.1 DS18B20引脚图4.3.1主要特征DS18B20主要特征：（1）全部采用数字转换和输出，无A/D转换环节。（2）通信方式为单总线。（3）最高12位分辨率，精度可以达到土0.5。（4）工作周期在最大的时候可以达到750ms。（5）可选择寄生工作方式。（6）测温范围为-55125（67257）。（7）内置EEPROM，限温报警功能。（

31、8）挂接方便。（9）封装形式多样化，可适用于不同的硬件系统。（10）片内有64位序列号在ROM。（11）可用于多点分布式测温。（12）体积小，没有外部器件。（13）可外部电源供电。供电范围为3.0V到5.5V。4.3.2引脚功能（1）GND 接地 （2）DQ 单数据总线 I/O（3）VDD 电源电压 （4）NC 空引脚4.3.3工作原理及应用DS18B20温度传感器芯片高度集成，免去了A/D转换环节，所以它的抗干扰性极强。它的一个工作循环可以分成温度测量和数据处理两个过程。每个DS18B20具有独特的64位编码，存储在ROM中的前8位是单线编号：28h。然后48位是一个独特的序列号。最后8位是

32、56以上的CRC编码的位。64位ROM和ROM操作控制允许DS18B20作为一个设备和后续的单总线系统总线协议的详细章节做工作。数据在设置的时候不由用户设置。DS18B20数据寄存器，用于内部计算和数据存取，数据掉电后丢失，9字节的RAM，每个字节为八。1和2字节值是温度转换的数据信息，在3，4字节的EEPROM的用户（通常用来存储温度报警值）的镜像。当上电复位，其值将被刷新。对5字节是第3字节的EEPROM得镜像。6、7、8字节计数寄存器是为了让用户获得更高的分辨率，和内部温度转换，临时寄存。第9字是前面8字节的CRC校验码。非挥发性EEPROM存储器是用来存储需要很长时间的数据，上下限温度

33、报警值和校验数据块，DS18B20，总共三个EEPROM，RAM和镜像，方便用户操作。在我们在读取温度的时候必须在复杂和精确定时下进行数据处理，因为DS18B20硬件结构简单，高度集成，所以就要求有较高的、复杂的软件程序设计，才能与之对应，更好地工作。4.3.4单片机对DS18B20的操作流程（1）复位：第一步将芯片进行复位。复位是由控制器发出一个至少480us低电平信号。当DS18B20收到复位信号后是会在15-60us之后将脉冲信号回发到芯片。（2）存在脉冲：复位之后，应该是单总线拉高，以便在15 60us接收脉冲，脉冲是一个60 240us低电平信号脉冲。到目前为止，双方已达成基本协议，

34、接下来将控制器和18B20之间的通信。（3）控制器发送ROM指令：控制器与DS18B20建立了通信之后，控制器开始对DS18B20发送ROM指令。ROM指令一共有5条指令，一个工作周期发送一条指令，这5条指令分别是读ROM数据、指定匹配芯片、跳跃ROM、芯片搜索、报警芯片搜索。ROM指令长度为8位，主要是对片内的64位序列号进行操作。这个过程的操作意义实现识别一个接口上挂接了多少个DS18B20，并对每个芯片加以区分。（4）控制器发送存储器操作指令：ROM命令发送到18B20后立即（常数）发送存储器操作指令。操作指令为8位相同，共有6个，内存指令是读写数据的RAM，RAM，RAM的数据复制到E

35、EPROM，温度转换，EEPROM的报警值复制到RAM，模式切换。命令18B20存储指令功能，什么样的工作，是芯片控制的关键。（5）执行或数据读写：一个存储器操作指令，将指令或数据的读和写操作结束后进行，这取决于内存取决于操作指令。如温度转换指令的控制器（MCU）必须等待18B20执行其指令，转换时间为500us。写数据读写指令需要严格遵循18B20时序操作。单个DS18B20读取当前温度数据需要两个周期，第一周期：复位，跳过ROM命令中，执行温度转换存储器操作指令 44h ，500温度转换时间。其次是第二周期的实现是：复位，跳过ROM命令中，读内存操作指令 beh ，读取数据（最多9个字节，

36、停在中间，只读简单的温度值是只读第一2字节）。4.3.5 DS18B20与单片机的接口一个温度传感器DS18B20只需要占用一个单片机的I/O口，由于开放引流线外部上拉电阻4.7K。采用寄生电源的话，如果你想使用，只要VDD电源引脚并行单总线。在程序设计中，寄生的做法会有一些特殊要求的总线状态。当DS18B20处于寄生电源模式时，VDD引脚必须接地。4.3.6 DS18B20芯片ROM指令表Read ROM（读ROM）33H 此命令允许总线控制器读取DS18B20的64位ROM。只有一个挂接DS18B20的时候，才用到这个指令，如果超过一个DS18B20，数据冲突可以发生在通信中。Match

37、ROM（指定匹配芯片）55H指定匹配芯片为由控制器发出的有一个64位的序列号，对单总线上挂接的DS18B20进行识别并加以区分，指令指定哪一个芯片，哪一个芯片工作，接收指令，其他的芯片不工作，不接受指令。Skip ROM（跳跃ROM指令）CCH这条是另为一条特殊指令，当控制器上只有一个芯片的时候，为了节省时间，不再进行指定芯片操作。Search ROM（搜索芯片）F0H搜索芯片为搜索指令识别所有挂接的DS18B20。Alarm Search（报警芯片搜索）ECH挂接多个芯片的时候，不经会有选择地进行，只对符合要求的进行报警，然后会一直保持这个状态，直到芯片收到指令不再满足温度报警条件。4.3.

38、7 DS18B20芯片存储器操作指令表Write Scratchpad （向RAM中写数据）4EH这条指令将数据到内存中，随后数据会被存到第2和第3字节。中间可以用复位信号经行终止操作。Read Scratchpad （从RAM中读数据）BEH本指令将数据从RAM读取，读地址从地址0开始，可以读一读地址在RAM 9，完成从RAM中读数据。中间可以用复位信号经行终止操作。Copy Scratchpad （将RAM数据复制到EEPROM中）48H本指令在EEPROM数据到RAM的数据复制到EEPROM中，这样的话即使掉电数据也不会丢失。在此之后，芯片会将数据EEPROM储存处理，当控制器发出一个读

39、时间间隙的时候，总线线上输出“0”，当这个过程完成的时候，总线上输出“1”。当采用外部寄生电源工作方式的时候，必须有一个强上拉，并维持最少10ms的时间。Convert T（温度转换）44H此指令的操作是进行温度转换。将转换后的温度值存放入RAM的第1、2地址，然后芯片进行温度转换操作。因为两个芯片的工作温度然后转换过程控制器发送到控制器，总线输出“0”时，当你完成的工作储存在总线，输出“1”。当采用外部寄生电源工作方式的时候，必须有一个强上拉，并维持最少500ms的时间。Recall EEPROM（将EEPROM中的报警值复制到RAM）B8H本指令将报警值复制到 EEPROM的3，4字节的R

40、AM。因为芯片总线控制器发送读的间隙，输出“0”时，当你完成的工作储存在总线，输出“1”。另外，此指令将在芯片上电复位时会被自动执行。这样RAM中的两个报警字节位将始终为EEPROM中数据的镜像。Read Power Supply（工作方式切换）B4H这一条指令发出后，芯片回到电源状态。4.3.8 DS18B20复位及应答关系及读写隙每一个通信必须是按照复位，复位时间，等待时间和响应时间的严格顺序编程。DS18B20读取数据并通过通关过程写作和当命令确认信息的交换。写时隙：写的间隙分为“0”和“1”。在写数据总线15us差距需要拉低液位控制器，它是总线上的数据采样时间的芯片，在15 60us采

41、样时间，采样周期，如果控制器说“1”如果控制器将总线的低，表示说，“0”。每个都应该有一个至少15us低一点开始，其次是数据“0”或“1”应该是完成在45uS。整点的时间应该是60 120us，不能保证正常的通信。读时隙：阅读间隙时间控制采样时间应更准确地去读时间隙，主机必须至少1us时低水平产生，标记时间的开始。在总线DS18B20发布15us将内部数据，然后读取控制如果发现总线是一种高水平的“1”，如果一个总线的底层数据读出“0”。每一个读由控制器和启动信号。注意：你必须在阅读间隙读数据位开始15us可以保证通信的正确。5硬件设计5.1概述多点温度测量系统的研究基于AT89C51单片机，以

42、DS18B20数字温度传感器为核心，充分利用单片机的内部资源和外部资源和更好的优秀数字温度传感器DS18B20构成了一个完整的温度测量系统来进行多点温度测量。通过单片机来控制整个系统，接收传感器的测量温度数据，并可显示。温度可以回到主控PC机进行数据处理和显示。当监控计算机不工作时，可以由单片机单独工作，实时显示当前温度。由于单片机具有很强的分析和控制功能，使整个系统是模块化的，硬件电路简单，操作方便。5.2测温系统设计本系统为多点实时温度测量。DS18B20使用外接电源，在理论上，可以挂在数据总线256个 DS18B20的，但在实践中却发现如果挂接25 DS18B20可以继续发电。单总线不应

43、超过80米的长度，否则会影响数据的传输。在这种情况下，我们可以采用一组挂接多个I/O驱动DS18B20与单片机的方法。实际的应用程序也可以使用一个MOSFET的I/O接口线直接连接到电源，起到上拉的作用。DS18B20温度传感器的设计，需要注意以下问题：（1）单线数字温度传感器DS18B20硬件结构简单，需要更复杂的程序。当制备过程必须严格与芯片数据手册规定提供相关的操作顺序，读写严格按照要求的进行编写。特别是利用DS18B20温度测量分辨率高的时候，相应的要求也会比较高。（2）多点温度测量的过程中，应该考虑到DS18B20的排序，以免出现错误，DS18B20序列号的自动排序，来减少调试和维护

44、的工作量。（3）为了避免测量距离过远的时候影响数据的准确性，电缆用的是4芯电缆，屏蔽双绞线，分别接地线、信号线、接VCC、接地，屏蔽层在源端单点接地。DS18B20如果使用在三线制，第三线必须焊接牢固，如果使用在两线制时VCC和GND连接在一起，焊接牢固。（4）实际应用的过程中注重单一的驱动能力，同一个I/O口不易挂接过多的温度传感器，同时也应注意到最远的距离。还应根据实际情况选择其布线的拓扑结构。5.3显示系统设计通常选择的有LED数字显示屏和LCD液晶显示器。有7个或8段LED或“米”型。显示器常见的阴极和阳极。方案一：采用LED静态显示模式。在这种方式中，每个LED显示，共阳极或共阴极连

45、接和接地（或功率），每一行和一个8位输出锁存器连接到每个字符的LED显示确定后，相应的锁存器输出保持不变直到看到另一个字符，因此，较高的静态显示，亮度也高。如果使用I/O接口，需要八个I/O接口（N为LED显示）。如果监视器的数量更多，使用更多的I/O接口，所以这个数字一般不采用静态显示。情景二：采用动态显示LED数字显示。动态扫描显示电路是G，DP在同名端连在一块，每个数字I/O线路对COM独立控制公共端。当CPU发送输出的所有符号代码现场监测接收相同的字体大小，但是在实际应用的过程中首先先是哪一个是这是由I/O控制轮流。所谓动态显示方法是采用分时控制，将COM端口的显示，使每个显示关闭。电

46、路简单，相同的低功率驱动器，显示器的亮度还不如静态显示，并且要占有更多的I/O端口和CPU资源。方案三：使用LCD液晶屏显示使用LCD显示需要有专门的配套的软件程序设计。而软件是比较复杂的，但时它低电压，微功耗，板结构，被动型（无眩光，不引起眼睛疲劳），显示信息（可以做的很小因为像素），显示的信息的量（在色谱是非常精确的再现），无电磁辐射（对人安全，方便信息保密）。选项：方案三。原因：I/O端口占用少，安全，人性化。5.4存储系统设计温度传感器采集的温度信息送入到单片机存储，然后进行数据处理、显示。另一方面,单片机通过RS232总线与计算机通信，将采集到的数据传输给监控计算机，监控计算机将单片

47、机传输的数据进行记录、存储、处理，供工作人员浏览、记录、分析。此外还采用用了辅助存储的方式，最终数据存储在外部存储卡中，以备不时之需。5.5通讯系统设计该系统采用RS-232串行通讯标准，整个模块通过PL2303转换器与计算机相连，下位机通过一个USB接口与上位机相连，实现对温度的实时监控。PL2302转换器是Prolific公司生产的一种高度集成的RS232和USB转换的接口转换器，可实现全双工异步通信装置与USB接口相连接。这样大大方便了上位机和下位机之间的接口连接。5.6系统硬件介绍5.6.1单片机模块 图5.1为单片机AT89C51仿真模块图图5.1单片机AT89C51仿真模块图5.6

48、.2显示模块本设计用LCD 显示器来显示测出的温度。LCD1602为2行16列液晶，可显示2行16列英文字符，有RS，R/W，EN三个控制端口（共14线），工作电压为5V。可以完全实现本设计的显示功能。图5.2为本系统的显示模块接口电路设计。图5.2显示模块接口电路5.6.3 温度采集模块图5.3 为数字温度传感器DS18B20的仿真模块图图5.3 数字温度传感器DS18B20的仿真模块图5.6.4硬件电路图图5.4为多点即时测温系统硬件电路图图5.4系统硬件电路图6软件设计6.1主程序设计本系统设计有硬件电路和软件电路两部分。硬件电路设计完成之后，就是要进行软件设计。软件设计又分为两个部分：主程序和子程序。主程序是整个系统中最重要的部分，具体是实现模块直接的关系和运算符。子程序只要是实现各种实际功能,如测量、计算、显示、通讯等。每一段子程序都是对系统中的每一个模块的功能的具体实现过程。将系统中的每个模块一个一个的实现,并对每个模块的功能定义和接口定义。如图