数字温度检测系统（精选10篇）
数字温度检测系统 篇1
1. 引言
为了满足现代工、农业对温度监测和控制的要求, 温度采集器必须朝着小型、高速和高稳定性的方向发展。而传统的温度采集系统一般是基于模拟的温度传感器, 得到模拟信号处理后再经过周A/D转换得到数字信号。一方面, 模拟信号在处理和传输过程中极易受到干扰而影响温度采集的精度和稳定性;另一方面, 高精度A/D转换器价格较高而影响系统的成本, 使得整个温度采集系统的性价比降低。随着现代科学技术的飞速发展, 特别是大规模集成电路设计技术的发展, 微型化、集成化、数字化、智能化正成为温度传感器发展的一个重要方向。针对这种情况, 研究和改进多点温度的监测具有现实的意义。
2. 硬件组成
数字温度传感器可通过串行口, 也可通过其它I/O口线与微机接口, 无须经过其它变换电路, 直接输出被测温度值。因此, 利用数字温度传感器对多点温度进行测量时非常好的解决方案。本设计以AT89S52单片机为控制单元、温度传感器DS18B20为主要检测器件, 实现多路温度的测量、显示、存储和报警。本设计使用C语言进行设计开发, 采用Proteus7.4进行电路的设计并仿真, 实现:八路温度循环检测, 超限自动报警还可固定其中一路检测, 测量温度的同时, 还能记录当时的时间, 并存储到EEPROM中, 温度测量范围为-10℃～+100℃, 精度为±0.5℃。系统设计的总框图如图1所示。
3. 软件设计
系统程序主要包括主程序, 读DS18B20序列号程序, 读出温度子程序, 写温度子程序, 温度换命令子程序, 计算温度子程序, 存储子程序, 液晶显示子程序等。主程序主要是对DS18B20进行匹配, 读取温度, 显示温度, 存储信息以及报警, 系统设计主流程图见图2。
4. 结论
由于温度传感器逐渐向着数字化、智能化的方向发展, 目前基于温度探测的监控或者报警系统也产生了深刻的变化。电路设计得更简单, 也部分简化了软件的编写。另外, 无论是响应速度、系统运行周期、抗干扰能力、支持总线功能等等指标, 都大大优于传统的、基于模拟传感器的测温系统。
参考文献
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[2]赵建领, 薛园园.51单片机开发与应用技术详解[M].电子工业出版社.2009
[3]邓智坚, 倪远平, 基于ARM7和数字温度传感器的多点温度测量系统设计[J], 中国仪器仪表, 2007年第04期
[4]张毅刚, 修林成, 胡振江.MCS-51单片机应用设计[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社, 2005.
[5]蒋鸿宇, 王勇, 植涌.由DS18B20构成的多点温度测量系统[J].应用天地.2006.09
[6]赵刚.分布式远程巡回测温系统的实现[J].仪表仪器.2001.05
数字有温度 篇2
这里，就是今日中关村国家自主创新示范区的核心区——中关村科技园区海淀园。这方热土，不仅奇迹，成长的每一步足迹都将被记录。不久前，记者慕名来到海淀园信息统计中心，这里的主人正是园区发展之路的忠实记录者。饱含着中关村人的激情与使命感，他们捧出的每一笔数据仿佛都有了生命、有了温度。
精准定位谋发展
海淀园信息统计中心（以下简称中心）究竟是一个怎样的统计机构？如何开展工作？面对记者抛出的问题，中心常务副主任张凌云打开了话匣子。在她的娓娓道来中，这支13人团队的轮廓逐渐清晰起来。
“我们中心的身份有些特殊，它隶属于海淀区统计局、调查队，同时又服务于中关村科技园区海淀园管理委员会，受海淀局队和海淀园管委会的双重领导和管理。一方面，负责局队的日常统计工作；另一方面，也承担着海淀园管委会的统计服务工作。”作为中关村最早也是最大的科技园区，海淀园的发展情况一直备受瞩目。在“焦点”之下工作，压力自然更大。2012年4月接手中心的管理工作以来，张凌云对此深有感触。
“基层的工作量大，梳理业务主线很关键。从三千多家规上企业的采集工作来说，海淀局队实施两级管理，中心负责数据的审核、汇总、上报，属于局队专业科室的性质；从六千余家规下企业的采集工作来说，由我们直接管理，相当于统计所的性质；从为海淀园管委会及其他委办局提供数据和信息分析服务来说，我们又相当于局队综合业务部门。”
简短几句介绍，不难发现基层统计部门头绪多、任务重的现实，然而得益于中心负责人对园区统计“一体三翼”的精准定位，各项工作都有了切入点和落脚点。“现在，所有工作都能有条不紊地按制度运行、按规范操作，我对大家也越来越放心了！”
内外兼修控数字
统计工作永远要把“数字准”放在第一位，对此，中心的每个人都有切身体会。“确保数据质量，首先面临的挑战是如何保障9300多家企业应统尽统。”张凌云详解道，“按中关村制度的要求，除了规上单位，规下高新技术企业也要参加年报。6000多家规下单位的查找、年报培训、数据审核上报都由中心独立完成。尽管市局并不考核规下单位上报率，但去年年报我们尽了最大努力，最终上报率接近100%。”
与中心工作人员交谈，大家说得最多的也是年报。张然说：“印象最深的是年报布置会，要一连开三四天，都是近千人的大场面。我们轮流上去讲，既要把报表讲解到位，还要镇得住场，像张小明，全程站着讲且完全脱稿。这对我们年轻人来说，真是极大的考验，但大家都挺住了！”张丽忠最难忘年报时大家共同奋斗的一幕幕。“记得前几年年报，这间办公室坐了20多人，人手一台电脑，简直就是一个机房，辐射特别强，电话声此起彼伏，屋里热得只能穿短袖，但大家愣是在这么艰苦的环境下取得了一个又一个年报好成绩。今年，通过领导积极争取，办公环境大为改善，我们更有干劲儿了。”
创新是中关村的灵魂，统计人对数据质量的追求同样彰显着创新的精神。规下企业由于数量大、情况杂、基础弱，向来是统计报送的老大难。为了把这项工作做得更扎实，中心自主设计了园区规下企业的季报表，并在海淀园管委会外网开辟了报送窗口。“每一季度，我们都按年报的标准来做，这样坚持下来，不但能够保证年报的上报率，对数据质量心里也更有底了”，张凌云说。
李国良等几位年轻人还利用国家联网直报平台的数据计算查询功能，针对企业在报表过程中出现的共性问题，设计了相应的查询模板。如针对部分企业将出口总额单位千美元误认为千元的情况，将出口总额乘以汇率折算为人民币与总收入进行对比，然后对出口总额超出总收入的单位进行核实。“通过这些模板审核查询，我们能及时反馈企业上报中出现的问题，审核效率明显提高，对数据质量又多了一层保障。”
积极作为强服务
如果说“数字准”是立身之本，那么“强服务”就是统计人的腾飞之翼。随着2009年海淀园正式升级为中关村国家自主创新示范区核心区，大家在服务核心区发展方面积极作为，并得到了海淀园管委会的充分认可。如今，统计服务已成为中心业务中的一张“王牌”。
身为搞分析研究的行家里手，有着17年综合统计工作经验的张凌云抓起这项工作可谓得心应手，从制度规范到内容形式再到反应速度，各个环节都要“智求卓越”。负责数据提供工作的马沛沛介绍说，中心专门建立了来电来函备案登记制度，对提供出去的每笔数据进行备案，内容包括数据加工科室、提供对象、提供时间、提供人、提供内容等。2012年全年共提供各类数据300多万笔。此外，还建立了分类提供制度，如每月28日左右，第一时间把全园区主要经济指标大数及简短分析以手机快报形式发到局领导和海淀园管委会领导手中；每月30日左右，以《海淀区情手册》为载体，向区领导和相关部门发布园区数据；每年编发《海淀园数据手册》等。“这些制度既保证了数据发布的及时性又保证了全面性，满足了不同层面、不同类型的需求。”
开展统计分析，中心更是“唱得响亮”。张小明、宋淼，一个司职进度分析，一个主攻专题研究，这让两位研究生找到了用武之地，也收获了一份小小的成就感。现在中心每年能“产出”60余篇经济信息和20期统计专报，这些统计成果从不同层面反映出海淀园高新技术企业以及核心区重点创新型企业的发展情况，提出的很多建议都被决策部门采纳。“区领导拿到今年一季度园区经济运行情况监测报告后，第二天就召开了专题会议研究讨论。统计产品受重视、有价值，就是对我们工作的最大肯定。”张小明不无兴奋地说。
深入一线，为调查对象服务，同样是中心的常规动作。“海淀园管委会组织的赴企业调研活动，我们都不会错过，且常常是全体参加，今年上半年就走访了32家企业。中心自己也组织了多种形式和内容的座谈会，面对面了解企业的需求、倾听他们的意见和建议，对提高统计服务的质量起到了积极的作用。”张凌云如是说。
全力以赴为明天
“爱拼才会赢”，在海淀局队的重视和支持下，中心在全局工作中渐渐创出了品牌。揭开团队成功的秘诀，其实不外乎中关村创业教父柳传志所提出的“建班子、定战略、带队伍”。由常务副主任张凌云、科长刘海东、书记高松超和副科长汤向东构成的班子是中心的指挥中枢，统筹协调各项工作。作为团队的核心，四个人有一个共同的理念：“知人善用，打造让年轻人脱颖而出的平台”。
今年，全中心人员被分为数据采集规上组、数据采集规下组、数据提供发布组、分析研究组、执法组、科技组、后勤保障组、党工团组等8个小组。每个小组由1名组长负责，组长同时也是其他组的组员。“这意味着人人都是负责人，要具备独当一面的能力，同时又能在工作中培养团结协作精神。实践证明，这种安排极大地调动了每个人工作的积极性，进一步凝练了团队的战斗力。”刘海东由衷表示。
高松超说，“中心全体人员13人，党员就占了11名，作为海淀局队的第六党支部，我们重在发挥党员的先锋模范作用，塑造中心共同的价值观，同时想尽办法为大家排忧解难，让每个人都能快乐地生活在这个集体中。”在采访中，赵萍、刘珊珊、杨建斌等几位同志说得最多的是感谢，和谐的团队氛围带给每个人以“家”的感觉。
更让人动容的是深藏在他们身上那份统计人特有的情怀。恰如张凌云所说：“当我们把自己置身于区域发展的坐标系中，再来审视眼前的这些数时，它们便不再是冷冰冰的数字。认同统计的价值，就会觉得这份工作伟大。”
今天的海淀园正昂首迈向全球科技创新中心，统计人同样全力以赴。他们收藏的每一个昨天都将属于明天。明天还会上演新的奇迹！
编辑：单之卉 / 邮箱：szh@bjstats.gov.cn
基于ARM的数字温度系统设计 篇3
1 数字温度传感器DS18B20
DS18B20是一种基于片上温度测量技术的数字温度传感装置, 根据传感器数据传输协议由微控制器通过软件在单线总线上产生复位及数据读写时序, 并通过时序进行数据通信。
DS18B20有以下特点：
(1）独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。
(2）测温范围为-55℃～+125℃，固有测温分辨率0.5℃。
(3）支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定，实现多点测温。
(4）工作电源:3～5V/DC。
(5）在使用中不需要任何外围元件。
(6）测量结果以9～12位数字量方式串行传送。
在计算温度值时用资料里面给定的公式：实际温度（触摸屏显示的温度）=测量的温度（温度传感器测量的温度值在存储区）×0.0625。
2 硬件设计
总线控制器采用三星公司的3 2位ARM9微控制器2440, 它有正常，慢速，空闲，睡眠几种模式, 并且性能稳定, 可靠性高。内核为ARM920T, 控制器主频400MHZ。
数字温度传感器输出的是数字信号，可以直接与ARM连接，而不需要ADC。ARM读取DS18B20的数据，每秒提取一次ARM中的数据，进行处理，转化为实际温度。当温度超过35℃时，四个LED全亮，蜂鸣器响，屏幕显示警告对话框。硬件结构如图1所示：
3 软件设计
该设计使用的是TX2440开发板，在实验之前，首先在PC机上搭建软件设计的平台。
VMware6.5中安装Red Hat Linux9.0操作系统。配置Samba服务器，PC机的windows就可以跟虚拟机的Linux共享磁盘。配置nfs服务器，下位机和PC机就可以像访问本地文件一样访问远端系统上的文件。通过nfs挂载, 不需要下载程序，开发板可以运行在PC机上编译好的程序。
安装gcc和arm-linux-gcc。gcc编译出来的程序在本地（PC机）执行，arm-linux-gcc编译出来的程序在目标机 (ARM平台) 上执行。安装Qt和Qt/E。Qt是一个跨平台的C++图形用户界面应用程序框架，它提供给应用程序开发者建立艺术级的图形用户界面所需的所用功能。Qt/E是Qt的嵌入式版本。
4 运行结果
等待测温时的状态如图3所示：
正常测温时的状态如图4所示：
5 在设备中的应用
在许多设备中，需要实时温度监控。使用数字式温度传感器和合理的现场总线技术，加上系统设计上采用完善的软硬件抗干扰措施，使系统有很强的抗干扰能力.该系统具有投资省，安装施工方便，维护工作量小，测温精度高，运行稳定可靠.性能远优于传统的模拟巡回检测系统.本系统具有广阔的应用前景。
6 结语
本文设计是以S3C2440为控制器，采用数字温度传感器DSl8820进行温度测量。DSl8820集温度测量和A/D转换于一体，直接输出数字信号。大大简化了硬件电路；现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗十扰性，适合于恶劣环境的现场温度测量；而且在一根通信线上可以挂很多这样的数字温度计，能方便地实现多点测温功能。
该测温系统简单，软件界面友好，测温精度高，连接方便，占用口线少，转换速度快，与处理器的接口简单，给硬件设计工作带来了极大的方便，能有效地降低成本，缩短开发周期。
摘要：为了满足测温系统系统对处理速度、实时性和可扩展性等技术指标方面的更高需求, 以高性能的嵌入式ARM9芯片为处理器, 采用嵌入式操作系统Linux, 本文设计了一种软硬件易移植、易裁减, 结构优化的电子交易信息终端。根据资源需求, 给出了测温系统系统设计的硬件结构。在硬件目标平台上移植了Linux操作系统, 构建了嵌入式软件开发平台, 提出了新颖的带中间件模块设计的系统软件结构, 确定了系统任务划分及优先级设定, 并给出了主程序执行流程, 同时阐述了系统实现的一些关键技术。
关键词：ARM,Linux,ds18b20,测温系统
参考文献
[1]宋宝华.设备驱动开发详解[M].人民邮电出版社, 2008.02::21-93
[2]曾庆钟, 温志渝, 陈伯胜.基于ARM的多点测温系统设计[J].现代电子技术, 2007 (17) :127-129
[4]戴振华, 杨海涛, 康云.温室智能温度控制系统设计[J].电子质量, 2007 (12) :31-34
数字温度检测系统 篇4
【关键词】单片机AT89S51 LCD1602 DS18B20 DS1302
1. 绪论
时代的进步和发展的迅速崛起，单片机技术在生活工作、科研等各个领域已经引起了人们的广泛关注，现在已经是一种比较成熟的技术。单片机主控芯片可控制数字温度计和数字钟，数字温度计属于功能较多的温度计，可以设置任意温度的上下限，而且还具有报警功能，当温度不在设定范围内时，也可以报警;数字钟可以同步显示时间日历，日期和时间，这些都可以通过按键进行调整。本文所论述的系统采用的DS1302可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能。系统显示部分可用LCD液晶显示屏显示，工作方便，外表美观。
2. 系統组成
数字温度计和数字时钟电路的总体设计方框图如图所示：
2.1主控制模块
主控制模块采用单片机AT89S51，AT89S51是由P0，P1，P2，P3四个通用8位I/O口 以及中断控制口，复位，写选通，接地，电源等引脚组成，其中，P0口是地址/数据总线复用口，P1口是一个含有上拉电阻的双向的I/O口，在校验程序中接收低8位地址，P2口与P1口的区别是在校验程序中接收高八位地址，P3口除了一般I/O口的功能外，还具有第二功能，这是其他I/O所不具有的功能，中断控制口可以控制中断的优先级。
AT89S51内部图如下：
2.2温度传感器DS18B20
温度传感器DS18B20包括温度传感器，高温触发器TH，低温触发器TL，配置寄存器，以及8位CRC发生器。DS18B20具有单线接口的优点，一个端口引脚就可以进行通信，而且多个DS18B20可以并联在三线上，多点组网功能就可以得以实现;用户同时还可以根据自己的要求进行报警设置，设计起来十分方便。DS18B20具有很多优点，例如像耐碰耐磨，小体积，方便使用，封装形式多样化等优点。
DS18B20内部结构框图如下图所示：
2.3液晶显示屏LCD1602
液晶显示器的优点有很多，功耗微小、小体积、内容显示丰富、轻巧超薄等都是它明显的优势，很多地方都开始了对其越来越多的使用。液晶模块LCD1602是一种用点阵图形的方法来显示字符的显示器，根据显示的内容量可以分为11行16个字、2行16个字等多种显示方式。
LCD1602内部图形如下：
3. 总结
数字时钟温度不仅可以显示精确的温度，因为使用了具有独特功能的时钟芯片DS1302，还具有同步更新的日期与时间以及闰年补偿的优点。
参考文献：
[1] 陈永真.全国大学生电子设计竞赛试题精解选.北京： 电子工业出版社，2007 .
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基于单片机的数字显示温度系统 篇5
关键词：单片机,数字显示,温度,系统
0引言
在工业生产和人类的生活中,温度的测量与控制是比较常见的,传统的温度测量采用的是温度计采集测量,之后采用一定措施来增加或者降低温度,传统的温度测试及控制方法不仅精度及实时性较差, 而且受外界的影响也较大,人员不容易控制。随着温度控制及采集的发展,出现了使用半导体二极管作为温度的传感器,但因其效果差、互换性不高等缺陷也没有得到广泛的应用。当前采用单片机技术的应用,通过数字显示来控制及采集温度系统应用的最为普遍,其不仅操作简单,精度高,而且运行性能好,价格低廉。本文采用STC89C52单片机来设计数字显示温度系统。
1系统的设计原理
在设计中,温度控制系统采用STC89C52单片机作为微处理单元,由显示电路、单片机控制器、电源、复位电路、 温度传感器及时钟电路构成,如下图1所示,其中温度传感器采用的是DS18B20智能温度传感器,其分辨率为0.0625℃,测量温度范围为-55 ~ 125℃,满足设计要求。时钟电路由STC89C52单片机提供时钟频率。整个系统的框图如下。
在单片机的数字显示温度系统中,采用STC89C52单片机能够在空闲模式下, 通过自身的特殊设计,以及内部配置振荡频率,经过软件设置来控制其的省电模式。在停止工作后,单片机的CPU暂停, 而内部的只读存储器进行定时计数,串行口的外中断的系统可以坚持继续的工作。同时单片机STC89C52在突然断电的模式下,能够保存内部存储器中的数据, 让芯片的部分功能停止工作,同时通过硬件的复位或者外中断的激活来重新使用。 STC89C52单片机有以下三种封装模式: PLCC、PDIP和TQFP,其综合了微机处理器中的各项基本的功能,根据器件要求和电路的需要,同时遵照系统的精细性及设计成本,能够实现性能的最大化。在数字显示温度系统中本文选用价格较低,工作性能比较稳定的STC89C52单片机作为整个系统的核心控制器。
数字显示温度系统设计的思路及系统运行的程序是:外界温度对温度传感器影响,让DS18B20温度传感器测试得到的温度值发送到系统的核心控制器STC89C52单片机上,通关过单片机的程序处理,把温度的数字信息转化成电路的信号,传输到显示系统中,显示系统把温度信息转成数字显示在显示电路上,系统中的显示电路中应用的器件是1602液晶模块的点阵字符LCD。
2系统设计
2.1 STC89C52控制器设计
根据设计的需要采用STC89C52控制器,完成温度的采集显示控制功能,其控制显示的特点主要有以下三点:一是在单片机上全部I/O口都可以让用户利用,充分发挥其功能;二是单片机STC89C52的内部存储器比较小,容量非常的有限;三是应用系统开发具有特殊性。STC89C52控制器的系统设计图如下。
STC89C52控制器的系统设计图如上图2所示,在控制器的系统图中8位的并行I/O端口一共有四个,把其标记为P0、P1、P2、P3,其功能都能作为数据的输入及输出。同时对于P3接口的另一个功能就是把控制信号提供到系统中。在图左侧的时钟电路中,能够供给单片机所需要的时钟控制信号,单片机在时钟电路提供的时钟信号的控制下,把时序指令按部就班的执行。同时单片机STC89C52内部还存在一个比较高的增益的反向放大器,其是构成振荡器的基本器件,反向放大器是由单片机芯片的一个引脚作为其输入端和输出端,分别是输出XTAL2和输入XTAL1。通过把输出XTAL2和输入XTAL1两个引脚与微调电容以及石英晶体振荡器相连接,就能够形成一个自震荡器。这种自振荡器可以铜鼓外部的按键复位来进行复位,而复位是由外部的复位电路来实现功能的,其采用的时钟频率为12MHz,C1取47µf。
2.2 DS18B20温度传感器电路
温度传感器DS18B20存在以下的一些性能特点:内含寄生电源;可以兼容及适配多种系统机和单片机;传感器内部有64位的只读存储器ROM,并利用了激光修正;传感器的范围比较广, 为-55℃ ~+125℃,同时最小测量分辨的温度为0.0625℃ ;传感器通过采用单总线的专用技术,不用采用变换电路就可以直接输出反映被测量的温度值,同时通过串行接口和其他的微机接口或I/O口线。
DS18B20温度传感器与单片机连接的方式有以下两种:一是采用传感器内部的寄生电源来供电,把接口GND和UDD接地,输出及输入端口I/O与单片机上的I/O相连;二是传感器的VCC端口与外部的电源连接,把GND接地,输出及输入端口I/O与单片机上的I/O相连。对于这两种不同的连接方式都需要采用输出及输入端口I/O与5KΩ 左右的上拉电阻相连接。在本文的研究设计中,采用的是第二种连接方式,其接线形式如下图3所示。
在图3中让单片机的第13个管脚与温度传感器DS18B20的数据线相连, 同时再接上拉电阻。温度传感器与单片机CPU的运行过程是:单片机控制温度传感器DS18B20,让其进行初始化,再通过只读存储器ROM进行操作命令的发出, 最后才进行存储器的数据进行操作。传感器的操作进行每一个程序都要执行其通信协议及严格工作的时序。例如,在温度控制器DS18B20受控与单片机CPU进行温度的变化时,要严格的按照温度传感器DS18B20的通信协议,先进行读写前的必备工作进行复位,后通过ROM指令的发送,最后RAM指令的发送,整个程序进行才能对温度传感器DS18B20预定操作。
3总结
数字温度检测系统 篇6
1.1 DS18B20简介
DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。它具有以下8种特性:
(1) 独特的单线接口方式:DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯;
(2) 在使用中不需要任何外围元件;
(3) 可用数据线供电, 电压范围:+3.0V~+5.5 V;
(4) 测温范围:-55℃~+125℃。固有测温分辨率为0.5℃;。 (5) 通过编程可实现9~12位的数字读数方式;
(6) 用户可自设定非易失性的报警上下限值;
(7) 支持多点组网功能, 多个DS18B20可以并联在惟一的三线上, 实现多点测温;
(8) 负压特性, 电源极性接反时, 温度计不会因发热而烧毁, 但不能正常工作。
1.2 DS18B20的内部结构
DS18B20采用3脚PR35封装或8脚SOIC封装, 其内部结构框图如图1所示:
(1) 64位ROM的结构如下:
开始8位是产品类型的编号, 接着是每个器件的惟一的序号, 共有48位, 最后8位是前56位的CRC校验码, 这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。
(2) 非易失性温度报警触发器TH和TL, 可通过软件写入用户报警上下限。
(3) 高速暂存存储器。DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EP2RAM。后者用于存储TH, TL值。数据先写入RAM, 经校验后再传给EP2RAM。而配置寄存器为高速暂存器中的第5个字节, 他的内容用于确定温度值的数字转换分辨率, DS18B20工作时按此寄存器中的分辨率将温度转换为相应精度的数值。该字节各位的定义如下:
后5位一直都是1, TM是测试模式位, 用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式, 在DS18B20出厂时该位被设置为0, 用户不要去改动, R1和R0决定温度转换的精度位数, 即是来设置分辨率, 如表1所示 (DS18B20出厂时被设置为12位) :
由表1可见, 设定的分辨率越高, 所需要的温度数据转换时间就越长。因此, 在实际应用中要在分辨率和转换时间两者之间进行权衡考虑。
高速暂存存储器除了配置寄存器外, 还有其它8个字节组成, 其分配如下所示。其中温度信息 (第1, 2字节) 、TH和TL值第3, 4字节、第6~8字节未用, 表现为全逻辑1;第9字节读出的是前面所有8个字节的CRC码, 可用来保证通信正确。
当DS18B20接收到温度转换命令后, 开始启动转换。转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第1, 2字节。单片机可通过单线接口读到该数据, 读取时低位在前, 高位在后, 数据格式以0.0625℃/LSB形式表示。温度值格式如下:
对应的温度计算:当符号位S=0时, 直接将二进制位转换为十进制;当S=1时, 先将补码变换为原码, 再计算十进制值。表2中反映是一部分温度值。
DS18B20完成温度转换后, 就把测得的温度值与TH, TL作比较, 若T>TH或T
1.3 DS18B20的典型工作时序简介
(1) 复位时序。使用DS18B20时, 首先需将其复位, 然后才能执行其它命令。复位时, 主机将数据线激发为低电平并保持480μs~960μs, 然后释放数据线, 再由上拉电阻将数据线拉升15~60μs。然后再由DS18B20发出响应信号, 以将数据线激发成低电平60~240μs, 这样, 就完成了复位操作。其复位时序如图2所示:
(2) 写时序。在主机对DS18B20写数据 (主机对DS18B20发送各种命令) 时, 先将数据线激发为低电平, 该低电平应大于1μs。然后根据写“1”或写“0”来使数据线变高或继续为低。DS18B20将在数据线变成低电平后15μs~60μs对数据线进行采样。要求写入DS18B20的数据持续时间应大于60μs而小于120μs, 两次写数据之间的时间间隔应大于1μs。写时隙的时序如图3所示:
(3) 读时序。当主机从DS18B20读数据时, 主机先向数据线激发出低电平, 然后释放, 以使数据线再升为高电平。DS18B20在数据线从高电平变为低电平的15μs内将数据送到数据线上。主机可在15μs后读取数据线以获得数据。其时序图如图4所示:
2 硬件控制电路设计
通过8051的P1.7口与DS18B20的数据线DQ连接, 实现传感器与微控制器之间的数据传输。通过IO接口芯片8155的PB, PC口分别控制4块7段LED显示的段码和位码。
其中PA口预留给系统进行扩展功能, 如可以添加键盘 (一个4*4的行列式键盘) 控制电路, 通过软件程序可以使键盘操作实现对传感器相关参数的设置, 提高系统的智能性。
通过8051的P1.5口和P1.6口控制2个发光二极管用于当温度不在设置的温度域内时报警显示。
3 软件控制程序的设计
软件控制程序的设计, 以图6所示。
4 系统调试
整个系统功能的实现, 最关键的阶段是调试。主要有3个方面:
(1) 硬件的调试, 确保电路正常工作。控制程序的调试, 保证系统按照既定的目标去工作。对硬件电路的调试首先是动态显示部分的调试, 可以将驱动电路与4块LED显示电路部分一起调试, 直接给高或低电平对应特殊的段码或位码, 看显示的效果, 以此判断LED是否正常, 查看各个通路是否正常。
(2) 软件调试可以分3块:温度采集模块, 温度转换为BCD数模块以及动态显示模块。先调试温度采集模块的DS18B20复位部分, 看是否能够使DS18B20复位, 以此判断DS18B20是否正常工作, 然后确保写和读时序的控制正常。待看到温度能够正确采集到预定存储区后, 再调试后续的转换与显示控制模块, 后2个模块可与硬件隔离开来调试, 可以预设一些数据, 看是否能够转换为其对应的BCD数, 以此判断算法的正确性。
(3) 是对整个软硬件系统的联调, 根据显示的效果去检查硬件电路与显示连接部分的通路, 检查动态显示的延时控制。经过这几步的调试后, 可以得到初步的实验效果, 再根据一些如精度要求的细节去细调系统使之完善。
DS18B20温度检测显示系统实验参考程序:
;程序主体
;温度数据转换程序, 将读取的16位2进制补码数转换为待显示的BCD数据
MOV FLAG, #01H;温度为负值, 将符号标志位置1, 1表示为负数
DIV AB;将温度值的低4位转换为对应的小数位, 保证精度达到0.1℃
MOV A, R2;取温度值的整数值 (TEMPH的低4位与TEMPL的高4位组成)
MOV 55H, A;将温度值对应的整数部分存储用于报警温度域的判断MOV R4, #3
LOP1:MOV B, #10;将温度值对应的整数值位转换为相应的BCD数
LOP2:MOV A, R1;存储实际温度值的整数值部分对应的位数
5 结束语
采用温度传感器DS18B20进行温度检测, 用7段数码管LED实时显示温度。它的采集及显示温度精度可以达到0.1℃, 并且笔者在程序中限定一个温度域, 若检测到的温度超出这个区域 (高于或低于) , 由两个发光二极管发光报警。在实际应用中数码管显示温度正确, 当温度改变时, 可观察到显示值迅速改变, 温度检测和温度显示都能正常进行。
DS18B20传感器精度高、互换性好;它直接将温度数据进行编码, 可以只使用一根电缆传输温度数据, 通信方便, 传输距离远且抗干扰性好;与用传统温度传感器组成的多点测温系统相比可节省大量电缆, 而且系统得以简化, 系统扩充维护十分方便。DS18B20可以广泛用于工厂工业过程、大型粮仓、酿酒厂, 食品加工厂的温度检测以及宾馆、仪器仪表室等处的温度检测和控制。
参考文献
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数字温度检测系统 篇7
DS18B20是美国DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器。即单总线器件, 它具有多点测温、测温精度高、微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配处理器等优点。DS18B20温度测量范围为-55～+125℃, 可编程的分辨率为9～12位, 测温分辨率可达0.0625℃。因此, 在一根通信线上挂多个DS18B20, 组成一个高精度的测温系统, 十分方便。下文以Keil C51系列单片机为核心, 采用DS18B20数字温度传感组成一个最简的高精度温度测量系统, 同时给出了应用范围和DS18B20使用中注意事项。该系统在Keil uVision2平台调试成功。
2 硬件设计
系统采用与MCS-51系列单片机兼容的ATMEL公司生产的AT89C52为控制芯片, 如图1所示。
传感器采用一线式数字温度传感器DS18B20, 如图2所示, 只需一个单片机端口就能与多个DS18B20通信, 占用微处理器的端口少, 可节省大量的引线和逻辑电路。
LED温度显示电路图如图3所示。LED第8位显示温度负号, 温度值保留3位小数。
3 软件设计
软件分为DS18B20初始化、温度读取、数据处理和温度显示等, 代码如下:
4 应用范围
该测温系统适用以下范围:
(1) 冷冻库、粮仓、储罐、电讯机房、电力机房、电缆线槽等测温和控制领域。
(2) 轴瓦、缸体、纺机、空调等狭小空间工业设备测温和控制。
(3) 汽车空调、冰箱、冷柜以及中低温干燥箱等。
(4) 供热/制冷管道热量计量、中央空调分户热能计量和工业领域测温和控制。
5 DS18B20使用中注意事项
DS18B20虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点, 但在实际应用中也应注意以下几方面的问题:
(1) 较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿, 由于DS18B20与微处理器间采用串行数据传送。因此, 在对DS18B20进行读写编程时, 必须严格保证读写时序, 否则将无法读取测温结果。
(2) 在DS18B20有关资料中均未提及单总线上所挂DS1820数量问题, 容易使人误认为可以挂任意多个DS18B20, 在实际应用中并非如此。当单总线上所挂DS18B20超过8个时, 就需要解决微处理器的总线驱动问题, 这一点在进行多点测温系统设计时要加以注意。
(3) 连接DS18B20的总线电缆是有长度限制的。试验中, 当采用普通信号电缆传输长度超过50m时, 读取的测温数据将发生错误。当将总线电缆改为双绞线带屏蔽电缆时, 正常通信距离可达150m, 当采用每米绞合次数更多的双绞线带屏蔽电缆时, 正常通信距离进一步加长。这种情况主要是由总线分布电容使信号波形产生畸变造成的。因此, 在用DS18B20进行长距离测温系统设计时要充分考虑总线分布电容和阻抗匹配问题。
(4) 在DS18B20测温程序设计中, 向DS18B20发出温度转换命令后, 程序总要等待DS18B20的返回信号, 一旦某个DS18B20接触不好或断线, 当程序读该DS18B20时, 将没有返回信号, 程序进入死循环。这一点在进行DS18B20硬件连接和软件设计时也要给予一定的重视。测温电缆线建议采用屏蔽4芯双绞线, 其中一对线接地线与信号线, 另一组接VCC和地线, 屏蔽层在源端单点接地。
数字温度检测系统 篇8
关键词：温度传感器,单片机,数码显示
1 系统设计总流程
本系统的软件设计是根据实际的工艺要求进行编写的, 可以将DS18B20温度传感器所采集到的温度值实时送到单片机中去, 再由单片机将温度值由数码管驱动芯片HD7279A送到数码管显示器上, 实时显示当前的温度值, 并根据预置的温度上限, 当实时温度高于上限值时发出报警信号。系统设计框图如图1所示。
2 DS18B20温度测量子程序
CPU对DS18B20的访问流程是:先对DS18B20初始化, 再进行ROM操作命令, 最后才能对存储器操作, 数据操作。DS18B20每一步操作都要遵循严格的工作时序和通信协议。如主机控制DS18B20完成温度转换这一过程, 根据DS18B20的通讯协议, 须经三个步骤:每一次读写之前都要对DS18B20进行复位, 复位成功后发送一条ROM指令, 最后发送RAM指令, 这样才能对DS18B20进行预定的操作。
DS18B20温度传感器接口模块, 分为初始化子程序, 写入子程序及读取子程序, 转换子程序等部分组成。设计时由于每一个单片机上一个端口只挂了一个DS18B20, 所以不需读DS18B20的序列号, 可直接将采集温度值送显。温度采集程序与温度转化程序流程图如图2、3所示。
3 HD7279A显示子程序
本系统显示电路采用专用管理芯片HD7279, HD7279的控制指令分为二大类——纯指令和带有数据的指令, 本设计采用带数据的控制指令方式, 驱动数码管后七位显示温度数值。
HD7279显示子程序流程如图4所示。
4 报警子程序
报警子程序主要功能是当温度高于设定温度或低于设定温度状态下时, 系统将会报警, 并显示报警信号。报警信号通过LED数码管最高位给出, 并以全屏闪烁的形式表示报警功能。在程序中设定温度上限, 将实时温度与设定上限进行比较, 若高于温度上限, 则最高位置1且全屏闪烁。若低于温度上限, 则最高位置0且全屏正常显示。报警子程序流程图如图5所示。
参考文献
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一种低功耗温度检测系统设计 篇9
关键词：超低功耗；MSP430；单片机；传感器
一、引言
温湿度数据采集在现代化工业领域有着非常重要的作用，在一些行业产品的生产和储运过程中，对温湿度都有着严格要求，产品的存储要求较为严格，最佳储存温度应该保持恒定于±3℃左右，如果不能保持恒温或温度变化大，一旦超出规定范围，将会对产品造成重大影响。
传统的温湿度数据采集主要通过人工抄录方式来完成，由于人工巡检过程只能记录整个产品附近温度，无法便捷地获取每个独立物品温度，而且人工获取和记录每个酒瓶温度并将其转换为数字数据过程所耗费时间、资源和工作量过于巨大，在恶劣环境下或储运过程中难以实现人工抄录，这些都无法形成有效的独立产品的温度数据查询。针对上述不足，需探索一种可快速、便捷地使用，并可重复使用的低功耗、长时效监测装置和方法。
二、系统整体设计方案
根据待解决问题，笔者将温度监测过程中所涉及的技术原理过程分为以下内容：
（1）传感器数据采集：当前温度数据；
（2）采集到的温度数据与当前采集时间数据的存储。
系统的硬件架构设计基于待解决的问题。总体设计如图1所示。
它包括超低功耗温度传感器、超低功耗采集器MCU、长寿命铁电存储单元和用户PC端软件（或集中管理网关）。超低功耗温度传感器根据设定的温度采集时间受控检测到当前实时温度数据后，由采集器MCU根据内建数学模型进行判斷和计算，将计算的结果通过内建存储模型存储于长寿命铁电存储单元，以便用户通过PC端软件（或集中管理网关）查询和管理使用；用户PC端软件（或集中管理网关）根据用户指令向所连接的采集设备MCU发送数据获取指令，采集器MCU根据指令数据进行判断，当确认所发送指令格式及验证信息正确的情况下，将所存储的温度数据通过通信接口上传至用户PC端软件（或集中管理网关），用户PC端软件（或集中管理网关）将所获取的所有数据上传至指定的云存储平台。
低功耗温度检测系统提供了便捷的通信连接方式，可以灵活地按需配置常见的有线和无线连接方式，实现了RS232、RS485及短距离CC1101无线通信模块接口单元等多种形式的接口模块，提高了设备小型化和便携性能力，并降低了设备功耗，不对其他设备产生干扰。
三、硬件设计方案
低功耗温度检测系统能够按用户设定的采集时间自动监测并记录温度信息，实现监测的数字化、现代化、智能化，温度数据相对较为容易采集，经过温度传感器采集到的温度数据通过I2C总线将数据传送至监测点MCU，由MCU将数字数据转换为温度信息并按内建格式进行存储，以备查询。低功耗温度检测系统硬件原理框图如图2所示。
根据上述功能性设计，部分主要功能分解为四个主要的电路模块，整体电路图如图3所示。
1.温度数据采集电路
温度数据采集电路完成温度数据的定时采集。传感器的选择考虑实际的现场工况及超低功耗要求，选择具有较好的抗干扰性和超低功耗的I2C制式输出的超小型数字温度传感器，在一定范围内不受负载大小影响，抗干扰能力强，其静态电流10μA有效（最大值），1μA关断（最大值），12位数据分辨率，可达0.0625℃的精确度，具有1.4～3.6V超宽的工作电压范围。
2.数据处理与判断模块电路
微处理器采用德州仪器公司的超低功耗单片机MSP430G2553，其架构设计使其独有5种低功耗模式相结合，为便携式测量延长电池使用寿命提供了保证，其待机模式耗电仅为0.5μA，具有1.8～3.6V超宽的工作电压范围，可在不到1μs的时间里超快速地从待机模式被唤醒。
3.存储电路
为保证系统的高度可靠性和低温状态的良好运行，低功耗温度检测系统选用最新型铁电存储器（FRAM）存储温度数据和温度数据采集时间，该种存储器具有150年以上数据存储能力，具备100万亿以上次数的读写操作能力，待机模式耗电量为5μA，具有2.0～3.6V超宽的工作电压范围，可有效完成采集数据的存储。
4.数据传输通道
考虑到低功耗温度检测系统的兼容性和整机的功耗，采用串行数据收发系统完成上位机指令数据的下发和下位机采集数据的上传。
四、软件设计方案
本系统代码设计是在Windows 7 ultimate版本下，使用CCS软件来进行设计。系统程序流程图如图4所示，编程过程如图5所示。
图5 硬件程序编写过程
五、结束语
本文所述设计内容，已经完成了样机的研制，经实际4个月的连续测试，系统能够完成准确的温度检测功能。通过试制实验样机和集中采集网管，完成了所提出的所有功能，可以配合上位机软件完成所有功能数据的上传和网络数据读取。
（通讯作者：李书艳）
作者简介：庄凯淋（1994— ），女，山东安丘人，大学本科学生，电子科学与技术专业；李书艳（1974— ），女，河北青县人，硕士，讲师，主要研究方向为微电子工艺。
数字多点温度巡测仪 篇10
本设计有数字温度显示、检测点显示、自动巡测等功能, 具有反应快、显示精确等优点, 还具有线性好、性能高、价格低、抗干扰能力强等特点。因此在许多领域具有广泛的应用价值。应用于粮仓及各类物资储备仓库等一些地方, 还有电力、电讯设备过热故障检测, 空调系统温度检测, 各类运输工具组件的过热检测、保安与监视系统等需要对多个通道的温度进行巡回检测。如当某一通道出现故障 (如超温) 时, 由巡回检测电路发出警报并显示故障的通道号, 便于及时排除故障。
2 设计说明书
2.1 概述
本设计框图如图1所示。由电源、控制时钟电路、测量控制电路、矩阵测量网络、A/D转换、译码电路和显示电路等组成。
2.2 各部分电路设计
2.2.1 矩阵测量网络
(1) 电路介绍
如图示, 该网络由一块CC4028和一块模拟转换开关CC4051和80个温度传感器AD590L等组成。矩阵网络其7位地址码由CC4028的4输入线和CC4051的3输入线组成, 其输入信号来自测量控制电路产生的7位地址码。
(2) 传感器选取
本设计温度传感器选用AD590。AD590是恒流源器件, 由于厂家主要采用激光微调来校正集成电路内薄膜电阻, 使其在0℃ (对应绝对温度273.2K) 输出电流为273.2uA, 灵敏度为1uA/K的速率增大或减少, 从而将被测温度线性转换为电流形式输出, 因为AD590输出电流与开式温标对应, 应将开式温标转换成摄式温度。
(3) 温度电压转换及开氏—摄氏温度转换
温度电压转换及开氏—摄氏温度转换电路如图3所示。采用的桥式电路进行温度转换, 电源由TL431提供。由图可知, 温度电压转换由电阻R401实现, 因为AD590的灵敏度为1uA/K, 可取R401为1KΩ的1%精密金属膜电阻, 则输出电压变化率就为1mV/K。
通常我国用摄氏温标。而AD590L为开氏温标, 因此需加开氏温标—摄氏温标转换电路, 当温度为0℃时, 让电桥输出电压差为0V, 经转换和译码, 显示也为0, 这样就可作到当前显示的数字就是当前的温度值。图中TL431和电容C401及电阻R403的作用就是使电桥电路输出电压为273mV。TL431和电容C401使多圈电位器两端的电压为2.5V, 通过调节电位器R403 (10KΩ) 就使输出电压为273mV。故温度为0℃时, 电阻R401和R403两个输出端子间的电压差也为0V, 温度变化率为1mV/℃, 实现了把开氏转换为摄氏温标。
2.2.2 测量控制电路和时钟控制电路
(1) 时钟控制电路
本设计选用555构成多谐振荡器, 电路产生2秒的脉冲信号即输出频率f为0.5HZ, 由公式
(2) 测量控制电路—80进制计数电路
80进制计数电路由一块CD4518和一块CD4069构成, 它们构成八十进制加法计数器。L0～L3控制行 (第一个十进制计数器) ;H0～H2 (第二个八进制计数器A4～A6) 控制列。当时基电路产生的频率为0.5HZ的脉冲加至第一个十进制计数器时开始计数, 选择“0—9”行中某行的导通。计数器开始计数并选择“0—7”列中某列的导通, 第一个计数器复位重新计数。依此循环, 当第八十个脉冲送到时, 二个计数器同时复位, 重新计数。完成80个点的巡测。
2.2.3 译码显示电路 (用二块CD4511)
第一块CD4511的输入端与CC4028的输入端L3L2L1L0相连, 7个输出端分别通过电阻与七段数码管相连, 第二块CD4511的输入与CC4051的输入端H2H1H0相连, 7个输出端也是分别通过电阻与七段数码管相连。这样我们就可以通过译码显示电路显示的数字直观地看到我们测量的是哪一点的温度。
2.2.4 A/D转换电路及显示 (温度值) 电路
(1) A/D转换电路选用ICL7107双积分A/D转换器。ICL7107是CMOS3位单片A/D转换器, 具有大规模集成的优点, 将双积分型A/D转换器、缓冲器、积分器、电压比较器、振荡器、计数器、锁存器、译码器、驱动器和控制逻辑电路等全部集成在一片芯片上, 使用时只需接少量的电阻、电容元件和显示器件, 就可以完成模拟数字量的转换。
如图5所示, ICL7107的量程有两档:200mV和2.000V。一般量程选为200mV, 此时基准电压为100mV。ICL7107输入电压VIN、基准电压VREF与显示数字N之间的关系为:
当VREF为100mV时, 若输入电压VIN为, 则数字显
示为:
根据ICL7107的典型应用, 外围电路元件的参数选择的情况在此就不在多叙述。由于测温电路中, 温度变化率为1mV/℃, 而基准电压为100mV, 当温度上升1℃时, VIN=1mV, 显示就是1.0, 因此其分辨率为0.1℃, 达到了设计要求。
(2) 显示电路设计
数码管显示电路图
由于ICL7107块内有显示驱动器, 译码器, 在此就无需在接另外的显示驱动器, 译码器。
2.2.5 电源电路
设计中所需要的+5V、-5V、+12V电源采用常见的稳压电源设计制作。将220V市电通过降压、整流、滤波、稳压等过程实现。
2.3 方案校验
将测温元件AD590按图连接, 将其放入冰水溶液中, 调节多圈电位器, 使显示数字为000.0。这样便将R403的输出电压调成273mV。在50℃左右时, 调电位器Rp, 使数字显示与实际温度相符。除非重新校准外, Rp不应再动。
由于AD590精度小于0.5%, A/D转换精度可达0.2%, 且转换电路采用了精密稳压电源及精密电阻, 再通过调整电路仔细调整, 因此测量精度足可达到设计要求。
参考文献
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