中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1009-2552(2011)01-0020-03
室内温度多点检测系统设计
王战备
(陕西理工学院电信系,汉中723003)
摘 要:温度检测目前广泛应用于工农业生产及人民生活的的各个领域。介绍了以DS18B20和AT89C52单片机为基础设计实现多点温度检测与分析报警功能的基本过程,阐述了系统的基本组成及硬件、软件设计过程,并完成了系统功能的实验室测试,结果表明该系统能够实现小型区域内的多点温度检测与温度超限报警,可应用于对环境温度要求严格的病房、居室、办公室、小型仓库等场所。
关键词:温度检测;多点;阈值;集成温度传感器
Designofindoortemperaturemult-ipointdetectionsystem
WANGZhan-bei
(DepartmentofElectronicandInformationofShanxiUniversityofTechnology,Hanzhong723003,China)
Abstract:Temperaturedetectioniswidelyusedinindustrialandagriculturalproductionandpeople'slivesinallareas.Thispaperintroducesdesignprocessofmult-ipointtemperaturedetectionandalarmfunctionbasedonDS18B20andAT89C52.Itdescribesthebasiccomponentsandhardwareandsoftwaredesignprocess,andcompletessystemfunctiontestinthelaboratory.Theresultsshowsthatthesystemcanrealizemult-ipointtemperaturedetectionandalarmfunctioninthesmallregion.Itcanbeusedfor
ward,room,office,smallstorageandsoonthattobestrictinenvironmentaltemperature.Keywords:
temperaturemeasuremen;tmultipoin;tthreshold;ICtemperaturesensor
0 引言
温度检测在在现代生活中发挥着重要的作用,无论是对大气环境还是一般小型场所的温度检测,往往都需要配置多个检测点来实现对特定区域内环境温度的准确测量。这些具体的温度检测系统在实现的时候会根据应用要求而体现出不同的结构组成,如对大气环境的检测现在一般是通过无线传感器网络来实现,通过布设大量的传感器节点实现对较大范围内的温度数据的有效采集,并通过主控系统进行处理,实现对大气环境温度的综合、准确测量与分析,这样的系统结构比较复杂、系统构建成本较高,目前还不适应在一般小型场所普及使用。本文设计的主要目的在提出一种适用于在小型室内场所(如居室、办公室、小型仓库)使用的多点温度采集检测系统的设计方案。
在传统的多点温度检测系统中,采用的基本方
法是将采样的模拟信号进行长距离传输后再进行A/D转换,在此过程中就会产生长线传输,多检测
点切换及放大电路零点漂移等因素造成的温度误差,为了保证测量数据准确性,就必须采用措施解决上述问题,这就使得系统设计过程变得复杂化。而现在由于数字温度芯片DS18B20具有的功能集成化、输出信号数字化,控制简单化等特点而广泛的应用于各种温度检测系统的设计中,该芯片可实现单片机处理及控制,省去传统的测温方法所需的很多外围电路,并且物理化学性很稳定,在0~100 时,最大线形偏差小于1 。采用温度芯片DS18B20设计多点温度检测系统可使系统具有电路简洁,抗干扰性能强等特点。
收稿日期:2010-09-10
基金项目:陕西理工学院科研基金项目(SLG0908)
作者简介:王战备(1977-),男,硕士,讲师,研究方向为计算机与
网络应用技术。
1 系统硬件设计
本文设计方案以数字温度芯片DS18B20为核心,采用AT89C52单片机作为系统的控制器,实现对小型区域内的温度采集与告警控制功能。系统基本组成如图1
所示。
在此情况下可以采用分组的方式,用单片机的多个I/O口来驱动多路DS18B20。实际应用中还可以使用一个MOSFET将I/O口线直接和电源相连,起到
上拉的作用。
图1 系统基本组成
系统控制器采用AT89C52八位单片机实现。该单片机软件编程的自由度大,可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制。而且体积小,硬件实现简单,安装方便。可以单独对实现多个DS18B20控制工作。DS18B20与单片机连接模式如图2
所示。
图3 DS18B20内部结构图
1.2 键盘控制模块
由于在本文系统中允许用户按照实际要求设定温度阈值,所以在系统电路设计需要考虑用户这一需求。阈值设定的基本思想是在用户启动系统后,能够根据对实际居室内的环境温度要求,设定所允许的最高室内环境温度。本文系统设计过程时,通过在单片机P1.0,P1.1,P1.2,P1.3口连接四个按钮开关分别实现复位,阈值设定选择、数值加、数值减等功能。电路图如图5所示。1.3 系统显示模块
通过该模块实现采集温度数据的实时显示功
图2 DS18B20与单片机连接横式
1.1 温度数据采集模块
温度数据采集模块以单线数字温度传感器DSl8B20为基础,该传感器是由DALLAS公司生产
的新一代适配微处理器的智能温度传感器。该传感器将地址线、数据线、控制线合为一根双向串行数据的信号线,并允许在这根信号线上接多个DS18B20。它具有3引脚T0-92小体积封装形式;测温范围较广,为-55~+125 ,编程实现9~12位的数字值读数方式,测温分辨率为0.0625 。被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出;其工作电源既可在远端引入,也而采用寄生电源方式产生;多个DS18B20可以并联到3根或两根线上,CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信,占用微处理器的端口较少,可节省大量的引线和逻辑电路,适用于远距离多点温度检测系统的设计。DS18B20内部结构图如图3所示。
本文系统中DS18B20采用外部供电方式,理论上可以在一根数据总线上挂256个DS18B20,但根据实际应用发现,所挂接的DS18B20的数量不要超过25为宜,否则系统功耗较大,同时单线长度也不宜超过80米,否则也会影响到数据传输的准确性。
能,给用户提供直观的温度测量数据,并以此作为是否要采取措施调节室内温度,该模块设计采用LCD1602来实现,LCD1602与单片机连接电路如图4
所示。
图4 LCD1602与单片机连接电路
1.4 报警模块
该模块的基本功能是在室内实际的测量温度达
到用户设定阈值的时候实施告警提示功能,在本文设计中采用的是最简单的蜂鸣器告警功能。所设计的报警控制模块电路如图5
所示。
个,所以要实现对着5路温度数据的循环检测、显示与判定,为了有效避免数据冲突,在程序设计时通过延时中断控制程序来实现对不同检测点上的数据读取切换功能。延时中断程序设计流程如图7
所示。
图7 中断程序执行流程
3 结束语
图5 报警控制模块电路
以AT89C52和DS18B20为基础设计多点温度检测与报警系统,该系统通过在室内环境中布设若干温度数据检测点(本文系统中5个检测点),检测点采集到温度数据后以有线方式送到主控器分析处理并实时显示,主控器通过延时中断方式循环读取来自各检测点的数据,并将来自检测点温度与设定的阈值相比较,数据正常则继续循环读取,若某一检测点的数据超过设定阈值则启动报警,提示用户采取降温措施。经过实验室测试,结果表明该系统能够稳定的完成小型区域内的多点温度实时检测及温度超限报警功能,可应用于对室内环境温度要求严格的病房、居室、办公场所、小型仓库等场所。参考文献:
[1]丁晓进,史小军,朱为,等.基于DS18B20的多点温度检测[J].
电子工程师,2006(7).
[2]刘长勇,叶希梅.基于DS18B20的温度测量装置的设计[J].鲁
东大学学报:自然科学版,2009(3).
[3]张明,刘岑俐.基于PIC单片机和DS18B20的温度测量系统设
计[J].电子测试,2010(4).
[4]曹海平.基于单片机和DS18B20的分布式多点温度检测系统的
设计[J].自动化技术与应用,2008(11).
[5]潘勇,孟庆斌.基于DS18B20的多点温度测量系统设计[J].电
子测量技术,2008(9).
[6]余威明.DS18B20高精度多点温度检测显示系统[J].仪表技
术,2007(3).
2 系统软件设计
在系统硬件构建完成后,要使得系统能正常工作,实现对室内环境中的多点温度检测,系统控制软
件起着核心作用。根据对系统功能的规划要求,所设计的多点温度检测系统要实现对室内不同区域的环境温度检测及实时显示功能,并在实际检测温度高于设定值时实施报警以使用户及时采集降温措施,对于报警阈值可在系统中根据实际要求进行随意设定。根据这一基本要求所确定的系统控制软件基本设计思路如图6
所示。
图6 系统程序执行流程
[7]张海.基于AT89C51和DS18B20的最简温度测量系统的设计
[J].现代电子技术,2007(9).
责任编辑:张禹
由于在本文系统规划设计时确定的检测点为5
中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1009-2552(2011)01-0020-03
室内温度多点检测系统设计
王战备
(陕西理工学院电信系,汉中723003)
摘 要:温度检测目前广泛应用于工农业生产及人民生活的的各个领域。介绍了以DS18B20和AT89C52单片机为基础设计实现多点温度检测与分析报警功能的基本过程,阐述了系统的基本组成及硬件、软件设计过程,并完成了系统功能的实验室测试,结果表明该系统能够实现小型区域内的多点温度检测与温度超限报警,可应用于对环境温度要求严格的病房、居室、办公室、小型仓库等场所。
关键词:温度检测;多点;阈值;集成温度传感器
Designofindoortemperaturemult-ipointdetectionsystem
WANGZhan-bei
(DepartmentofElectronicandInformationofShanxiUniversityofTechnology,Hanzhong723003,China)
Abstract:Temperaturedetectioniswidelyusedinindustrialandagriculturalproductionandpeople'slivesinallareas.Thispaperintroducesdesignprocessofmult-ipointtemperaturedetectionandalarmfunctionbasedonDS18B20andAT89C52.Itdescribesthebasiccomponentsandhardwareandsoftwaredesignprocess,andcompletessystemfunctiontestinthelaboratory.Theresultsshowsthatthesystemcanrealizemult-ipointtemperaturedetectionandalarmfunctioninthesmallregion.Itcanbeusedfor
ward,room,office,smallstorageandsoonthattobestrictinenvironmentaltemperature.Keywords:
temperaturemeasuremen;tmultipoin;tthreshold;ICtemperaturesensor
0 引言
温度检测在在现代生活中发挥着重要的作用,无论是对大气环境还是一般小型场所的温度检测,往往都需要配置多个检测点来实现对特定区域内环境温度的准确测量。这些具体的温度检测系统在实现的时候会根据应用要求而体现出不同的结构组成,如对大气环境的检测现在一般是通过无线传感器网络来实现,通过布设大量的传感器节点实现对较大范围内的温度数据的有效采集,并通过主控系统进行处理,实现对大气环境温度的综合、准确测量与分析,这样的系统结构比较复杂、系统构建成本较高,目前还不适应在一般小型场所普及使用。本文设计的主要目的在提出一种适用于在小型室内场所(如居室、办公室、小型仓库)使用的多点温度采集检测系统的设计方案。
在传统的多点温度检测系统中,采用的基本方
法是将采样的模拟信号进行长距离传输后再进行A/D转换,在此过程中就会产生长线传输,多检测
点切换及放大电路零点漂移等因素造成的温度误差,为了保证测量数据准确性,就必须采用措施解决上述问题,这就使得系统设计过程变得复杂化。而现在由于数字温度芯片DS18B20具有的功能集成化、输出信号数字化,控制简单化等特点而广泛的应用于各种温度检测系统的设计中,该芯片可实现单片机处理及控制,省去传统的测温方法所需的很多外围电路,并且物理化学性很稳定,在0~100 时,最大线形偏差小于1 。采用温度芯片DS18B20设计多点温度检测系统可使系统具有电路简洁,抗干扰性能强等特点。
收稿日期:2010-09-10
基金项目:陕西理工学院科研基金项目(SLG0908)
作者简介:王战备(1977-),男,硕士,讲师,研究方向为计算机与
网络应用技术。
1 系统硬件设计
本文设计方案以数字温度芯片DS18B20为核心,采用AT89C52单片机作为系统的控制器,实现对小型区域内的温度采集与告警控制功能。系统基本组成如图1
所示。
在此情况下可以采用分组的方式,用单片机的多个I/O口来驱动多路DS18B20。实际应用中还可以使用一个MOSFET将I/O口线直接和电源相连,起到
上拉的作用。
图1 系统基本组成
系统控制器采用AT89C52八位单片机实现。该单片机软件编程的自由度大,可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制。而且体积小,硬件实现简单,安装方便。可以单独对实现多个DS18B20控制工作。DS18B20与单片机连接模式如图2
所示。
图3 DS18B20内部结构图
1.2 键盘控制模块
由于在本文系统中允许用户按照实际要求设定温度阈值,所以在系统电路设计需要考虑用户这一需求。阈值设定的基本思想是在用户启动系统后,能够根据对实际居室内的环境温度要求,设定所允许的最高室内环境温度。本文系统设计过程时,通过在单片机P1.0,P1.1,P1.2,P1.3口连接四个按钮开关分别实现复位,阈值设定选择、数值加、数值减等功能。电路图如图5所示。1.3 系统显示模块
通过该模块实现采集温度数据的实时显示功
图2 DS18B20与单片机连接横式
1.1 温度数据采集模块
温度数据采集模块以单线数字温度传感器DSl8B20为基础,该传感器是由DALLAS公司生产
的新一代适配微处理器的智能温度传感器。该传感器将地址线、数据线、控制线合为一根双向串行数据的信号线,并允许在这根信号线上接多个DS18B20。它具有3引脚T0-92小体积封装形式;测温范围较广,为-55~+125 ,编程实现9~12位的数字值读数方式,测温分辨率为0.0625 。被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出;其工作电源既可在远端引入,也而采用寄生电源方式产生;多个DS18B20可以并联到3根或两根线上,CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信,占用微处理器的端口较少,可节省大量的引线和逻辑电路,适用于远距离多点温度检测系统的设计。DS18B20内部结构图如图3所示。
本文系统中DS18B20采用外部供电方式,理论上可以在一根数据总线上挂256个DS18B20,但根据实际应用发现,所挂接的DS18B20的数量不要超过25为宜,否则系统功耗较大,同时单线长度也不宜超过80米,否则也会影响到数据传输的准确性。
能,给用户提供直观的温度测量数据,并以此作为是否要采取措施调节室内温度,该模块设计采用LCD1602来实现,LCD1602与单片机连接电路如图4
所示。
图4 LCD1602与单片机连接电路
1.4 报警模块
该模块的基本功能是在室内实际的测量温度达
到用户设定阈值的时候实施告警提示功能,在本文设计中采用的是最简单的蜂鸣器告警功能。所设计的报警控制模块电路如图5
所示。
个,所以要实现对着5路温度数据的循环检测、显示与判定,为了有效避免数据冲突,在程序设计时通过延时中断控制程序来实现对不同检测点上的数据读取切换功能。延时中断程序设计流程如图7
所示。
图7 中断程序执行流程
3 结束语
图5 报警控制模块电路
以AT89C52和DS18B20为基础设计多点温度检测与报警系统,该系统通过在室内环境中布设若干温度数据检测点(本文系统中5个检测点),检测点采集到温度数据后以有线方式送到主控器分析处理并实时显示,主控器通过延时中断方式循环读取来自各检测点的数据,并将来自检测点温度与设定的阈值相比较,数据正常则继续循环读取,若某一检测点的数据超过设定阈值则启动报警,提示用户采取降温措施。经过实验室测试,结果表明该系统能够稳定的完成小型区域内的多点温度实时检测及温度超限报警功能,可应用于对室内环境温度要求严格的病房、居室、办公场所、小型仓库等场所。参考文献:
[1]丁晓进,史小军,朱为,等.基于DS18B20的多点温度检测[J].
电子工程师,2006(7).
[2]刘长勇,叶希梅.基于DS18B20的温度测量装置的设计[J].鲁
东大学学报:自然科学版,2009(3).
[3]张明,刘岑俐.基于PIC单片机和DS18B20的温度测量系统设
计[J].电子测试,2010(4).
[4]曹海平.基于单片机和DS18B20的分布式多点温度检测系统的
设计[J].自动化技术与应用,2008(11).
[5]潘勇,孟庆斌.基于DS18B20的多点温度测量系统设计[J].电
子测量技术,2008(9).
[6]余威明.DS18B20高精度多点温度检测显示系统[J].仪表技
术,2007(3).
2 系统软件设计
在系统硬件构建完成后,要使得系统能正常工作,实现对室内环境中的多点温度检测,系统控制软
件起着核心作用。根据对系统功能的规划要求,所设计的多点温度检测系统要实现对室内不同区域的环境温度检测及实时显示功能,并在实际检测温度高于设定值时实施报警以使用户及时采集降温措施,对于报警阈值可在系统中根据实际要求进行随意设定。根据这一基本要求所确定的系统控制软件基本设计思路如图6
所示。
图6 系统程序执行流程
[7]张海.基于AT89C51和DS18B20的最简温度测量系统的设计
[J].现代电子技术,2007(9).
责任编辑:张禹
由于在本文系统规划设计时确定的检测点为5