溫度傳感器設(shè)計(jì)方案（一）

設(shè)計(jì)要求：

（1）溫度低于或超出設(shè)定溫度范圍時(shí)發(fā)出報(bào)警。

（2）溫度值可在數(shù)碼管上實(shí)時(shí)數(shù)字顯示。

（3）報(bào)警溫度可以由人工自由設(shè)定。

在單片機(jī)電路設(shè)計(jì)中，大多數(shù)都是使用傳感器，所以這是非常容易想到的，所以可以采用一直溫度傳感器DS18B20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，就可以滿足設(shè)計(jì)要求。

設(shè)計(jì)框圖

根據(jù)資料設(shè)計(jì)出如圖方案框圖

工作原理

（1） DS18B20溫度傳感器的簡介：

DS18B20的測溫原理中，低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計(jì)數(shù)器，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計(jì)數(shù)器的脈沖輸入。

計(jì)數(shù)門的開啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將-55度所對應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器和溫度寄存器中，減法計(jì)數(shù)器對低溫系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法基數(shù)，當(dāng)減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值減到0時(shí)溫度寄存器的值將加1，減法計(jì)數(shù)器的預(yù)制將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行基數(shù)。

當(dāng)斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性，，其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測溫度值，這就是DS18B20的測溫原理。

（2） 主要設(shè)計(jì)過程如下：

我們設(shè)計(jì)的溫度系統(tǒng)是由中央控制器、溫度檢測器及顯示器組成。控制器采用單片機(jī)C51系列，溫度檢測部分采用DS18B20溫度傳感器，用LCD做顯示器。溫度傳感器DS18B20采集溫度信號送給該單片機(jī)處理，存儲(chǔ)器通過單片機(jī)對某些時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，單片機(jī)再溫度數(shù)據(jù)送LCD顯示，已達(dá)到顯示當(dāng)前溫度的目的。

溫度采集模塊：

單片機(jī)控制及AD轉(zhuǎn)換模塊

顯示模塊

報(bào)警模塊：

電源模塊

溫度傳感器設(shè)計(jì)方案（二）

基于DS18B20溫度傳感器設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是應(yīng)用單片機(jī)和溫度傳感器設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字溫度表，DS18B20是一種可組網(wǎng)的高精度數(shù)字溫度傳感器，由于其具有單總線的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，可以使用戶輕松地組建起傳感器網(wǎng)絡(luò)，并可使多點(diǎn)溫度測量電路變得簡單、可靠。本設(shè)計(jì)基于數(shù)字溫度傳感器DS18B20，以AT89C51片機(jī)為核心設(shè)計(jì)此測試系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡單、測溫精度高、穩(wěn)定可靠的優(yōu)點(diǎn)。可實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)檢測和顯示，本文給出了系統(tǒng)的硬件電路詳細(xì)設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)方法，經(jīng)過調(diào)試和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的全部功能。

電路設(shè)計(jì)

1、 設(shè)備整機(jī)結(jié)構(gòu)及硬件電路框圖

根據(jù)設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)硬件電路框圖如下圖所示， 4位數(shù)碼管顯示器系統(tǒng)中AT89C51成對DS18B20初始化、溫度采集、溫度轉(zhuǎn)換、溫度數(shù)碼顯示。

本裝置詳細(xì)組成部分如下：

a、主控模塊：AT89C51片機(jī)；

b、 傳感器電路：DS18B20溫度傳感器；

c、電路：四位數(shù)碼管顯示。

按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求，確定系統(tǒng)由3個(gè)模塊組成：主控制器、測溫電路和顯示電路。

數(shù)字溫度計(jì)總體電路結(jié)構(gòu)框圖所示：

2、單片機(jī)的選擇

單片機(jī)AT89C51有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)，四個(gè)端口只需要兩個(gè)口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。

AT89C51的管腳結(jié)構(gòu)圖：

3、 溫度顯示電路

四位共陽極數(shù)碼管，能夠顯示小數(shù)和負(fù)溫度。零下時(shí)，第一個(gè)數(shù)碼管顯示負(fù)號。當(dāng)溫度超過99.9時(shí)，四個(gè)數(shù)碼管全部亮。列掃描用P2.0—P2.3來實(shí)現(xiàn)，列驅(qū)用NOT。電路仿真圖如下：

4、 溫度傳感器

DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。電路圖如下：

系統(tǒng)總電路圖如下

5、 軟件設(shè)計(jì)

主要包括主程序、讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、計(jì)算溫度子程序和現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)刷新子程序等。

主程序 主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理DS18B20的測量溫度值。溫度測量每1S進(jìn)行一次。主流程圖如下：

讀出溫度子程序 讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)。在讀出時(shí)須進(jìn)行CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫。流程圖如下：

溫度轉(zhuǎn)換命令子程序 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令。當(dāng)采用12位分辨率時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間約為750ms。在本程序設(shè)計(jì)中，采用1s顯示程序延時(shí)法等待轉(zhuǎn)換的完成。流程圖如下：

計(jì)算溫度子程序 計(jì)算溫度子程序?qū)AM中讀取值進(jìn)行BCD碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定。

顯示數(shù)據(jù)刷新子程序 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，當(dāng)最高數(shù)據(jù)顯示位為0時(shí)，將符號顯示位移入下一位。

6、 系統(tǒng)所運(yùn)用的功能介紹：

DS18B20與單片機(jī)之間采用串行通信的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫。