基于单片机和DS18B20的多点温度检测报警系统.docx

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基于单片机和DS18B20的多点温度检测报警系统

作者：

帅永辉胡凤丹蒋晓丹

来源：

《科学与信息化》2016年第03期

摘要本文主要介绍以STC89C51单片机为上位机、以数字温度传感器DS18B20为温度采集元件的多点温度检测报警系统，其主要可以分为五个模块：

温度检测模块、数据处理模块、温度显示模块、异常报警模块和系统设置模块。

该系统可以将各点的温度值实时的在上位机显示屏显示，还可以通过按键对各点的温度限值进行设定，当实际温度值超出系统温度限值时就会触发蜂鸣器进行报警。

该系统成本低、设备稳定，适用于家居、商场以及一些小型企业的仓库的温度检测与监视。

关键词单片机；数字温度传感器；温度采集与报警

Multi-channelTemperatureDetectionAlarmSystemBasedonMicrocomputerandDS18B20

引言

随着我国人民生活水平的日益提升，人们越来越重视我们的人身安全问题。

现实生活中由于温度高于（或低于）温度限值而引发的火灾、爆炸等事故是人身安全的一重大隐患，显然有效地降低此类事故的发生显得格外重要，而这一目标的实现必须依靠先进的控制技术和设备对环境温度进行监控。

传统的方式是采用热电偶或热电阻，但是由于模拟温度传感器的输出为模拟信号，必须利用A/D转换器获得数字信号后才能进行数据的处理，这使得电路的设计较复杂，而且制作成本也比较高。

基于DS18B20数字温度传感器，设计出了一个温度测量、显示及报警系统。

该系统由51单片机STC89C51控制，并由液晶显示屏实时显示温度，也可设定系统温度的上限与下限，以便在温度超过或低于限值时进行报警。

1数字温度传感器DS18B20的结构特征介绍

1.1DS18B20 是一种集成化的数字温度传感器，广泛应用于实验室、仓库以及车间等场所，其主要特性如下。

（1）采用“单总线”接口方式；

（2）将温度值转换成数字的速度很快；

（3）电压适应范围较宽，电压范围：

3.0～5.5V；

（4）DS18B20内部完整的集成了传感器件和转换电路；

（5）温度测量范围：

55℃～125℃，在10℃～85℃时精度为±0.5℃；

（6）DS18B20支持多点组网功能，可将多个DS18B20并联在一起，实现多点测温。

1.2DS18B20 的工作原理及应用

DS18B20 主要完成温度检测与数据处理的任务，其在温度值转换成数字时需要先由单片机向其发送一个信号，其接收到后即进行温度的采集，将温度值转换成数字信号并发送给单片机，如此就完成了一个工作周期。

系统在运行中DS18B20不断地重复着上述工作，实时的将温度情况呈现出来，从而达到了对温度场实时监控的目的[1]。

2单片机STC89C51

STC89C51 单片机是一种功耗低、性能高且完善的MCS-51内核的8位单片机，其内部由

8个部分组成，即CPU、4KB的ROM、128B的RAM、输入/输出接口（I/O口）、串口、两个16位的计数/定时器、特殊功能寄存器和中断系统。

其功能强大，在各个领域中都有使用，比如说智能仪表、家用电器以及军事武器等领域[2-3]。

3系统的硬件设计

3.1系统电路原理图

单片机选用STC89C51，采用12MHz的晶振，液晶显示屏的一些引脚与单片机P0相连，由于P0口没有内置上拉电阻，所以需要外接一个排阻作为上拉电阻。

多点检测的温度值可以在液晶屏上一起显示，消除了需要采用多块数码管才能显示的问题，简化了电路的设计，并且也提高了显示的稳定性和清晰度。

由于不同点的传感器的序列号不同，从而能够使单片机识别并确定温度值是从哪个传感器传送过来的，可以准确地同时显示不同点。

3路DS18B20的电路原理图如图1所示。

3.2系统的工作原理

工作时，接上电源后，单片机向DS18B20发送复位信号，DS18B20接到复位电平后向单片机发送一个存在脉冲，两者达成通信协议。

CPU发送一个复位信号对DS18B20进行复位，接着通过存在脉冲与DS18B20建立通信协议，然后发送ROM、RAM指令对DS18B20的工作进行控制。

单片机接收到数据，对数据进行处理、比较后在显示屏上显示。

该系统还可以通过按键来对系统的温度限值进行设定，通过key1可以分别对不同的温度传感器进行模式设定（key1按一下则选中A点的传感器，按第二、三下则分别选中B、C点的传感器），然后利用key2（上调键）和key3（下调键）选择合适的温度限值。

当实际的温度值超过（或低于）设定好的系统温度限值时，会立刻触发报警模块（蜂鸣器鸣叫）并且显示屏

上相应的温度值也会不停地跳动，以便让工作人员知道是哪一处的温度出现了异常、及时处理

[4]。

4系统的软件设计

本系统采用高级的单片机C语言编写程序，根据硬件电路中各模块的设计与功能，编写了相应的软件程序。

5结束语

本文主要介绍了以STC89C51单片机和DS18B20为核心的多点温度测量报警系统，涉及了硬件、软件的设计与结合，综合了电气类学生所需的大部分专业知识。

系统电路构造清晰、简单，适用于商品仓库、冰库、配电房等地方。

文中只对3路检测系统进行了介绍，实际中如果需要对更多点的温度进行检测和监控，只需在原有系统上添加相应数量的传感器、修改相应的控制程序即可，操作简单。

参考文献

[1] 尹静.单片机原理及应用技术[M].北京：

清华大学出版社，2011.15-18.

[2] 兰羽，白洁.基于STC89C52的恒温控制系统设计[J].工业加热，2013，（05）：

21-24.

[3]靳宏立.基于STC89C52和DS18B20的多路温度检测报警系统[J].科技向导，2013，

（17）：

83-84.

[4]宋文绪.传感器与检测技术[M].北京：

高等教育出版社，2004.20-34.

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