基于DS18B20的智能温度检测系统

浙江科技学院本科毕业设计（论文）

浙 江 科 技 学 院

本科学生毕业设计（论文）

题 目

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指导教师

基于DS18B20的智能温度检测系统 自动化与电气工程学院 02自动化A班 许 浩 学 号 10241029 张 丽 职 称 助 教 2006年 6 月 1 日

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摘 要:本文主要讨论了当今温度传感器的发展方向，介绍了用单片机控制的、基于数字温度传感器DS18B20的温度测量系统。重点阐述了DS18B20的工作原理、指令系统、单片机与DS18B20之间的接口、数据传递、通信协议，建立了基于DS18B20的单点、多点温度测量系统。最后用RS232总线实现了测温系统与PC机的通讯，实现了温度的实时检测与显示。

关键字： DS18B20，多点温度测量，通讯

Abstract :After mainly discussing the development direction of current temperature sensor, the paper introduces the temperature measurement system based on the digital temperature sensor DS18B20,which is controlled by 89S52 single chip microcomputer. The working princip1e of the DS18B20, instruction sets, data transmission, the interface and the communication protoco1 between the DS18B20 and single chip microcomputer is expounded specially. The detail design project and concrete implementation of the single and multiple temperature measurement system，which is made up of DS18B20 and 89S52 single chip microcomputer are discussed．The temperature measurement system can communicate with PC by RS232 bus, which can be realized the measurement and display of temperature in the real time in this paper.

Keywords：DS18B20, multipoint temperature measurement, communication

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目录

摘 要……..……………..…………………………………………………………………..I 1 绪论……………………………………………………………………………………..1 2 几种常用温度传感器的原理及发展 …………………………………………………2

2.1 引言………………………………………………………………………………….2 2.2 传感器的分类………………………………………………………………………...2 2.3 传感器的原理及发展…………………………………………………………………2 2.3.1 传统的分立式温度传感器—热电偶传感器…………………………………………2 2.3.2 集成(IC)温度传感器……………………………………………………………...3 2.4 智能温度传感器发展的新趋势………………………………………………………..5 2.4.1 提高测温精度和分辨力……………………………………………………………5 2.4.2 增加测试功能……………………………………………………………………..5 2.4.3 总线技术的标准化与规范化……………………………………………………….6 2.4.4 可靠性及安全性设计……………………………………………………………...6 2.4.5 虚拟温度传感器和网络温度传感器………………………………………………..7 2.5 小结………………………………………………………………………………….7

3 DS18B20测温系统的设计……………………………………………………………...8

3.1 现实测温遇到的问题…………………………………………………………………8 3.2 方案论证及比较……………………………………………………………………...8 3.3 DS1820数字温度传感器的原理与构造…………………………………………………9 3.3.1 DS18B20的内部结构…………………………………………………………….10 3.3.2 DS18B20温度传感器的存储器…………………………………………………...11 3.4 DS1820单点测温系统设计…………………………………………………………...14 3.4.1 CPU 模块……………………………………………………………………….14 3.4.2 数据采集模块…………………………………………………………………..15 3.4.3 显示模块……………………………………………………………………….15 3.4.4 系统软件设计…………………………………………………………………..15 3.5 DS18B20多点测温系统的设计………………………………………………………..25

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3.5.1 硬件说明………………………………………………………………………...25 3.5.2 软件设计………………………………………………………………………...25

4 DS1820测温系统与PC上位机通讯…………………………………………………..29

4.1 RS-232C介绍………………………………………………………………………...29 4.2 RS232硬件接口设计…………………………………………………………………30 4.2.1 硬件说明………………………………………………………………………...30 4.3 程序设计……………………………………………………………………………31 4.3.1 单片机内通信程序的设计………………………………………………………..31 4.3.2 PC 机内通信程序的设计………………………………………………………….32

5 总 结…………………………………………………………………………………38 致 谢………………………………………………………………………………………39 参考文献…………………………………………………………………………………..40 附录1……………………………………………………………………………………...41 附录2………………………………………………………………………………………68

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1 绪 论

温度是一个基本的物理量，自然界中的一切过程无不与温度密切相关。

随着科学技术的不断进步与发展，温度传感器的种类日益繁多，应用逐渐广泛，并且开始由模拟式向着数字式、单总线式、双总线式和三总线式方向发展。而数字温度传感器更因适用于各种微处理器接口组成的自动温度控制系统具有可以克服模拟传感器与微处理器接口时需要信号调理电路和A/D转换器的弊端等优点，被广泛应用于工业控制、电子测温计、医疗仪器等各种温度控制系统中。其中，比较有代表性的数字温度传感器有DS1820、MAX6575、DS1722、MAX6635等。

在工业过程控制和检测过程中，温度是最重要的参数之一，很多情况下需要进行温度的现场测量。而在众多的温度传感器中，智能温度传感器DS18B20将温度传感器、A/D转换器、寄存器、接口电路集成在一个芯片中。可实现直接数字化输出、测试及控制功能强、传输距离远、抗干扰能力强、微型化、微功耗、可适配各种微控制器（MCU）或微型计算机进行数据处理及温度控制。在很多智能化的温度传感器中，大多使用同步串行总线技术，如 （Philips）、SMBus (Intel) 、SPI(Motorola)、 Microwire/Plus(NSC)等串行总线协议,而DS18B20采用的是单线（1-Wire）总线协议。单线（1-Wire）是DALLAS公司的一项专有技术，它采用一根信号线实现信号的双向传输，具有接口简单，节省I/O口线，便于扩展和维护等优点。

随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现，能够独立工作的温度检测和显示系统已经应用于诸多领域。传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件，热敏电阻成本低，但需要后续信号处理电路，而且热敏电阻的可靠性相对较差，测量温度的准确度低，检测系统的精度差。我们选用了美国DALLAS公司最新推出的DS18B20数字式温度传感器，DS18B20是DS1820的更新产品，它与传统的热敏电阻温度传感器不同，它能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9~12位的数字值读数方式，可以分别在93.75ms和750ms内将温度值转化9位和12位的数字量。因而使用DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高

在本设计中我使用智能温度传感器DS18B20构建温度检测系统，该系统实现了温度的实时检测及监测，检测数据精度高，范围大。

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