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基于单片机多路温度采集系统

基于单片机的多路温度采集系统

一、绪论

单片机是一种集CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统等部分于一体的器件，

只需要外加电源和晶振就可实现对数字信息的处理和控制。本设计利用单片机及

Keil编程软件编程和PROTEUS单片机仿真软件等方面知识,用Keil编程软件编

程，用PROTEUS单片机仿真软件仿真，最后制作实物。将程序下载到单片机中，

利用（I/O）口采集来自多路温度的数据，根据各路温度的不同，集中准确的显

示出来，并且根据所设温度的上下限通过LED灯协助进行视觉上的报警，从而达

到多点温度的采集和报警的目的。硬件电路比较简单，成本较低，测温范围大，

测量精度高，读数显示直观，使用方便。

二、设计要求

1、检测的温度范围：0℃～40℃。

2、检测分辨率0.1℃。

3、显示的多路的温度值不相互干扰，而且对各个传感器的所属温度都能进行报

警。

三、模型的建立，实验方案的拟定

多路温度采集系统由5个模块组成：主控制器、温度采集电路、温度显示电

路、报警控制电路及键盘输入控制电路。基于单片机温度采集系统电路结构框图

如图1所示。

图1基于单片机温度采集系统电路结构框图

采用智能温度传感器（DS18B20）采集环境温度并进行简单的模数转换；单

片机（AT89C51）执行程序对温度传感器传输的数据进行进一步的分析处理，转

换成环境对应的温度值，通过I/O口输出到数码显示管（LED）显示；由键盘输

入控制选择某采集电路检测温度及显示；报警电路对设定的最高最低报警温度进

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行监控报警。

四、基本概念和理论基础

[1]

本设计采用单片机作为数据处理与控制单元，为了进行数据处理，单片机

控制数字温度传感器，把温度信号通过单总线从数字温度传感器传递到单片机

上。单片机数据处理之后，发出控制信息改变报警和控制执行模块的状态，同时

将当前温度信息发送到LCD进行显示。本系统可以实现多路温度信号采集与显

示，可以使用程序来设置温度限定值，通过进行温度数据的运算处理，发出控制

信号达到LED进行报警。

五、程序设计

1、主程序设计

[2]

主程序主要功能是控制调用子程序，实现温度的实时显示、读出并处理

DS18B20的测量温度值（温度测量每1s进行一次）。其程序流程图如图2所示。

图2基于单片机温度采集系统主程序流程图

2、子程序设计

（1）键盘扫描子程序

[3]

键盘扫描子程序对按下的键进行判断，并转到按下的相应键对应的程序

段，执行相应的功能。其程序流程图如图3所示。

（2）温度转换命令子程序

温度转换命令子程序主要是发送温度转换开始命令。在发送匹配ROM命令

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后，紧跟着发送要进行测温的DS18B20的64位ROM序列。采用12位分辨率，转

换时间约为750ms。其程序流程图如图4所示。

图3键盘扫描子程序流程图图4温度转换命令子程序流程图

（3）读出温度子程序

读出温度子程序主要功能是读出RAM中的9个字节，在读出时需进行CRC

校验，校验有错时不进行温度数据的改写。其程序流程图如图5所示。

（4）计算温度子程序

从DS18B20读取出的二进制值必须先转换成十进制值，才能用于字符的显

示。在系统采用12位转换精度，温度寄存器里的值是以0.0625为步进的，即温

度值为温度寄存器里的二进制值乘以0.0625，就是实际的十进制温度值。

通过观察可以发现一个十进制值和二进制值之间有很明显的关系。低字节的

高半字节乘以0.0625恰好就是原整数。因此，把二进制的高字节的低