范例二 环境温度监测系统【荐】【荐】.docVIP

范例二　环境温度监测系统 一、设计要求 环境温度监测系统广泛地用于住宅小区、楼宇建筑和设备内部等。其主要功能和指标如下： 1、可以监测8点环境温度信号，可以扩充； 2、测量范围为0.00℃～99.9℃，可以扩充到－55℃～＋125℃，精度为±0.5℃； 3、用4位数码管进行循环显示，其中最高位显示通道提示符A～H，低3位显示实际温度值，每秒切换一个通道进行轮流显示； 4、 可以随时查看指定通道的温度值（扩充功能）。 二、设计指导 1、方案选择 该系统主要由温度检测和数据采集两部分组成。下面列举两种实现方案： 方案一：温度检测可以使用低温热偶或铂电阻，数据采集部分则使用带有A/D通道的单片机。考虑到一般的A/D输入通道都只能接收大信号，所以还应设计相应的放大电路。此方案的软件简单，但硬件复杂，且检测点数追加时，成本会有较大增长幅度。 方案二：使用单片机和单总线温度传感器构成。单总线温度传感器可以采用DALLAS公司生产的DS18B20系列，这类温度传感器直接输出数字信号，且多路温度传感器可以挂在1条总线上，共同占用单片机的1条I/O线即可实现接口。在提升单片机I/O线驱动能力的前提下，理论上可以任意扩充检测的温度点数。 比较两个方案后可以发现，方案二更适合于用作本系统的实施方案。尽管方案二不需要A/D，但考虑到系统扩充等因素，单片机可以选用ADuc812，以便于在需要的时候扩充参数存储、 D/A输出、温度控制等功能。 2、 硬件设计 采用方案二的硬件设计比较简单，系统构成如图1所示，原理图如图5所示。单片机的P0口用作4位数码管的段码线，P3.4～P3.7用作4位数码管的位选线（ADuc812的P3有允许8mA的灌电流，可以不加驱动）。P2.4用作DS18B20的数据输入/输出线。 DS18B20的引脚定义和封装形式之一如图2所示。DQ为数字信号输入/输出端；GND为电源地；VDD为外接电源 ? 。 DS18B20的光刻ROM中存有64位序列号，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开始8位（28H）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20拥有惟一的地址序列码，以确保在一根总线上挂接多个DS18B20。 DS18B20内部集成了暂存寄存器（或称为暂存RAM）和EEPROM两类存储器。暂存RAM为9个字节，其地址分配及其相关说明如表1所示。 单片机通过命令实现对DS18B20的控制，其支持的主要命令如表2所示。DS18B20的复位操作、读写操作都必须遵从严格的时序，其复位时序、读写时序分别如图3和图4所示。关于DS18B20的详细介绍和使用方法可以参考其数据手册。 表1? DS18B20暂存RAM地址分配及其说明 寄存器名称 地址 说??? 明 温度低字节 0 温度测量值的低8位，即b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 温度高字节 1 温度测量值的高3位及符号位，即S S S S S b10 b9 b8 温度高限 2 温度报警上限，也可以用作自定义字节 温度高限 3 温度报警下限，也可以用作自定义字节 配置寄存器 4 格式为0 R1 R0 1 1 1 1 1，R1和R0为00、01、10、11对应的分辨率分别为9、10、11和12位（包括符号位） 保留 5 未定义 保留 6 未定义 保留 7 未定义 校验码 8 按X8＋X5＋X4＋1对前8个字节进行CRC校验 表2? DS18B20主要命令及其功能说明 命令码 功能说明 命令码 功能说明 33H 读ROM中的64位地址序列码 BEH 读9字节暂存寄存器 55H 只有地址码匹配的DS18B2才能接受后续的命令 4EH 写入温度上/下限，紧随其后是2字节数据，对应上限和下限值 F0H 锁定总线上DS18B20的个数和识别其ROM中的64位地址序列码 48H 将9字节暂存寄存器的第3和4字节复制到EEPROM中 ECH 只有温度超过上限或下限的DS18B20才做出响应 B8H 将EEPROM的内容恢复到暂存寄存器的第3和4字节 44H 启动DS18B20进行温度转换，结果存入9字节的暂存寄存器 B4H 读供电模式，寄生供电时DS18B20发送0，外接电源时DS18B20发送1 CCH 忽略地址序列码，适合单片DS18B20 ? ? ? ? ? ? ? ?  图5 系统原理图 ?3、 软件设计 1、 软件模块的划分 该系统的控制软件可以分为单片机初始化程序、定时中断服务程序和DS18B20接口程序等模块