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基于AT89C51的多点温度检测系统设计

0引言

在工业生产及日常生活中，多点温度检测系统的应用十分广泛，例如消防电气的非破坏

性温度检测，电力设备的过热故障预知检测，空调系统的温度检测，各类运输工具组件的过

热检测，医疗与诊断设备的温度测试等。针对这一情况，本文设计了一种基于AT89C51、

数字温度传感器DSl8820的多点温度检测系统，该系统利用DSl8820单总线的特点，可以

方便地组建传感器网络，从而实现多点温度的测量。该系统设计灵活、抗干扰性好，可以在

恶劣的工作环境中进行温度测量。

1总体结构

设计的多点温度检测系统如图1所示。该系统主要由AT89C51单片微型计算机、键盘显

示电路、温度显示电路、看门狗电路、温度测试电路、串口通信电路等组成。

2硬件电路

2．1温度测试电路

温度测试电路主要采用温度芯片DSl8820，它是DALLAS公司生产的一线式数字温度传

感器，测温范围为-55～+125℃，测温分辨率可达O．0625℃，它具有微型化、低功耗、

高性能、抗干扰能力强、易配微处理器等特点，特别适合于构成多点温度测控系统。其内部

结构如图2所示。

DSl8820有4个主要的数据部件：

(1)64位激光ROM。64位激光ROM从高位到低位依次为8位CRC、48位序列号和8

位家族代码(28H)组成；

(2)温度灵敏元件；

(3)非易失性温度报警触发器TH和TL，可通过软件写入用户报警上下限值；

(4)配置寄存器。配置寄存器为高速暂存存储器中的第五个字节。DSl8820在0工作时按

此寄存器中的分辨率将温度转换成相应精度的数值，其各位定义如图3所示。

图3中：TM为测试模式标志位，出厂时被写入0，不能改变；R0，Rl为温度计分辨率

设置位，其对应4种分辨率如表1所列，出厂时R0，R1置为缺省值：R0=1，R1=1(即12

位分辨率)，用户可根据需要改写配置寄存器以获得合适的分辨率。

高速暂存存储器由9个字节组成，其分配如图4所示。当温度转换命令发布后，经转换

所得的温度值以二字节补码形式存放在高速暂存存储器的第O和第1个字节。单片机可通

过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，数据格式如图4所示。对应的温度

计算：当符号位S=O时，直接将二进制位转换为十进制；当S=1时，先将补码变为原码，

再计算十进制值。

由于DSl8B20是单线数字温度传感器，因此它基本不需要外围电路就可以与单片机直

接以1根线相连，图5为多个DSl8B20通过单总线与单片机相连的原理图，图中，DSl8B20

采用外部电源供电方式。

2．2键盘及显示电路

该系统采用的是矩阵式键盘，共组成20个按键，主要包括10个数字键以及“上限”、“下

限”、“确定”等功能键。当有键按下时，8279产生中断信号送入单片机，然后转向相应的功

能程序。

显示部分采用1片75451与5个LED数码管相连来实现动态显示，工作状况下，从左向

右依次显示为通道号、温度的正负号、温度值的十位、温度值的个位以及温度值的小数点后

一位。

2．3电源电路

因为单片机工作电源为+5V，且底层电路功耗很小，采用7805三端稳压片即可满足要求。

具体电路如图6所示。

2．4看门狗电路

考虑到底层电路板的工作环境相对恶劣，单片机会受到周围环境的干扰，因而出现程序

跑飞、死机等一些不可预知的不正常工作现象，工作人员也不可能到现场对单片机重起，本

设计为单片机电路添加一个外部看门狗电路，定时查询单片机的工作状态，一但发现异常即

对单片机延时重起，以保证系统安全可靠的运行。其电路如图7所示。

3软件设计

系统的软件采用模块化方法进行编程，主要由主程序、数码管显示程序、键盘扫描以及

按键处理程序、温度测试程序、中断控制程序等组成。其中主程序完成系统初始化和对采集

到的温度进行计算等；键盘扫描电路及按键处理程序实现键盘的输入按键的识别及相关处

理；温度测试程序主要完成由温度芯片传送数据的处理，并进行判断和显示；数码管显示程

序完成向数码的显示送数，控制系统的显示部分；中断控制程序则实现循环显示