基于单片机的高精度温度测量系统设计

　　0 引言

　　温度是工业生产过程和实验过程中比较重要的一个参数，精确的温度测量和及时的显示温度是很重要的。目前温度测量系统种类繁多，功能参差不齐。单片机具有体积小，价格便宜，通用性和灵活性强的特点，利用单片机设计温度测量系统，既可以满足功能要求，又经济实惠。数字温度测量传感器DS18B20是单一总线的高精度测量器件，它克服了以前模拟式传感器与微机接口时需要的A/D转换器及其他复杂外围电路的缺点。本文就是运用单片机及其接口和集成单总线温度传感器DS18B20构建一个高精度的温度测量和显示系统，并且通过开关进行温度上限的设置，如果温度超过设定值就会报警或进行相应的控制命令。设计的电路简单，易于实现，而且还具有一定的扩展功能，可以扩展成多点采集和更复杂的功能。

　　1 系统硬件设计

　　整个系统主要由主控中心(单片机)、温度传感器DS18B20、数码管显示及开关控制等功能模块组成。可以通过开关调节报警温度的上限，既可以使上限增加，也可以使上限减小，这样就可以用于不同场合了，系统的框图如图1所示。

　　1.1 温度传感器DS18B20

　　DS18B20是美国Dallas半导体公司生产的数字式温度传感器，提供9位温度读数，指示温度。温度信息通过单线接口送入DS18B20或者从DS18B20送出，所以从处理器到DS18B20仅需连接一条线。读、写和完成温度变换所需的电源可以由数据本身提供，而不需要外部电源。这使得DS18B20与单片机接口变得很简单，克服了模拟式传感器与微机接口时需要的A/D转换及其他复杂外围电路的缺点，而且它具有结构简单、成本低、体积小、抗干扰能力强、使用简单等优点。最重要的是DS18B20的ROM中存有其芯片的惟一标识码，即任意两个DS18B20的标识码是不同的，特别适合与微处理芯片构成多点温度测量控制系统。DS18B20是DS1820的改进型，分辨率为9～12位可编程控制，由其寄存器R0，R1的两位状态决定。测量范围从-55～+125℃，增量值为0.5℃。

　　DS18B20在内部以时钟周期个数计数来测量温度，并且提供0.5℃的分辨率。温度读数以16位、符号扩展的二进制补码读数形式提供。需要注意的是在DS18B20中温度以1/2℃LSB(最低有效位)形式表示时，产生以下9位格式：

　　1.2 键盘控制设计

　　系统工作前先由用户自己设定一个两位温度值作为报警值，打开电源，单片机复位初始化，闭合开关中断程序，按复位开关，每按一次报警值就会在初始化的基础上加1℃，数码管显示设定值。用户进行核对查看显示的数字值是否与设置值一样，然后打开开关进行周围温度测量值传输。由于报警值可以由用户自己设定，故系统能适应各种不同温度的环境。