DS18B20温度控制系统设计

【摘 要】本设计通过以STC89C52单片机为核心，控制温度传感器DS18B20采集温度信号并直接以数字信号的方式传送给单片机，所测量结果由LCD1602显示出来，单片机将检测的温度与预先设定的温度值进行比较，该设定温度可以通过按键以1℃为单位进行调节。当所测温度超过设定的温度值时，单片机将控制一个发光二极管和一个蜂鸣器进行声光报警，同时控制一个继电器的通断，达到简单调温的目的。

【关键词】单片机；DS18B20；LCD1602；声光报警

一、功能简介

本设计主要是以数字温度传感器DS18B20采集温度信号，将采集到的温度信号送给STC89C52单片机。单片机将检测的温度与预先设定的温度值进行比较，该设定温度可以通过两个按键以1℃为单位进行调节。当超过设定的温度值时，单片机将控制一个发光二极管和一个蜂鸣器进行声光报警，同时控制一个继电器的通断，达到简单调温的目的。按模块可分为：（1）报警控制模块（2）温度采集模块（3）显示模块。

温度检测及显示要求实现以下功能：

（1）用LCD直接显示读数、显示清晰直观。

（2）温度测量范围：0-100℃。

（3）可通过按键实现调节报警温度大小，单位1℃。

（4）精确度高。

（5）稳定性好。

二、方案简介

理简单化。采用温度芯片DS18B20测量温度，体现了作品芯片化这个趋势。部分功能电路的集成，使总体电路更简洁，搭建电路和焊接电路时更快。而且，集成块的使用，有效地避免外界的干扰，提高测量电路的精确度。所以芯片的使用将成为电路发展的一种趋势。本方案应用这一温度芯片，也是顺应这一趋势。

单片机温度控制系统是以MS-52单片机为控制核心，报警电路对温度监控的微机控制系统。基本控制原理：DS18B20检测温度并将信号传送给单片机通过LCD显示出来，键盘设定温度上下限值，当所测温度超出所设置的初始温度时，报警装置响起，同时控制一个继电器的通断，达到简单调温的目的。

三、温度传感器的选取及特性

选用美国DALLAS公司推出的一款单线数字温度传感器，此器件具有体积小，功耗低，精度高，可靠性好，易于单片机接口等优点其各方面特性都满足此系统的设计要求。外加电源范围是3.0～5.5V，测温范围从一55%到+125℃，在一lO℃―+85℃同有分辨率为0.5℃，测量结果以9位到12位数字量方式直接输出数字温度信号

DS18B20是美国DALLAS公司推出的一款单线数字温度传感器。它具有：体积小，功耗低，精度高，可靠性好，易于单片机接口等优点，每片DS18B20都有唯一的一个可读出的序列号，同时DS18B20还采用了寄生电源技术，可以不用外接电源。综合以上特点，DS18B20特别适合于测温系统。

DS18B20主要有以下特点：

1.单线接口：DS18B20与单片机连接时仅需一根I/O口线即可实现单片机与DS18B20之间的双向通信。

2.实际使用中不需要任何元件。

3.可用数据线供电，电压范围3.0-5.5V。测温范围-55-+125oC。

4.可编程实现9-12位的数字读数方式。

5.用户可设定的非易失性（掉电不丢失）的温度上下线报警值。

6.支持多点组网功能，多个DS18B20可并联在唯一的三总线上，实现多点温度测量。

7.负压特性：电源极性接反时不会烧坏DS18B20，但是也不能正常工作。

四、显示屏的选择及使用特性

综合系统的实际需要，选用LCD1602液晶拱块实时显示温度信息。LCD1602是用来显示字母，数字和符号等内容的点阵型液晶模块。它的每个点阵字符位都可以显示1个字符，每位之间有1个点距的间隔，每行之间也有间隔。起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此它不能用来显示图形。1.LCD1602读数据。当输入RS=0，RW=0，E=1时，DB0～DB7为状态字；当输入RS=1，RW=1，E=1时，DB0～DB7为数据。2.LCD1602写指令或数据。当输入RS=0，RW=0，E为下降沿时，DB0～DB7为指令码；当输入RS=1，RW=0，E为下降沿时，DB0～DB7为数据。

五、声光报警设计

蜂鸣器分为直流和交流两种，直流蜂鸣器只要电源接通就会发出固定不变的声音，使用简单，但无法实现动听的音乐；交流蜂鸣器需要给其提供频率信号才能使其发声，也就是不断让交流蜂鸣器的电源通断，才会发出声音，控制电源通断的频率即可改变发出的声音，频率高，则声音尖，频率低，则声音粗。由于本系统只要求能够达到报警的目的就可以，所以选择了直流蜂鸣器。蜂鸣器驱动非常简单，因为单片机本身无法提供较大的驱动电流，所以一般用三极管对其进行驱动。蜂鸣器的发声主要是靠单片机发送的不同频率而产生的，所以单片机要不断的发送“1”、“0”信号；即单片机与蜂鸣器的接口要不断的ON/OFF，从而根据所给的通断时间的长短而发出不同的声音。

六、系统调试

1.硬件测试。在线路板加工好后，购买元器件进行焊接。焊接过程中发现电源接口无法焊接有误，经电路板打孔，飞线后焊接成功。焊接后先对单片机电压进行测试，发现单片机电压正常，所有器件电压正常。在进行完硬件测试后，对单片机进行程序编制，并分模块进行了测试。

2.软件测试。首先测试LCD显示器，将预先编制好的显示程序下载到单片机中，发现LCD无法显示，但有阴影出现，仔细检查后发现DB4接口虚焊，改正后LCD显示黑色方块。说明软件有错误，仔细检查后，发现延时的问题，改正延时程序后，LCD显示正常了。对温度传感器进行测试，通电后温度显示18.5度，用热源接近传感器后，温度不变，仔细查找后，发现读取温度寄存器地址出现错误，改正后，温度正确显示。对声光报警系统测试，在程序里改变温度后，蜂鸣器和LED正常工作。对按键进行测试，发现键盘工作正常。

七、结论

该温度报警器的设计缩短了设计周期，降低了设计成本，并且达到了实际要求。它能够准确测量单点或多点处室内温度，并可以通过程序按照不同季节设定相应的阈值，当出现火灾等其他引起温度上升的情况时，还可以进行声光报警，以警示居民，具有很强的实用性。

【参考文献】

[1]肖忠，陈怡.DS18B20组建小型测温网络研究[J].广州大学学报（自然科学版），2005（02）.

[2]李勋.单片机实用教程（第二版）[M].北京航空航天大学出版社，2006.