摘要：提出了根据AT89S51单片机和数字温度传感器DS18B20组成的多路温度检测体系，介绍了首要元器材的作业原理，具体给出了硬件规划进程和软件程序流程图。此体系稳定性强、检测精准度高、价格低廉，在自动操控范畴具有宽广的运用远景。
0 导言
温度检测与操控技能在现阶段的工业、农业和居民日常日子中都具有广泛的运用。精确的温度检测和精确的温度操控是确保各类出产顺利开展以及居民日子便利快捷的基本条件。体系选用AT89S51单片机作为操控器，可靠性高、体积小、价格低廉;选用DS18B20作为多路温度收集的传感器，电路简略、丈量精度高、稳定性好。
1 体系整体规划计划
整个多路温度检测体系如图1所示，首要由计算机操控体系(上位机)、单片机测控体系(下位机)、多路温度传感器、功能模块体系等部分组成。本体系在需求对温度监控与丈量的当地放置数字温度传感器，经过单总线将若干个温度传感器衔接在一起。单片机按照单总线协议对各个传感器进行操控并收集温度信息，一起经过串口与上位机进行通讯，一起单片机测控体系还能够添加显现电路部分、按键设置部分、数据存储部分等，能够在现场进行参数的显现与设置。上位机体系经过串口接纳下位机上传的数据，经过上位机软件进行施行显现与操控。
2 体系硬件原理规划
2.1 主控电路规划
多路温度检测体系的主控电路选用的是现阶段广泛运用的AF89S51单片机作为中心操控芯片。该芯片为低功耗、高性能的8位单片机，片内有4KB可体系编程的Flash程序存储器，既可运用惯例编程器也可在体系编程(ISP)，片内有128B数据存储器，兼容规范8051指令体系及引脚，4.0～5.5V作业电压规模，全静态作业形式0Hz～33MHz，有低功耗闲暇和掉电作业形式，看门狗及双数据指针。AT89S51单片机包含两个最基本电路：时钟电路与复位电路。本体系经过MAX232芯片与上位机RS-232串口衔接。
2.2 显现电路规划
显现电路选用能够选用数码管显现和液晶显现两种计划。数码管显现的特色是显现亮度高、编程操作简略、本钱低，但显现信息少、功耗大，如选用动态扫描占用CPU资源多，而液晶显现能够显现更多的信息，一起耗电量低，硬件接口也较为简略，本体系选用液晶显现形式，运用市场上常见的LCD1602液晶，P0口进行数据传输，P2口衔接液晶的RS、RW、EN三个引脚。
2.3 按键电路规划
本体系按键选用触点式机械按键，因为其造价低、操控简略，遍及运用于电子产品中。按键与单片机接口选用非编码矩阵键盘，能够经过P1口的8个引脚衔接4×4矩阵键盘，便利输入0～9数字以及其它功能键。
2.4 数据存储电路规划
数据存储芯片选用ATMEL公司AT24系列的2线串行EEPROM芯片，它是低功耗CMOS存储器，具有作业电压宽、擦写次数多、写入速度快等特色。存储芯片与单片机相连时，只需占用单片机的两个I/O端口线作为数据线和时钟线，假如只衔接一片芯片，只需将地址线接地即可。
2.5 单总线温度传感器
温度传感器选用市场上运用广泛、接口简略的DS18B20温度传感器，其特色是选用单总线的接口办法，与微处理器衔接时仅需求一条口线即可完结微处理器与DS18B20的双向通讯;丈量温度规模宽、丈量精度高，DS18B20的丈量规模为-55℃～+125℃;多个DS18B20能够并联在一条单线上，完结多点测温;内置A/D转化器，直接输出9～12位被测温度值。本体系一切DS18B20的DQ引脚并连在一个I/O端口上，外接一个4.7～10kΩ的上拉电阻。
体系硬件原理图如图2所示。
3 体系软件程序规划
数字温度传感器DS18B20是选用由一条数据线完结数据双向传输的单总线协议办法。该协议界说了三种通讯时序：初始化时序、读时序、写时序。而AT89S51单片机在硬件上并不支撑单总线协议，因而有必要选用软件办法模仿单总线协议时序来完结与DS18B20间的通讯。
3.1 单总线协议
单总线协议的一切时序都是将主机作为主设备，单总线器材作为从设备。每次指令和数据的传输都是从主机自动写时序开端，假如要求单总线器材传输数据，则在进行写指令之后，主机发动读时序完结数据接纳。数据和指令的传输都是以低位在先的串行办法进行。
3.1.1 初始化时序
主机首要宣布一个480～960μs的低电平脉冲，然后开释总线变为高电平，并在随后的480 μs时间内对总线进行检测，假如有低电平呈现，阐明总线上有器材已做出应对。若无低电平呈现一向都是高电平，阐明总线上无器材应对。如图3所示。
3.1.2 写时序
写周期最少为60 μs，最长不超越120 μs。写周期一开端作为主机先把总线拉低1μs表明写周期开端。随后若主机想写0，则持续拉低电平最少60 μs直至写周期结束，然后开释总线为高电平。若主机想写1，在一开端拉低总线电平1 μs后就开释总线为高电平，一向到写周期结束。而作为从机的DS18B20则在检测到总线被拉低后等候15 μs，然后从15 μs到45 μs开端对总线采样，在采样期内总线为高电平则为1，若采样期内总线为低电平则为0。如图4所示。
3.1.3 读时序
关于读数据操作时序也分为读0时序和读1时序两个进程。读时隙是从主机把单总线拉低之后，在1μs之后就得开释单总线为高电平，以让DS18B20把数据传输到单总线上。DS18B20在检测到总线被拉低1 μs后，便开端送出数据，若是要送出0就把总线拉为低电平直到读周期结束。若要送出1则开释总线为高电平。主机在一开端拉低总线1μs后开释总线，然后在包含前面的拉低总线电平1μs在内的15 μs时间内完结对总线进行采样检测，采样期内总线为低电平则确以为0。采样期内总线为高电平则确以为1。完结一个读时序进程，至少需求60 μs才干完结。如图5所示。
3.2 软件程序规划
体系软件规划选用模块化规划办法，选用工程上运用比较遍及的C51言语编写程序。其间，收集温度时要对多个DS18B20进行操作，按照前面所述的操作时序，按照以下过程对多个温度传感器进行温度收集：初始化;查找ROM指令;匹配ROM指令;发送温度转化指令;读取温度值;判别是否拜访结束;顺次循环。系缔程序流程图如图6所示。
4 结束语
本多路测温仪体系实用性强，能很好地巡回收集多路温度信息，并能及时传送给上位机，具有速度快、精度高、易扩展等长处。此体系所选用的传感器全为数字化芯片，大大简化了结构，降低了本钱。本体系能够运用于农业温室大棚，能够实时监测植物成长环境改变，也能够运用于工业车间，丈量各部分作业环境温度。结合此体系的规划思路，能够将传感器修改为其它品种的丈量器材，收集不同品种的物理量，具有很强的推行价值。
