２０１２年７旯 繁７鞭 电子灞试 Ｊｕ１．２ｏ１２ Ｎｏ．７ ＥＬＥｃＴＲＯＮＩＣ ＴＥＳＴ 基于ＤＳ１８Ｂ２０的多路温度检测系统设计 任志华，：李永红 （中北大学，山西太原０３００５１） 摘要：基于在工厂或企业，需要对多点进行温度检测，本文介绍了＿一种能巡回检测各点温度的设计，以数 字温度传感器ＤＳ１８Ｂ２０作为现场测温元件，以ＡＴ８９Ｃ５１单片机作为控制单元组成的可以对多点温度进行检 测和控制的系统，给出了系统的硬件电路图和软件流程图。在系统中，数据的采集和控制都实现了数字化， 能实现对各点温度的实时监控，并具有超限报警和指示功能。仿真实验结果表明，本设计抗干扰性好、设计 灵活、方便，适合于现场温度测量。 关键词：数字温度传感器ＤＳ１８Ｂ２０；温度测量；ＡＴ８９Ｃ５１ 中图分类号：ＴＰ２９ 文献标识码：Ａ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｕｌｔｉ・＿＿。ｃｈａｎｎｅｌｓ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＤＳ１８Ｂ２０ Ｒｅｎ Ｚｈｉｈｕａ，Ｌｉ Ｙｏｎｇｈｏｎｇ （Ｎｏｒｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＣｈｉｎａ，Ｔａｉｙｕａｎ，Ｓｈａｎｘｉ ０３００５１） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｙ ｏｒ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ，ｗｅ ｎｅｅｄ ｔＯ ｍｕｌｔｉ—ｐｏｉｎｔｓ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ａ ｄｅｓｉｇｎ ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｔｅｓｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｐｏｉｎｔｓ，Ｗｉｔｈ ｄｉｇｉｔａｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｅｎｓｏｒ ＤＳ１８Ｂ２０ ａｓ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｄｅｖｉｃｅｓ，ｗｉｔｈ ＡＴ８９Ｃ５］ａｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔｓ ｏｆ ｍｕｌｔｉ—ｐｏｉｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃａｎ ｂｅ ｄｅｔｅｃｔｅｄ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ ｇｉｖｅｓ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｒｄｗａｒｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ．Ｉｎ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ，ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｌｌ ｄｉｉｔｇｌａ，ｃａｄ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ ｍｕｌｔｉ—ｐｏｉｎｔｓ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ａｎｄ ｈａｓ ｔｈｅ ｏｆｆ－ｇａｕｇｅ ａｌａｒｍ ａｎｄ ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｅｓｉｎ ａｎｔｉ—ｉｇｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｄｅｓｉｇｎ， ｌｆｅｘｉｂｌｅ，ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ ａｎｄ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｇｉｔａｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｅｎｓｏｒ ＤＳ１８Ｂ２０；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ＡＴ８９Ｃ５１ ０引言 ２系统主控模块设计 随着社会的进步和工业技术的发展，人们越 ２．１温度测量电路设计 来越重视温度这一因素，许多产品对温度要求严 格，而目前市场上普遍存在的温度检测仪器大都 是单点测量，同时还有温度信息传递不及时、精 度不够的特点，不利于工业控制者根据温度变化 及时做出决定［１－２１ｏ在这样的形式下，开发一种能 够同时测量多点，并且实时ｌ生高、精确度高，能够 综合处理多点温度信息的测量系统就很有必要。 本文采用单总线数字温度传感器ＤＳ１８Ｂ２０和 单片机ＡＴ８９Ｃ５１构成的温度测量装置，它可直接 输出温度的数字信号 。测温系统结构简单，体 积也不大，而且ＡＴ８９Ｃ５１可以带多个ＤＳＢ１８２０， 可以非常容易实现多路测温，轻松的组建传感器 网络。 １系统硬件整体结构设计 本系统由单片机ＡＴ８９Ｃ５１、显示电路、串 口通讯电路、报警电路、数据存储和上位机组成。 单片机ＡＴ８９Ｃ５１的Ｉ／Ｏ线作为总线可以挂接多个 温度传感器ＤＳ１８Ｂ２０，Ｉ／Ｏ总线处于高电平时，可 以为数字温度传感器提供电源。单片机ＡＴ８９Ｃ５１ 通过巡回检测，获取各点温度，贮存在数据存储 卡上，通过ＭＡＸ２３２串行通信接口接上位机，同 时可以送显示器进行显示，并且温度超限时可以 报警。系统硬件整体结构设计框图如图１所示。 图１硬件整体结构框图 本文为多路温度测试，因此ＤＳ１８Ｂ２０采用外 部供电方式，理论上可以在一ｊ畏数据总线上挂２５６ 个ＤＳ１８Ｂ２０，但实践应用中发现，如果挂接２５个 以上的ＤＳ１８Ｂ２０仍旧有可能产生功耗问题。另外 单总线长度也不宜超过８０ ｍ，否则也会影响到 数据的传输。在这种情况下我们采用分组的方式， 用单片机的多个Ｉ／Ｏ来驱动多路ＤＳ１８Ｂ２０。在实 际应用中还可以使用一个ＭＯＳＦＥＴ将Ｉ／Ｏ口线直 接和电源相连，起到上拉的作用。 ２．２温度显示电路设计 在本文中选择液晶显示模块ＬＣＤ１６０２，它 是一种可编程器件，可以显示两行，每行１６个字 符，采用单＋５ Ｖ电源供电，外围电路配置简单， 价格便宜，具有很高的性价比，可以定时循环检 测和通过ＬＣＤ１６０２显示多路的温度，因此选择 ＬＣＤ１６０２。 ２．３串口通讯电路设计 ＡＴ８９Ｃ５１有一个全双工的串行通讯口，所以 单片机和电脑之间可以方便地进行串口通讯。进 行串行通讯时要满足一定的条件，比如电脑的串口 是ＲＳ２３２电平的，而单片机的串口是ＴＴＬ电平的， 两者之间必须有一个电平转换电路，我们采用了专 用芯片ＭＡＸ２３２进行转换，虽然也可以用几个三 极管进行模拟转换，但是还是用专用芯片更简单 可靠。其电路如图２所示。 ２．４报警电路设计 在实际的工作中，工作的温度可能会超出设 第５段信号解码结果为： 【２】黄鹏，杨云志，李元忠．“物联网”推动ＲＦＩＤ技 ００００００００００００ｌ０１０ｖ１ ００１１ ００００ ００００ ００００ １００１ ０１ １０ ００００ ０１００ ０００１ ００００ ０００１ ００００ ００１０ ００００ ００００ １００１ ００００ ００００ ００００ ０１１０ １０００ ００１１ ０１１１ 术和通信网络的发展［Ｊ】．电讯技术，２０１０． 陈小芳．基于泰克ＲｓＡ的分析评估和优化ＲＦＩＤ 系统［Ｊ】．电子测试，２００７（６）． １１０１ １１００ １１００ １１００ １１００ ００００ ０１１１ ００１０ １０００，为 曾尚璀，沈华，俞振利．基于ＭＡＴＬＡＢ系统的信 前导码加１２８位数据。这１２８位数据位标签的唯 号ＦＦＴ频谱分析与显示［Ｊ］．科技通报，２０００（７）． 一识别码。 ［５ｌ】ＩＳＯ／ＩＥＣ．Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ－Ｒａｄｉｏ 由此看出，该采集信号为读写器发出询问命 ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｉｔｅｍ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ 令并通过标签返回的１６位随机数与该标签建立 —Ｐａｒｔ ６：ＰａｒａｍｅｔｅｒＳ ｆｏｒ ａｉｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ 连接的过程。 ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ａｔ ８６０ ＭＨｚ ｔｏ ９６０ ＭＨｚ［Ｓ］． Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ：ＩＳＯ／ＩＥＣ，２００６． ３结论 【６】张志涌．精通ＭＡＴＬＡＢ６．５版【Ｍ】．北京：北京航 空航天大学出版社，２００７． ＭＡＴＬＡＢ简单快捷，对脱离仪器自主分析 【７】罗华飞．ＭＡＴＬＡＢ ＧＵＩ设计学习手记【Ｍ】．２版． 采集数据，提供了很大的便利性和灵活性。本文 北京：北京航空航天大学出版社，２０１１． 对泰克实时频谱仪采集的基于ＩＳＯ／ＩＥＣ １８０００— ６ ＴＹＰＥ Ｃ协议的ＲＦＩＤ空中接口数据进行了离线 作者简介： 分析，实际中，根据采用的ＲＦＩＤ空中接口协议的 陈淋，硕士研究生。从事ＲＦＩＤ测试技术研 具体规定，进行适当修改即可适用于不同的协议， 究。 因此具有很强的通用性。 Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｙｒ２００９＠１ ６３．ｃｏｒｎ 参考文献 李建成，教授，从事微电子专业。集成电路 ［１】樊雪梅．物联网技术发展的研究与综述［Ｊ】．计 设计技术、物联网技术专家。 算机测量与控制，２０１１． Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｊｃ—ｈｈ＠１ ２６．ｃｏｒｎ （上接第４２页） 【６】王玲，王中训，王恒．基于ＭＳＰ４３０单片机的 测系统的应用［Ｊ］．传感器世界，２００１（１２）：３０— 多路无线温度检测系统【Ｊ】．现代电子技术， ３３． ２０１１，３４（１）． 作者简介： ［７】 张慧坤．温度检测系统的设计与实现［Ｊ］．北京 任志华，中北大学信息与通 电力高等专科学校学报：自然科学版，２０１ｌ， 信工程学院在读硕士研究 ２８（５）． 生，主要研究方向为信号处 【８】 东耀，汪仁煌．数字温度传感器在仓库温度检 理与获取。 ｌ Ｅ—ｍａｉｌ：ｒｅｎｚｈｉｈｕａ２０１ ０＠１ ６３．ｃｏｒｎ
