基于单片机的多温度检测系统的设计与PROTEUS仿真
浦江学院浦自0806班张佑鹏指导教师：李为相
摘要
1.课题研究的背景及内容
在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。自18世纪工业革命以来，工业的发展与温度有着密切的联系。不管是在钢铁、水泥、冶金、石化、玻璃、医药等行业，基本上70%的工业生产部门都必须考虑着温度的影响因素。温度对于工业如此重要，由此推进了温度传感器的迅速发展。许多产品对温度测量范围要求严格，而目前市场上的温度测试仪器都是单点测量，且温度信息传输是不及时的、不够精确的，从而不利于工业控制来及时做出决定。在这种形式下，制定出可以多点测量、实时性高、高精度的同步测量方案是很有必要的。
此次设计是利用单片机确定系统的总体设计方案，包括其功能设计、设计原则、组成与工作原理。对单片机的应用作进一步的了解，对于温度控制要有更进一步的认识。进行智能传感器的硬件电路设计，包括硬件电路构成及测量原理、温度传感器的选择、单片机的选择、输入输出通道设计。该系统采用层次化、模块化设计，整个系统由数据采集系统、单片机控制系统、计算机监控系统组成。进行了调试和仿真，包括硬件仿真和软件仿真，完成数据的采集和处理
本课题是以80C51单片机系统为核心，能对四点的温度进行实时检测。通过单片机的处理，可以使液晶显示器LCD显示四点温度。再经过按键设定温度报警上下限，系统设定阀值，若超限实时报警。
2.课题总体的系统设计
本设计由两大部分组成：硬件设计和软件设计。
1）硬件设计：主要包括整个系统控制核心的选择（单片机和传感器）、温度显示器件的选择、复位及晶振电路设计、蜂鸣器报警电路设计及温度上下限报警电路设计等。系统由单片机控制，能够接收传感器的温度数据并显示出来，可以从键盘输入命令，系统根据命令，选择对应的温度传感器，并由显示器对温度显示。
本课题选用80C51单片机作为主控制器，测温器件选用智能数字温度传感器DS18B20,键盘设计采用独立式按键电路来完成需要实现的功能，显示电路选用RT1602型号LCD液晶显示器显示四点温度及阀值，复位电路采用上电复位开关电路等。本课题设计了一种合理、可行的单片机监控软件，完成测量和显示的任务。由于单片机具有强大的运算和控制功能，使得整个系统具有模块化、硬件电路简单以及操作方便等优点。
2）软件设计：与机器语言、汇编语言相对比，本系统选择高级语言C语言编程。系统进行软件设计时，先要对本课题硬件有一个熟练的掌握，知道系统的组成，数据的传输，信号是如何被控制的，以及信号的显示。然后进行软件设计时，先搞清楚各个部分的子程序及他们的流程图，然后进行C语言编程，最后将它们系统的编程。
本课题系统主程序流程是首先要对系统的各个模块初始化，先执行测温子程序，获取外界的温度值送单片机进行处理，调用相应的显示子程序，对获取的温度显示。然后单片机对按键所连接的引脚进行巡回检测，若为低电平，说明有键被按下，执行相应的按键功能，对温度上下限的设定值进行调整并显示在LCD液晶显示器。若检测到返回键为低电平，则回到原来的测温状态，此时的报警上下限的设定值已经修改，系统根据此设定值和主程序，判断是否需要调用报警子程序和蜂鸣器响起子程序。
3．设计过程中要注意的问题
1）在DS18B20的有关资料中都没有提到单总线上需要挂接传感DS18B20数量问题，致使让人们误理解可以连接无穷多个DS18B20，事实上并非如此。只要单总线上连接的传感器DS18B20超过8个时，必须解决单片机的总线驱动这个难题。
2）硬件电路的简单是以软件的复杂为代价的，因此在程序的编写与调试的过程当中稍一粗心就会出现错误，包括时间延时不够长，设置参数的类型有错误。
3）在系统安装及工作之前应将主机逐个与DS18B20挂接,以读出其序列号。此外，由于DS18B20的单线通信功能为分时段完成，遵循严格的时间间隙的概念，因此，对DS18B20的每一个操作都得按照标准的协议来进行。
4.结论
本文利用PROTEUS与KEILC51对单片机四点温度测量系统进行了仿真设计。从本文结果可以看出，利用PROTEUS进行单片机系统的仿真设计可以极大地简化单片机程序在目标硬件上的调试工作，大幅度节省制作电路板的时间和成本，对于提高产品的开发效率、降低开发成本等有重要的意义。
该软件程序经过反复的调试和修改，虽然能够达到预期的目标，但是还有很多地方需要修改完善，如开始仿真时机器会扫描错误代码而使电路报警，还可以利用剩余的输入/输出口挂接更多的DS18B20等。通过分析对比各种不同的温度传感器，选定DS18B20，这种单总线数字温度传感器的通信方式比较独特新颖，软件编写的比较易懂，特点突出。
关键词: 温度测量温度传感器DS18B20单片机
