本文提出了一種以智能數(shù)字溫度傳感器DS18B20和單片機(jī)AT89C52為基礎(chǔ)，可在室內(nèi)場所（如居室、辦公室、小型倉庫）使用的多點(diǎn)溫度檢測與自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計方案。
　　
　　1、系統(tǒng)硬件設(shè)計
　　
　　室內(nèi)溫度檢測與調(diào)控系統(tǒng)的基本功能要求是：能夠?qū)崟r檢測并顯示室內(nèi)的環(huán)境溫度，并可根據(jù)用戶要求設(shè)定溫度閾值，當(dāng)室內(nèi)溫度在所要求的正常范圍內(nèi)時，系統(tǒng)將采集到的溫度數(shù)據(jù)實(shí)時顯示，在監(jiān)測到的環(huán)境溫度超過閾值時，系統(tǒng)發(fā)出告警提示并開啟溫度自動調(diào)節(jié)開關(guān)，控制溫度調(diào)節(jié)設(shè)備實(shí)施環(huán)境溫度自動調(diào)節(jié)。根據(jù)以上要求，構(gòu)建系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖1所示。　　
　　在此次系統(tǒng)設(shè)計過程中，溫度傳感器選擇DALLAS公司生產(chǎn)的智能數(shù)字溫度傳感器DS18B20。該傳感器因具有的功能集成化、輸出信號數(shù)字化，控制簡單化等特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計中。在0～100℃時，DS18B20zui大線形偏差小于1℃：有效的測溫范圍為-55～+125℃；編程實(shí)現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式，測溫分辨率為0．0625℃；被測溫度用符號擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出。
　　
　　DS18B20將地址線、數(shù)據(jù)線、控制線合為1根雙向串行數(shù)據(jù)的信號線，并允許在這根信號線上接多個DS18B20；可由單片機(jī)處理及控制，多個DS18B20可以并聯(lián)到3根或兩根線上，處理器只需1根端口線就能與諸多DS18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路，所設(shè)計電路簡潔，抗干擾性能強(qiáng)；其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也而采用寄生電源方式產(chǎn)生。
　　
　　系統(tǒng)控制器采用AT89C528位單片機(jī)，該單片機(jī)軟件編程的自由度大，可通過編程實(shí)現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制。而且體積小，硬件實(shí)現(xiàn)簡單，安裝方便，可以單獨(dú)實(shí)現(xiàn)對多個DS18B20控制工作。
　　
　　1．1溫度數(shù)據(jù)采集
　　
　　由于室內(nèi)環(huán)境溫度受光照、儲物密度、人流量等因素的影響較大，為了保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和調(diào)節(jié)控制功能執(zhí)行的有效性，在實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)采集時采用多點(diǎn)檢測方式，即通過在室內(nèi)布設(shè)多個溫度檢測點(diǎn)，由各檢測點(diǎn)將采集到的數(shù)據(jù)送往系統(tǒng)控制器分析比較，當(dāng)5個檢測點(diǎn)中有3個以上的檢測結(jié)果超過閾值后，認(rèn)定當(dāng)前環(huán)境溫度超限，實(shí)施告警和調(diào)節(jié)控制功能。根據(jù)以上要求設(shè)計的溫度采集模塊結(jié)構(gòu)如下圖2所示。　　
　　溫度數(shù)據(jù)采集模塊中DS18B20采用外部供電方式，理論上可以在一根數(shù)據(jù)總線上掛256個DS18B20，但實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)．如果掛接25個以上的DS18B20仍舊有可能產(chǎn)生功耗問題。另外單線長度也不宜超過80m，否則也會影響到數(shù)據(jù)的傳輸。在這種情況下，可以采用分組的方式，用單片機(jī)的多個I／O來驅(qū)動多路DS18B20。在實(shí)際應(yīng)用中還可以使用一個MOSFET將I／O口線直接和電源相連，起到上拉的作用。
　　
　　1．2鍵盤控制模塊
　　
　　由于在本系統(tǒng)中允許用戶按照實(shí)際要求設(shè)定溫度閾值，用戶可根據(jù)對室內(nèi)環(huán)境溫度要求，設(shè)定所允許的zui高或zui低溫度參數(shù)，當(dāng)環(huán)境溫度超此限度后，實(shí)施告警及自動溫度調(diào)節(jié)功能。本系統(tǒng)中設(shè)置4個按鈕開關(guān)，分別與單片機(jī)P1．0、P1．1、P1．2、P1．3口相連，分別實(shí)現(xiàn)手動復(fù)位，閾值設(shè)定選擇、數(shù)值加、數(shù)值減等功能。
　　
　　1．3系統(tǒng)顯示模塊
　　
　　通過該模塊實(shí)現(xiàn)采集溫度數(shù)據(jù)的實(shí)時顯示功能，給用戶提供直觀的溫度測量數(shù)據(jù)。該模塊設(shè)計采用LCD1602來實(shí)現(xiàn)，LCD1602與單片機(jī)連接電路如下圖3所示。　　
　　1．4報警及溫度自動調(diào)節(jié)電路
　　
　　該模塊的基本功能是在室內(nèi)實(shí)際的測量溫度達(dá)到用戶設(shè)定閾值的時候?qū)嵤﹫缶皽囟茸詣诱{(diào)節(jié)功能。報警功能采用的是zui簡單的蜂鳴器，報警持續(xù)時間可設(shè)定為30s（主程序流程圖中在報警控制之后加報警時間判定）。溫度自動調(diào)節(jié)功能通過在單片機(jī)P1．7口接繼電器J1，繼電器J1作為溫度調(diào)節(jié)設(shè)備（如空調(diào)）的電源通斷開關(guān)。當(dāng)檢測到的溫度數(shù)據(jù)在正常范圍內(nèi)時，三極管VQ2處于截止?fàn)顟B(tài)，J1斷開；當(dāng)超過閾值時P1．7變?yōu)楦唠娖?，三極管由截止變?yōu)轱柡?，J1觸點(diǎn)閉合，則溫度調(diào)節(jié)設(shè)備的電源開關(guān)接通，實(shí)施溫度調(diào)節(jié)，直至溫度達(dá)到設(shè)定要求，P1．7變?yōu)榈碗娖?，J1斷開，完成溫度自動調(diào)節(jié)過程。該部分電路如下圖4所示。
　　2、系統(tǒng)軟件設(shè)計
　　
　　DS18B20的信號線與單片機(jī)AT89C52的P3．0口相連，通過系統(tǒng)軟件控制，實(shí)現(xiàn)信號的輸出或者讀取。其中對溫度數(shù)據(jù)的讀取包括DS18B20序列號搜索、溫度轉(zhuǎn)換、溫度數(shù)據(jù)讀取3個基本過程。系統(tǒng)工作時，首先通過初始化操作，使總線上的所連接DS18B20均被復(fù)位，接著發(fā)送ROM搜索指令，使序列號編碼匹配的DS18B20被激活，準(zhǔn)備接受RAM訪問指令。RAM訪問指令控制處于激活狀態(tài)的DS18B20工作狀態(tài)，完成溫度轉(zhuǎn)換及讀取等工作。在ROM命令發(fā)送之前，RAM命令不起作用。
　　
　　本系統(tǒng)中設(shè)定5個溫度檢測點(diǎn)，通過在總線上掛接5個DS18B20實(shí)現(xiàn)，當(dāng)其中的某一個DS18B20被激活時，將所采集到的數(shù)據(jù)通過單片機(jī)P3．0送往主控機(jī)轉(zhuǎn)換分析，在主控器上實(shí)時顯示，并由主控器對所采集到的數(shù)據(jù)與設(shè)定的閾值比較，每檢測到一次溫度數(shù)據(jù)超過閾值，超限檢測點(diǎn)數(shù)I自加1，直到I的數(shù)值大于等于3時，單片機(jī)P3．6口輸出控制信號，使蜂鳴器報警，同時P1．7口送出控制電平，使繼電器J1吸合，溫度調(diào)節(jié)開關(guān)接通，實(shí)施溫度調(diào)節(jié)功能。