目前檢測溫度一般采用熱電偶或熱敏電阻作為傳感器,。這種傳感器至儀表之間通常都要用專用的溫度補(bǔ)償導(dǎo)線,，而溫度補(bǔ)償導(dǎo)線的價格很高，并且線路太長,，會影響測量精度，這是直接以模擬量形式進(jìn)行采集的不可避免的問題,。在實際應(yīng)用中,，往往需要對較遠(yuǎn)處的溫度信號進(jìn)行監(jiān)視。為此,，設(shè)計了一種用單片機(jī)與數(shù)字溫度傳感器集成的方案,，它可以以更低的成本和更高的精確度實現(xiàn)溫度檢測。
l 系統(tǒng)綜述
系統(tǒng)硬件設(shè)計以Atmel公司的AT89S52單片機(jī)為核心,，主要由電源電路,、復(fù)位電路、晶振電路,、串口通訊電路,、溫度傳感器電路、12864液晶顯示電路,、I2C存儲器電路以及按鍵輸入電路構(gòu)成,。溫度采集電路采用單總線數(shù)字溫度傳感器實現(xiàn)溫度采集，可設(shè)計為一路或多路,；溫度存儲電路采用I2C接口E2PRPOM存儲芯片,，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄；液晶顯示電路采用圖形點陣液晶顯示器，以實現(xiàn)溫度的即時顯示,。同時配以鍵盤輸入電路,，可以接收用戶指令輸入，隨時改變工作模式,，或查詢?nèi)我鈺r間的溫度數(shù)據(jù),。
2 硬件系統(tǒng)設(shè)計
硬件電路設(shè)計總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。由+5 V電源電路,、手動復(fù)位電路,、晶振電路(11．059 2 MHz)構(gòu)成單片機(jī)最小系統(tǒng)，完成單片機(jī)的基本運行需求,。串口電路用于通信,，實現(xiàn)與主機(jī)的交互。溫度采集電路,、1602液晶顯示電路,、I2C存儲器電路為該設(shè)計的三個核心模塊，實現(xiàn)主要設(shè)計功能,，同時實現(xiàn)按鍵輸入電路,。
2．1 溫度采集電路設(shè)計
該設(shè)計采用Dallas公司生產(chǎn)的3引腳T0-T2小體積封裝溫度傳感器DSl8820。DSl820是美國Dallas半導(dǎo)體公司推出的第一片支持“單總線”接口的溫度傳感器,。它具有微型化,、低功耗、高性能,，抗干擾能力強(qiáng),，易配微處理器等優(yōu)點，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號,，供微機(jī)處理,。
溫度測量范圍為-55～+125 ℃，可編程為9～12位A／D轉(zhuǎn)換精度,，被測溫度用符號擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出,。測溫分辨率可達(dá)O．062 5 ℃，其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入,，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生,，易于系統(tǒng)集成。多個DSl8820可以并聯(lián)到三根或兩根線上,，CPU只需一根端口線就能與諸多DSl8820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,。以上特點使DSl8820非常適用于遠(yuǎn)距離多點溫度檢測系統(tǒng),。溫度傳感器電路圖如圖2所示,。
2．2 I2C存儲器擴(kuò)展電路設(shè)計
I2C總線(Inter Integrated Circuitbus)包括一條數(shù)據(jù)線(SDA)和一條時鐘線(SCL)，是單片機(jī)系統(tǒng)常用的總線結(jié)構(gòu),。這種總線結(jié)構(gòu)盡可能地節(jié)省了單片機(jī)I／O資源,，為多路溫度采集保留了最大的擴(kuò)展空間。
該設(shè)計中采用的存儲器AT24C16是Atmel公司生產(chǎn)的I2C接口E2PROM芯片,。AT24C16中帶有片內(nèi)尋址寄存器,。每寫入或讀出一個數(shù)據(jù)字節(jié)后，該地址寄存器自動加1,，以實現(xiàn)對下一個存儲單元的操作,，且所有字節(jié)都以單一操作方式讀取。為降低總的寫入時間,，一次操作可寫入多達(dá)8 B的數(shù)據(jù),。I2C存儲器電路圖3所示。
2．3 液晶顯示電路設(shè)計
液晶顯示電路采用1602帶字庫液晶實現(xiàn),。這一液晶模塊,，接口功能明確，操作簡單,，簡化了電路設(shè)計,，自帶字庫極大地方便了顯示操作的實現(xiàn)。
3 系統(tǒng)功能實現(xiàn)
系統(tǒng)軟件設(shè)計主要有兩項任務(wù),，是用于不間斷記錄溫度數(shù)據(jù),；二是用于接收用戶輸入，響應(yīng)用戶指令,。
溫度記錄程序中每隔固定時間間隔采集溫度數(shù)據(jù),，將溫度數(shù)據(jù)與當(dāng)前時間一并記錄。若不擴(kuò)展實時時鐘芯片,，可用軟件方式，依據(jù)時間間隔計算轉(zhuǎn)換得到當(dāng)前時間,，避免使用時鐘芯片增加系統(tǒng)成本,。對于用戶按鍵輸入，以外部中斷方式予以響應(yīng),。
該設(shè)計中沒有采用操作系統(tǒng),，因此，多任務(wù)的調(diào)度是系統(tǒng)功能實現(xiàn)的關(guān)鍵之一,。該設(shè)計沒有輸入中斷產(chǎn)生時,，為普通單任務(wù)系統(tǒng)；中斷產(chǎn)生時,，工作在多任務(wù)模式下,。因此,，中斷產(chǎn)生后，兩個任務(wù)模仿Linux操作,，系統(tǒng)系多線程工作模式實現(xiàn)調(diào)度,。
由于單片機(jī)工作頻率所限，加之溫度傳感器為單總線串行器件,，讀／寫占用時間周期相對較長,，因此系統(tǒng)應(yīng)考慮環(huán)境溫度變化的劇烈程度。
4 結(jié)語
該設(shè)計可以實現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的采集與長時間數(shù)據(jù)記錄,，既可以單獨采樣其中任意一路,，也可以實現(xiàn)多路同時采樣，同時可以與主機(jī)交互,。該系統(tǒng)的整個運行過程在同一地點進(jìn)行集中監(jiān)控,，方便又節(jié)省人力，實現(xiàn)了溫度的采集,、顯示,、存儲于一體的集成記錄功能。設(shè)計使用的外圍元件較少,。具有設(shè)計簡單,，擴(kuò)展靈活，功能較全面等特點,。