基于DS18B20的多路温度监测系统设计与仿真
采用8片DS18B20组成多路测温电路。DS18B20内部均有一个全球惟一的64位产品序列号，单片机通过序列号可对一条总线上的多路DS18 B20进行控制，读取其温度。但DS18B20仅由单总线采集多路温度数据时，软件设计算法复杂，读取速度慢，无法适用于实时性要求高的测温场合。特别是当单总线上挂接的DS18B20传感器个数大于8个时，采用寄生电源供电方式亦存在总线驱动能力不足等问题。为此，本设计采用“单总线结构+并行I／O口输入”相结合的方式，实时巡回采集多路DS18B20的温度信息。具体做法是：硬件上将8片DS18B20的单总线分别连到单片机的并行P1口引脚，同时各片DS18B20的电源端采用外部电源供电方式，且每个单总线另接一个4．7 kΩ的上拉电阻到5 V电源以保证达到足够的工作电流；软件上读取多路温度与读取单路温度的操作类似，不需读取读出所用DS18B20的序列号，而只需通过参数传递来循环读取各路温度数据(软件设计中介绍)。
2．2 键盘与LED显示电路设计
LED显示电路设计：P0口输出显示代码经74LS245驱动后接到8位LED数码管的段选线，P2口输出接到LED的位选线。正常情况下，8位LED数码管用于循环显示通道号及该通道的温度值。
键盘输入设计：采用独立式键盘P3．2～P3．4用来修改温度报警的上限与下限值。系统默认的温度报警上限为50℃，下限为-10℃。系统上电后，LED数码管将先后显示温度报警上／下限值。若按P3．2键报警值加1；若按P3．3键报警值减1；P3．4为确定键，用于保存修改值。
此外，当系统检测到当前通道温度值超过设定的上、下限时，将通过P3．6，P3．7进行闪光报警提示。
2．3 串行通信设计
检测系统可通过串行口与上位机进行通信，向上位机传送温度值及相应的通道号。实物中通过RS 232串行接口与上位机连接，上位机的控制界面由VB 6．0编写。当运行Proteus软件时，可以从虚拟终端看到上位机接收到的8个通道的温度数据及相应的通道号。
3 软件设计
3．1 软件总体设计
如图3所示，系统上电复位后，程序主要包括：
(1)系统初始化设置。
(2)按键处理子程序：LED数码管显示上限报警温度值并闪烁，若10 s中之内有按键输入修改温度值，则进行键盘操作直至修改完成，并保存温度上限值；若10 s之内无按键输入或按P3．4“确定”键，则保存上限温度；接着显示下限报警温度值并闪烁，重复上述操作后保存下限报警温度值。
(3)温度报警值设置子程序：实现将8路的报警温度写入DS18B20中，流程图详见图4所示。
(4)读取温度子程序：在对显示路数初始化后，进行温度值读取，这是软件设计的关键，下面将单独介绍。
(5)温度报警处理：读取某路DS18B20温度值及报警上下限值后，进行比较，若超出范围则启动定时器0，驱动上／下限报警提示单元。
(6)显示当前通道温度子程序：取得当前通道号后，根据读取的2字节温度值(温度暂存器格式参考DS18B20技术手册)，判断其符号位并分别读取其整数部分和小数部分，通过运算后保存到显示缓冲区，进行动态显示，并刷新显示若干时间。
(7)上位机通信子程序：每采集一路温度数据，通过RS 232串口，将其通道号、温度值发送给上位机，完成相应通道的温度数据采集处理。
(8)循环修改：修改通道号，进行下一路温度数据采集，直至8路温度处理完成，如此循环往复。
3．2 读取温度子程序设计
采用DS18B20进行单路测量时，可直接与单片机相连，不需读取读出器件的64位产品序列号。当采用DS18B20进行多路测温时，在初始化操作后，通常的做法是需要在线逐个地搜索64位ROM编码以确认各个DS18B20所在位置，并需对ROM编码进行冗余校验，算法设计复杂。且等待多路搜索是否完成需要消耗大量的时间，使程序执行的效率和系统实时性受到了影响。
本设计采用“单总线结构+并行I／O口输入”结合的方式巡回读取多路温度。DS18B20作为单总线芯片，进行信息交换时有严格的读／写时序要求。读取温度子程序流程如图5所示。首先通过参数传递将通道号传给读取温度子程序，接着对DS18B20进行初始化，然后直接执行跳过ROM命令(CCH)，即不读取64位ROM编码而直接向DS18B20发出功能命令，节约了时间。之后，再向DS18B20发送温度转换命令(44H)，DS18B20启动温度采样与A／D转换，并将转换数据存储在暂存器中。
然后再次初始化DS18B20，并在再一次跳过ROM命令后，执行单片机读暂存器命令(BEH)，根据传递参数确定的通道号，可将通道号对应的DS18B20高速暂存存储器的9个字节数据读入单片机中，其中第0，1字节分别是温度值低位(LS byte)和高位(MS byte)，第2，3字节分别是高温限值(TH)和低温限值(TL)，从而完成某通道DS18B20的温度采集。
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