CN103954374A

CN103954374A - 一种基于ds18b20温度传感器的远距离测温装置

Info

Publication number: CN103954374A
Application number: CN201410217215.9A
Authority: CN
Inventors: 王利强; 周丽; 王飞
Original assignee: Tianjin University of Technology
Current assignee: Tianjin University of Technology
Priority date: 2014-05-22
Filing date: 2014-05-22
Publication date: 2014-07-30

Abstract

本发明公开了一种基于DS18B20温度传感器的远距离测温装置，包括单片机、电容、电阻、晶振和温度传感器，温度传感器的1脚接地，温度传感器的2脚连接至单片机的P0.2口，温度传感器的3脚接+5V，温度传感器的2脚和3脚之间连接上拉电阻，所述上拉电阻靠近温度传感器。本发明的基于DS18B20温度传感器的远距离测温装置具有连接简单、测温距离远的特点。

Description

一种基于DS18B20温度传感器的远距离测温装置

技术领域

本发明属于传感器测温领域，特别涉及一种采用DS18B20数字温度传感器的远距离测温装置。

背景技术

DS18B20数字温度传感器采用三线制，包括电源引脚、地线引脚和数据线引脚，广泛应用于高炉水循环测温、农业大棚测温、洁净室测温、弹药库测温等各种非极限温度场合。

由于DS18B20温度传感器为接触式传感器，在测温时不需要任何外围元件，温度测量点和传感器之间的距离一般要小于1米，存在传输距离短的问题，因而直接采用该传感器无法实现远距离测温。

名称为“一种基于DS18B20温度传感器的一线制温度采集系统”、公开号为CN202916726U的中国专利提出了一种温度采集系统，它利用单片机，在信号输入输出端引出一根数据传输线，并将多个DS18B20温度传感器挂接在这根数据传输线上的方法实现结构简单的一线制温度采集，但是该方法实现的测温系统测温距离短，不能满足远距离测温的目的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于DS18B20温度传感器的远距离测温装置，解决测温传输距离短的问题，该测温装置具有结构简单、传输距离远等特点。

本发明的技术方案是：一种基于DS18B20温度传感器的远距离测温装置，包括单片机U1、电容C3、电阻R2、电容C1、电容C2、晶振Y1和温度传感器T1，其特征在于，还包括上拉电阻R1；单片机U1的4脚和电容C3的一端、电阻R2的一端连接在一起，电容C3的另一端接+5V，电阻R2的另一端接地；单片机U1的14脚和晶振Y1的一端、电容C1的一端连接在一起，单片机U1的15脚和晶振Y1的另一端、电容C2的一端连接在一起，电容C1的另一端和电容C2的另一端共同接地；单片机U1的接地端16脚接地，单片机U1的电源端38脚接+5V；DS18B20温度传感器T1的1脚接地，DS18B20温度传感器T1的2脚连接至单片机U1的P0.2口，DS18B20温度传感器T1的3脚和上拉电阻R1的一端接+5V，上拉电阻R1的另一端连接至DS18B20温度传感器T1的2脚。

所述上拉电阻R1连接在DS18B20温度传感器T1的2脚和DS18B20温度传感器T1的3脚之间，并且靠近DS18B20温度传感器T1，上拉电阻R1取值范围为300欧姆至5000欧姆。

一种基于DS18B20温度传感器的远距离测温装置，包括温度采集与数据发送部分、数据接收部分，其特征在于，还包括RS485传输线。

所述温度采集与数据发送部分包括单片机U11、电容C101、电阻R102、电容C102、电容C103、晶振Y11、温度传感器T11、光耦U12、电阻R103、电阻R104、RS485芯片U13、电阻R105、电阻R106、电容C104、电容C105、电容C106、电感L11、电感L12、稳压二极管D11和稳压二极管D12；单片机U11的4脚和电容C101的一端、电阻R102的一端连接在一起，电容C101的另一端接+5V，电阻R102的另一端接地；单片机U11的14脚和晶振Y11的一端、电容C102的一端连接在一起，单片机U11的15脚和晶振Y11的另一端、电容C103的一端连接在一起，电容C102的另一端和电容C103的另一端共同接地；单片机U11的接地端16脚接地，单片机U11的电源端38脚接+5V；DS18B20温度传感器T11的1脚接地，DS18B20温度传感器T11的2脚连接至单片机U11的P0.2口，DS18B20温度传感器T11的3脚接+5V；单片机U11的7脚和光耦U12的2脚连接在一起，光耦U12的1脚和电阻R103的一端连接在一起，电阻R103的另一端接+5V，光耦U12的3脚和电阻R104的一端、RS485芯片U13的4脚连接在一起，电阻R104的另一端接+5V，光耦U12的4脚接地，RS485芯片U13的2脚和3脚接+5V，RS485芯片U13的5脚接地，RS485芯片U13的8脚与电阻R105的一端、电容C104的一端共同接+5V，电容C104的另一端接地，RS485芯片U13的6脚和电阻R105的另一端、电感L11的一端、电容C106的一端连接在一起，RS485芯片U13的7脚和电阻R106的一端、电容C105的一端、电感L12的一端连接在一起，电阻R106的另一端、电容C105的另一端、电容C106的另一端共同接地，电感L11的另一端和稳压二极管D12的反向端连接在一起，电感L12的另一端和稳压二极管D11的反向端相连，稳压二极管D11的正向端和稳压二极管D12的正向端共同接地。

所述数据接收部分包括单片机U21、电容C110、电阻R110、电容C111、电容C112、晶振Y12、电阻R114、电阻R113、光耦U23、RS485芯片U22、电阻R111、电容C113、电阻R112、电容C115、电容C114、电感L13、电感L14、稳压二极管D13和稳压二极管D14。单片机U21的4脚和电容C110的一端、电阻R110的一端连接在一起，电容C110的另一端接+5V，电阻R110的另一端接地；单片机U21的14脚和晶振Y12的一端、电容C111的一端连接在一起，单片机U21的15脚和晶振Y12的另一端、电容C112的一端连接在一起，电容C111的另一端和电容C112的另一端共同接地；单片机U21的接地端16脚接地，单片机U21的电源端38脚接+5V；单片机U21的5脚和光耦U23的3脚、电阻R114的一端连接在一起，电阻R114的另一端接+5V，光耦U23的4脚接地，光耦U23的1脚和电阻R113的一端连接在一起，电阻R113的另一端接+5V，光耦U23的2脚与RS485芯片U22的1脚连接在一起，RS485芯片U22的2脚、RS485芯片U22的3脚和RS485芯片U22的5脚共同接地，RS485芯片U22的8脚和电容C113的一端、电阻R111的一端共同接+5V，电容C113的另一端接地，RS485芯片U22的6脚和电阻R111的另一端、电感L13的一端、电容C114的一端连接在一起，RS485芯片U22的7脚和电阻R112的一端、电容C115的一端、电感L14的一端连接在一起，电容C114的另一端、电容C115的另一端、电阻R112的另一端共同接地，电感L13的另一端与稳压二极管D14的反向端连接在一起，电感L14的另一端和稳压二极管D13的反向端连接在一起，稳压二极管D13的正向端和稳压二极管D14的正向端共同接地。

所述温度采集与发送部分和数据接收部分由RS485总线连接，连接点分别为温度采集与发送部分的电感L11和稳压二极管D12的连接点A1、电感L12和稳压二极管D11的连接点A2、数据接收部分的电感L13和稳压二极管D14的连接点B1、电感L14和稳压二极管D13的连接点B2，A1和B1连接在一起，A2和B2连接在一起。

与现有技术相比，本发明具有以下突出的实质性特点和显著优点：

1.结构简单。本发明的测温装置由单片机、电阻、电容、温度传感器等简单元器件构成，组成部件少，整体装置结构简单。

2.传输距离远。本发明的测温装置采用增加上拉电阻的方法，增加了数据线引脚驱动能力，克服了DS18B20接触式传感器传输距离短的问题，传输距离可达30米；通过光电隔离抑制外部干扰，利用RS485总线连接数据采集与传输部分和数据接受部分同样加大了温度数据的传输距离。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明的DS18B20温度传感器和单片机的第一种电路连接图。

图2为本发明的DS18B20温度传感器和单片机的第二种连接的温度采集与数据发送部分电路图。

图3为本发明的DS18B20温度传感器和单片机的第二种连接的数据接收部分电路图。

具体实施方式

第1实施例：

参见图1，DS18B20温度传感器和单片机的电路连接图包括单片机U1、电容C3、电阻R2、电容C1、电容C2、晶振Y1和温度传感器T1，其特征在于，还包括上拉电阻R1；单片机U1的4脚和电容C3的一端、电阻R2的一端连接在一起，电容C3的另一端接+5V，电阻R2的另一端接地；单片机U1的14脚和晶振Y1的一端、电容C1的一端连接在一起，单片机U1的15脚和晶振Y1的另一端、电容C2的一端连接在一起，电容C1的另一端和电容C2的另一端共同接地；单片机U1的接地端16脚接地，单片机U1的电源端38脚接+5V；DS18B20温度传感器T1的1脚接地，DS18B20温度传感器T1的2脚连接至单片机U1的P0.2口，DS18B20温度传感器T1的3脚和上拉电阻R1的一端接+5V，上拉电阻R1的另一端连接至DS18B20温度传感器T1的2脚，构成CCD摄像机的温度检测电路。DS18B20温度传感器和单片机通常的接线方法是：电源引脚连接3V-5.5V电压，地线引脚接地，数据线引脚接单片机的一个I/O口，而通过实验验证，在电源引脚和数据线引脚之间增加一上拉电阻可以增加数据线引脚驱动能力，大大加大传输距离，根据DS18B20温度传感器T1和单片机U1的不同传输距离，R1取值范围为300欧姆至5000欧姆，传输距离可达30米。

第2实施例：

参见图2，DS18B20和单片机的第二种连接的温度采集与数据发送部分电路图包括单片机U11、电容C101、电阻R102、电容C102、电容C103、晶振Y11、温度传感器T11、光耦U12、电阻R103、电阻R104、RS485芯片U13、电阻R105、电阻R106、电容C104、电容C105、电容C106、电感L11、电感L12、稳压二极管D11和稳压二极管D12；单片机U11的4脚和电容C101的一端、电阻R102的一端连接在一起，电容C101的另一端接+5V，电阻R102的另一端接地；单片机U11的14脚和晶振Y11的一端、电容C102的一端连接在一起，单片机U11的15脚和晶振Y11的另一端、电容C103的一端连接在一起，电容C102的另一端和电容C103的另一端共同接地；单片机U11的接地端16脚接地，单片机U11的电源端38脚接+5V；DS18B20温度传感器T11的1脚接地，DS18B20温度传感器T11的2脚连接至单片机U11的P0.2口，DS18B20温度传感器T11的3脚接+5V；单片机U11的7脚和光耦U12的2脚连接在一起，光耦U12的1脚和电阻R103的一端连接在一起，电阻R103的另一端接+5V，光耦U12的3脚和电阻R104的一端、RS485芯片U13的4脚连接在一起，电阻R104的另一端接+5V，光耦U12的4脚接地，RS485芯片U13的2脚和3脚接+5V，RS485芯片U13的5脚接地，RS485芯片U13的8脚与电阻R105的一端、电容C104的一端共同接+5V，电容C104的另一端接地，RS485芯片U13的6脚和电阻R105的另一端、电感L11的一端、电容C106的一端连接在一起，RS485芯片U13的7脚和电阻R106的一端、电容C105的一端、电感L12的一端连接在一起，电阻R106的另一端、电容C105的另一端、电容C106的另一端共同接地，电感L11的另一端和稳压二极管D12的反向端连接在一起，电感L12的另一端和稳压二极管D11的反向端相连，稳压二极管D11的正向端和稳压二极管D12的正向端共同接地。单片机U11的4脚与R102、电容C103连接，这一部分构成单片机的复位电路；DS18B20温度传感器T11用来采集测量点温度值，采集到的温度数据经过由单片机U11、电容C101、电阻R102、电容C102、电容C103和晶振Y11构成的数据处理电路处理，处理后的数据发送到由光耦U12、电阻R13和电阻R14构成的光电隔离电路进行隔离，以抑制外部干扰；RS485芯片U13、电阻R105、电阻R106、电容C104、电容C105、电容C106、电感L11、电感L12、稳压二极管D11、稳压二极管D12构成RS485信号发送电路，滤除干扰后的信号最终到达RS485信号发送电路准备数据传输。

参见图3，DS18B20和单片机的第二种连接的数据接收部分电路图包括单片机U21、电容C110、电阻R110、电容C111、电容C112、晶振Y12、电阻R114、电阻R113、光耦U23、RS485芯片U22、电阻R111、电容C113、电阻R112、电容C115、电容C114、电感L13、电感L14、稳压二极管D13和稳压二极管D14。单片机U21的4脚和电容C110的一端、电阻R110的一端连接在一起，电容C110的另一端接+5V，电阻R110的另一端接地；单片机U21的14脚和晶振Y12的一端、电容C111的一端连接在一起，单片机U21的15脚和晶振Y12的另一端、电容C112的一端连接在一起，电容C111的另一端和电容C112的另一端共同接地；单片机U21的接地端16脚接地，单片机U21的电源端38脚接+5V；单片机U21的5脚和光耦U23的3脚、电阻R114的一端连接在一起，电阻R114的另一端接+5V，光耦U23的4脚接地，光耦U23的1脚和电阻R113的一端连接在一起，电阻R113的另一端接+5V，光耦U23的2脚与RS485芯片U22的1脚连接在一起，RS485芯片U22的2脚、RS485芯片U22的3脚和RS485芯片U22的5脚共同接地，RS485芯片U22的8脚和电容C113的一端、电阻R111的一端共同接+5V，电容C113的另一端接地，RS485芯片U22的6脚和电阻R111的另一端、电感L13的一端、电容C114的一端连接在一起，RS485芯片U22的7脚和电阻R112的一端、电容C115的一端、电感L14的一端连接在一起，电容C114的另一端、电容C115的另一端、电阻R112的另一端共同接地，电感L13的另一端与稳压二极管D14的反向端连接在一起，电感L14的另一端和稳压二极管D13的反向端连接在一起，稳压二极管D13的正向端和稳压二极管D14的正向端共同接地。单片机U21的4脚与R110、电容C110连接，这一部分构成单片机的复位电路；RS485芯片U22、电阻R111、电阻R112、电容C114、电容C115、电容C113、电感L13、电感L14、稳压二极管D13、稳压二极管D14构成RS485信号接收电路，接收温度采集与数据发送部分传输过来的数据，然后接收到的数据经过由光耦U23、电阻R113和电阻R114构成的光电隔离电路，以抑制外部干扰，最后进入由单片机U21、电容C110、电阻R110、电容C111、电容C112和晶振Y12构成的数据处理电路完成数据处理。

参见图2和图3，温度采集与发送部分和数据接收部分由RS485总线连接，连接点分别为温度采集与发送部分的电感L11和稳压二极管D12的连接点A1、电感L12和稳压二极管D11的连接点A2、数据接收部分的电感L13和稳压二极管D14的连接点B1、电感L14和稳压二极管D13的连接点B2，A1和B1连接在一起，A2和B2连接在一起，完成温度数据的远距离传送与接收。

Claims

1.一种基于DS18B20温度传感器的远距离测温装置，包括单片机U1、电容C3、电阻R2、电容C1、电容C2、晶振Y1和温度传感器T1，其特征在于，还包括上拉电阻R1；单片机U1的4脚和电容C3的一端、电阻R2的一端连接在一起，电容C3的另一端接+5V，电阻R2的另一端接地；单片机U1的14脚和晶振Y1的一端、电容C1的一端连接在一起，单片机U1的15脚和晶振Y1的另一端、电容C2的一端连接在一起，电容C1的另一端和电容C2的另一端共同接地；单片机U1的接地端16脚接地，单片机U1的电源端38脚接+5V；DS18B20温度传感器T1的1脚接地，DS18B20温度传感器T1的2脚连接至单片机U1的P0.2口，DS18B20温度传感器T1的3脚和上拉电阻R1的一端接+5V，上拉电阻R1的另一端连接至DS18B20温度传感器T1的2脚。

2.根据权利要求1所述的基于DS18B20温度传感器的远距离测温装置，其特征在于，所述上拉电阻R1连接在DS18B20温度传感器T1的2脚和DS18B20温度传感器T1的3脚之间，并且靠近DS18B20温度传感器T1，上拉电阻R1取值范围为300欧姆至5000欧姆。

3.一种基于DS18B20温度传感器的远距离测温装置，包括温度采集与数据发送部分、数据接收部分，其特征在于，还包括RS485传输线。

4.根据权利要求3所述的基于DS18B20温度传感器的远距离测温装置，其特征在于，所述温度采集与数据发送部分包括单片机U11、电容C101、电阻R102、电容C102、电容C103、晶振Y11、温度传感器T11、光耦U12、电阻R103、电阻R104、RS485芯片U13、电阻R105、电阻R106、电容C104、电容C105、电容C106、电感L11、电感L12、稳压二极管D11和稳压二极管D12；单片机U11的4脚和电容C101的一端、电阻R102的一端连接在一起，电容C101的另一端接+5V，电阻R102的另一端接地；单片机U11的14脚和晶振Y11的一端、电容C102的一端连接在一起，单片机U11的15脚和晶振Y11的另一端、电容C103的一端连接在一起，电容C102的另一端和电容C103的另一端共同接地；单片机U11的接地端16脚接地，单片机U11的电源端38脚接+5V；DS18B20温度传感器T11的1脚接地，DS18B20温度传感器T11的2脚连接至单片机U11的P0.2口，DS18B20温度传感器T11的3脚接+5V；单片机U11的7脚和光耦U12的2脚连接在一起，光耦U12的1脚和电阻R103的一端连接在一起，电阻R103的另一端接+5V，光耦U12的3脚和电阻R104的一端、RS485芯片U13的4脚连接在一起，电阻R104的另一端接+5V，光耦U12的4脚接地，RS485芯片U13的2脚和3脚接+5V，RS485芯片U13的5脚接地，RS485芯片U13的8脚与电阻R105的一端、电容C104的一端共同接+5V，电容C104的另一端接地，RS485芯片U13的6脚和电阻R105的另一端、电感L11的一端、电容C106的一端连接在一起，RS485芯片U13的7脚和电阻R106的一端、电容C105的一端、电感L12的一端连接在一起，电阻R106的另一端、电容C105的另一端、电容C106的另一端共同接地，电感L11的另一端和稳压二极管D12的反向端连接在一起，电感L12的另一端和稳压二极管D11的反向端相连，稳压二极管D11的正向端和稳压二极管D12的正向端共同接地。

5.根据权利要求3所述的基于DS18B20温度传感器的远距离测温装置，其特征在于，所述数据接收部分包括单片机U21、电容C110、电阻R110、电容C111、电容C112、晶振Y12、电阻R114、电阻R113、光耦U23、RS485芯片U22、电阻R111、电容C113、电阻R112、电容C115、电容C114、电感L13、电感L14、稳压二极管D13和稳压二极管D14。单片机U21的4脚和电容C110的一端、电阻R110的一端连接在一起，电容C110的另一端接+5V，电阻R110的另一端接地；单片机U21的14脚和晶振Y12的一端、电容C111的一端连接在一起，单片机U21的15脚和晶振Y12的另一端、电容C112的一端连接在一起，电容C111的另一端和电容C112的另一端共同接地；单片机U21的接地端16脚接地，单片机U21的电源端38脚接+5V；单片机U21的5脚和光耦U23的3脚、电阻R114的一端连接在一起，电阻R114的另一端接+5V，光耦U23的4脚接地，光耦U23的1脚和电阻R113的一端连接在一起，电阻R113的另一端接+5V，光耦U23的2脚与RS485芯片U22的1脚连接在一起，RS485芯片U22的2脚、RS485芯片U22的3脚和RS485芯片U22的5脚共同接地，RS485芯片U22的8脚和电容C113的一端、电阻R111的一端共同接+5V，电容C113的另一端接地，RS485芯片U22的6脚和电阻R111的另一端、电感L13的一端、电容C114的一端连接在一起，RS485芯片U22的7脚和电阻R112的一端、电容C115的一端、电感L14的一端连接在一起，电容C114的另一端、电容C115的另一端、电阻R112的另一端共同接地，电感L13的另一端与稳压二极管D14的反向端连接在一起，电感L14的另一端和稳压二极管D13的反向端连接在一起，稳压二极管D13的正向端和稳压二极管D14的正向端共同接地。

6.根据权利要求3所述的基于DS18B20温度传感器的远距离测温装置，其特征在于，所述温度采集与发送部分和数据接收部分由RS485总线连接，连接点分别为温度采集与发送部分的电感L11和稳压二极管D12的连接点A1、电感L12和稳压二极管D11的连接点A2、数据接收部分的电感L13和稳压二极管D14的连接点B1、电感L14和稳压二极管D13的连接点B2，A1和B1连接在一起，A2和B2连接在一起。