CN214149638U - 基于ds18b20温度传感器的温度检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于DS18B20温度传感器的温度检测电路，属于温度传感器领域，其包括单片机和于DS18B20温度传感器，DS18B20温度传感器信号输入端口用于获取温度信息，信号输出端口通过单总线与单片机的温度信号输入IO口连接，将获取温度信息传输至单片机；单片机还包括显示信号输出端口，显示信号输出端口通过SP3232E芯片与上位机连接；SP3232E芯片用于将单片机的TTL电平转换为通用串口电平RS232电平；上位机可视化显示单片机获取的温度信息；与现有技术相比，通过采用单总线的DS18B20温度传感器，大大节省单片机的数字IO口资源，简化了整个电路的结构；同时以单片机的其他IO端口可以与报警模块和SP3232E芯片连接，辅助实上位机软件显示检测结果和警报功能。

Description

基于DS18B20温度传感器的温度检测电路

技术领域

本实用新型涉及温度传感器领域，具体为一种基于DS18B20温度传感器的温度检测电路。

背景技术

温度作为一个基本物理量，准确测量温度值能够指导工农业生产、科学实验的进行，可以对温度引起的变化及时应对处理，此外对于人们的日常生活也存在多方面的影响；如何实现准确测量温度值成了一个重要的课题。

传统的温度测量，采用的是电偶式或电阻式温度传感器进行温度测量，它们需要将模拟信号转换为数字信号，因此设计有复杂的外围电路并且测量结果的误差较大，灵敏度与精度也不理想。

温度传感器的发展阶段可分为三个阶段：分立式温度传感器、模拟集成式温度传感器、智能数字式温度传感器；分立式温度传感器包括了热电偶、热电阻及热敏电阻等温度传感器，这类传感器输出的信号为模拟信号，需要复杂的外围电路对信号进行处理，测量的精度、分辨率低，体积大；模拟集成式温度传感器将温度传感器进行集成，简化了外围电路，其特点是体积小、测量误差小、反应速度快、可远距离传输，功耗低、成本低；但是传统的温度传感器产生的是模拟信号，无法直接被单片机采集后传输至上位机进行显示；需要将模拟信号转化为数字信号，导致现有的温度检测电路仍较为复杂。

实用新型内容

针对上述技术中存在的不足之处，本实用新型提供一种基于DS18B20温度传感器的温度检测电路，通过采用单总线的DS18B20温度传感器，大大节省单片机的数字IO口资源，简化了整个电路的结构，使得制作出来的电路板面积较小。

为实现上述目的，本实用新型提供一种基于DS18B20温度传感器的温度检测电路，包括单片机和于DS18B20温度传感器，DS18B20温度传感器信号输入端口用于获取温度信息，信号输出端口通过单总线与单片机的温度信号输入IO口连接，将获取温度信息传输至单片机；单片机还包括显示信号输出端口，显示信号输出端口通过SP3232E芯片与上位机连接；SP3232E芯片用于将单片机的TTL电平转换为通用串口电平RS232电平；上位机可视化显示单片机获取的温度信息。

具体的方案，单片机还通过JTAG接口与外部温度调试电路连接；通过单元机将温度调试电路的驱动程序烧录进DS18B20温度传感器。

具体的方案，还包括警报模块，单片机还包括控制IO口，警报模块输入端与单片机的警报IO口连接；单片机获取温度信息高于阈值时，警报模块发生响应。

具体的方案，警报模块包括蜂鸣器和三极管，三极管集电极与电源连接，基极与单片机控制IO口连接，发射极与蜂鸣器正极连接，蜂鸣器负极与地连接；单片机控制IO口输出低电平时，蜂鸣器发出警报。

具体的方案，三极管发射极与蜂鸣器的连接点之间还与LED灯正极连接，LED灯负极与地连接。

具体的方案，上位机还通过SP3232E芯片下发调节信单片机，调节信号用于调控温度阈值，温度阈值为0℃到85℃。

具体的方案，单片机还包括复位IO口，复位IO口通过复位开关与地连接。

具体的方案，单片机还包括电源输入IO口和电源输出IO口，电源输入IO口用于与外部电源连接，电源输出IO口用于与地连接。

具体的方案，单片机还包括晶振IO口，通过晶振IO口与外部晶振电路连接，晶振电路频率为1KHZ-25MHZ。

具体的方案，单片机为C8051F020芯片

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的基于DS18B20温度传感器的温度检测电路，包括单片机和于DS18B20温度传感器，DS18B20温度传感器信号输入端口用于获取温度信息，信号输出端口通过单总线与单片机的温度信号输入IO口连接，将获取温度信息传输至单片机；单片机还包括显示信号输出端口，显示信号输出端口通过SP3232E芯片与上位机连接；SP3232E芯片用于将单片机的TTL电平转换为通用串口电平RS232电平；上位机可视化显示单片机获取的温度信息；与现有技术相比，通过采用单总线的DS18B20温度传感器，大大节省单片机的数字IO口资源，简化了整个电路的结构，使得制作出来的电路板面积较小；同时以单片机的其他IO端口可以与报警模块和SP3232E芯片连接，辅助实上位机软件显示检测结果和警报功能。

附图说明

图1为本实用新型的单片机与各个模块之间构造关系方框图；

图2为本本实用新型的的警报模块电路图；

图3为本设计JTAG调试接口电路原理图。

图4为本设计RS232电平转换电路原理图。

主要元件符号说明如下：

1、警报模块；2、晶振电路；SW、复位开关；Q1、三极管；LS1、蜂鸣器。

具体实施方式

为了更清楚地表述本实用新型，下面结合附图对本实用新型作进一步地描述。

如背景技术所述，传统的温度传感器产生的是模拟信号，无法直接被单片机采集后传输至上位机进行显示；需要将模拟信号转化为数字信号，导致现有的温度检测电路仍较为复杂；本实用新型提供了一种基于DS18B20温度传感器的温度检测电路，请参阅图1和图4，其包括单片机和于DS18B20温度传感器，DS18B20温度传感器信号输入端口用于获取温度信息，信号输出端口通过单总线与单片机的温度信号输入IO口连接，将获取温度信息传输至单片机；单片机还包括显示信号输出端口，显示信号输出端口通过SP3232E芯片与上位机连接；SP3232E芯片用于将单片机的TTL电平转换为通用串口电平RS232电平；上位机可视化显示单片机获取的温度信息。

与现有技术相比，通过采用单总线的DS18B20温度传感器，大大节省单片机的数字IO口资源，简化了整个电路的结构，使得制作出来的电路板面积较小；同时以单片机的其他IO端口可以与报警模块和SP3232E芯片连接，辅助实上位机软件显示检测结果和警报功能。

在本实施例中，请参阅图3，单片机还通过JTAG接口与外部温度调试电路连接；通过单元机将温度调试电路的驱动程序烧录进DS18B20温度传感器；DS18B20温度传感器通过JTAG接口进行仿真编程，单片机内部提供了JTAG协议的调试和边界扫描，利用这种方式将电路的驱动程序烧录进DS18B20温度传感器，烧录完毕后，只需供电就可正常实现温度检测的功能。

在本实施例中，单片机是整个温度检测模块的核心部分，通过单片机的控制才能驱动温度传感器工作并完成温度数据处理，选择一款合适的单片机对温度检测模块的设计十分重要；选用单片机需要考虑其运算速度、稳定性、功耗、精度、价格等因素，由于温度检测模块需要单片机具有较高的运算速度，同时也要求高的精度，故本实用新型的温度检测模块选用的单片机为C8051F系列单片机中的C8051F020；这款单片机是典型的SOC型的单片机，功能全面，CPU可以有效的管理模拟和数字外设，它具有的Flash存储器拥有重新编程的能力，可被用为程序存储器以及非易失性数据存储。其具有的丰富数字IO端口资源也可以支持进行更多功能开发。

在本实施中，设计使用的温度传感器为美国DALLAS半导体公司设计的DS18B20温度传感器；这款温度传感器是单总线结构，封装与普通三极管Q1相同。因为传感器内部已经设计有模拟数字信号转换电路，所以不需要设计复杂的外围电路对采集到的温度数据处理。DS18B20可直接将内部温度传感器采集到的数据转换为数字信号进行输出，电路连接上比较简单。DS18B20由于其测量速度快、误差较小、分辨率高，抗干扰能力较强，利用单片机进行控制和处理可应用于不同的测温场合，应用包括恒温控制，工业系统，消费产品，温度计或任何热敏系统。而且厂家根据不同的测温环境，为其设计许多适应性的封装，使其应用起来更加方便。

优选的方案，请参阅图1和图2，还包括警报模块1，单片机还包括控制IO口，警报模块1输入端与单片机的警报IO口连接；单片机获取温度信息高于阈值时，警报模块1发生响应；报警电路硬件部分由有源蜂鸣器LS1电路和LED电路构成。蜂鸣器LS1电路一般包括有源蜂鸣器LS1、三级管、电阻三个器件；三极管Q1对蜂鸣器LS1起驱动作用，单片机控制IO输出电平控制三级管驱动使蜂鸣器LS1工作，而输出电平的高低与否，由蜂鸣器LS1电路的连接方式决定。

具体的方案，警报模块1包括蜂鸣器LS1和三极管Q1，三极管Q1集电极与电源连接，基极与单片机控制IO口连接，发射极与蜂鸣器LS1正极连接，蜂鸣器LS1负极与地连接；三极管Q1为PNP管，只要单片机的控制IO口给Buzzer输出一个低电平，即可使蜂鸣器LS1发出声音；即单片机控制IO口输出低电平时，蜂鸣器LS1发出警报。

优选方案，三极管Q1发射极与蜂鸣器LS1的连接点之间还与LED灯正极连接，LED灯负极与地连接；蜂鸣器LS1报警时，LED灯发光；优选的红光起到视觉警示作用。

在本实施例中，上位机还通过SP3232E芯片下发调节信单片机，调节信号用于调控温度阈值，温度阈值为0℃到85℃。

在本实施例中，采用SP3232E芯片将单片机的TTL电平转换为通用串口电平RS232电平，电路连接见图4，处理之后可通过串口线将单片机与计算机连接，进行单片机与计算机之间的串口通信，从而实现将单片机处理的温度采集数据发送到计算机上位机软件串口调试助手中，实现数据的实时显示。

在本实施例中，单片机还包括复位IO口，复位IO口通过复位开关SW与地连接；单片机死机时，可以通过复位开关SW重置该单片机；单片机还包括电源输入IO口和电源输出IO口，电源输入IO口用于与外部电源连接，电源输出IO口用于与地连接；用于为单片机供电，保证单片机正常工作；单片机还包括晶振IO口，通过晶振IO口与外部晶振电路2连接，晶振电路2频率为1KHZ-25MHZ。

本实用新型的优势在于：

1、与现有技术相比，通过采用单总线的DS18B20温度传感器，大大节省单片机的数字IO口资源，简化了整个电路的结构，使得制作出来的电路板面积较小；

2、同时以单片机的其他IO端口可以与报警模块和SP3232E芯片连接，辅助实上位机软件显示检测结果和警报功能。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于DS18B20温度传感器的温度检测电路，其特征在于，包括单片机和DS18B20温度传感器，DS18B20温度传感器信号输入端口用于获取温度信息，信号输出端口通过单总线与单片机的温度信号输入IO口连接，将获取温度信息传输至单片机；单片机还包括显示信号输出端口，显示信号输出端口通过SP3232E芯片与上位机连接；SP3232E芯片用于将单片机的TTL电平转换为通用串口电平RS232电平；上位机可视化显示单片机获取的温度信息。

2.根据权利要求1所述的基于DS18B20温度传感器的温度检测电路，其特征在于，DS18B20温度传感器还通过JTAG接口与C8051F020芯片连接；与C8051F020芯片用于将电路的驱动程序烧录进DS18B20温度传感器。

3.根据权利要求1所述的基于DS18B20温度传感器的温度检测电路，其特征在于，还包括警报模块，单片机还包括控制IO口，警报模块输入端与单片机的警报IO口连接；单片机获取温度信息高于阈值时，警报模块发生响应。

4.根据权利要求3所述的基于DS18B20温度传感器的温度检测电路，其特征在于，警报模块包括蜂鸣器和三极管，三极管集电极与电源连接，基极与单片机控制IO口连接，发射极与蜂鸣器正极连接，蜂鸣器负极与地连接；单片机控制IO口输出低电平时，蜂鸣器发出警报。

5.根据权利要求4所述的基于DS18B20温度传感器的温度检测电路，其特征在于，三极管发射极与蜂鸣器的连接点之间还与LED灯正极连接，LED灯负极与地连接。

6.根据权利要求3所述的基于DS18B20温度传感器的温度检测电路，其特征在于，上位机还通过SP3232E芯片下发调节信单片机，调节信号用于调控温度阈值，温度阈值为0℃到85℃。

7.根据权利要求1所述的基于DS18B20温度传感器的温度检测电路，其特征在于，单片机还包括复位IO口，复位IO口通过复位开关与地连接。

8.根据权利要求1所述的基于DS18B20温度传感器的温度检测电路，其特征在于，单片机还包括电源输入IO口和电源输出IO口，电源输入IO口用于与外部电源连接，电源输出IO口用于与地连接。

9.根据权利要求1所述的基于DS18B20温度传感器的温度检测电路，其特征在于，单片机还包括晶振IO口，通过晶振IO口与外部晶振电路连接，晶振电路频率为1KHZ-25MHZ。

10.根据权利要求1所述的基于DS18B20温度传感器的温度检测电路，其特征在于，单片机为C8051F020芯片。

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