51单片机多路温度检测系统的设计+电路图+源程序+流程图(3)
方案二 液晶显示
本方案采用液晶显示器LCD1602巡回显示各路温度,通过按键控制还可显示指定通道的温度值以及日期时钟。在系统运行过程中，如果需要重新对温度值进行设定，则通过按键控制即可进入上下限温度设置界面。LCD1602液晶显示器具有省电、抗干扰能力强等优点，并且显示的内容较数码管丰富，巡回显示8路温度的显示周期较短，基本可以实时反映各路温度变化，较方案一实用。
综上所述，本设计采用方案二作为温度显示模块进行设计。
1.3 系统总体方案
此系统主要包括时钟电路模块、复位电路模块、温度采集模块、按键控制模块、AT89C51控制模块、LCD显示模块以及温度报警模块，系统总体框图如图3所示。
图3 系统总体框图
系统框图说明如下。
（1）时钟电路模块：采用内部震荡方式为AT89C51提供时钟信号。
（2）复位电路模块主要是完成单片机片内电路的初始化。
（3）温度采集模块采用DS18B20来采集多路温度值。
（4）按键控制模块主要控制日期时钟的显示与调整、8路温度巡检与指定通道温度查询的切换、报警温度上下限设置与调整等。
（5）AT89C51处理来自温度传感器的温度数据以及按键的控制信号，从而控制显示模块与报警模块。
（6）LCD显示模块采用LCD1602来实时显示日期与各路温度。
（7）当检测温度超过报警温度上下限时，报警模块开始报警。
2. 硬件设计
本系统的硬件设计主要包括温度采集模块电路设计、单片机系统设计、键盘电路设计、显示电路设计、报警电路设计。此系统以AT89C51为核心，选用DS18B20为温度采集元件，充分利用单片机强大的运算和控制功能构成的一个较完备的测温系统，实现对多路温度的检测。
2.1 温度采集模块电路设计
美国DALLAS最新单线数字传感器DS18B20，属于新一代适配微处理器的智能温度传感器。具有微型化、低功耗、高性能、可组网等优点，新的“一线总线”体积更小、更经济、适应电压更宽。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松的组建传感器网络，为测量系统的构建引入了全新概念[7]。
2.1.1 DS18B20与单片机的典型接口设计
DSl8B20与微处理器的典型连接如图4、图5、图6所示。
图4 DS18B20寄生电源供电方式
图5 DS18B20温度转换期间的强上拉供电（寄生电源方式）
图6 DS18B20外部电源供电方式
图4为寄生电源供电方式，其中DS18B20从单线信号线上汲取能量，此种连接方式电路简单，仅使用一根I/O口就可以实现测温。但是当多个DS18B20挂接到一根I/O口线上进行多点测温时，上拉电阻不能提供足够的能量使得测量误差变大，所以它只适用于单个温度传感器测温的情况。图5是改进的寄生电源供电方式，此种接法可以在进行多路温度检测时避免上种接法中供电不足的问题，但是它需要多占用一根I/O口线进行强上拉切换。图6为外部电源供电方式，其中DS18B20的工作电源由外部电源提供，此种接法不存在电源电流不足的问题，可以保证测量精度。故本系统DS18B20与单片机的连接采用此种方式，连接图如图7所示。
图7 DS18B20多点温度测量连接电路图
此种连接方法虽然使得系统电路变得简单，但也加大了系统软件编程的难度，为了使AT89C51准确地读出测温数据，编程时一定要严格保证读写时序。在实际应用中一定要保证每个DS18B20的连接正确，如果某一个DS18B20没有连接好，程序将进入死循环，测温将无法完成。此外，在利用DS18B20进行远距离的测温时要充分考虑阻抗匹配和总线分布电容问题[8]。