1、 第第 1 页页 共共 45 页页 引言 随着“信息时代”的到来，作为获取信息的手段传感器技术得到了显著的进 步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。传感器技术已成为 衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。 因此， 了解并掌握传感器的基本结构、 工作原理及特性是非常重要的。 为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用 途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本文利用单片机结合传感器技术而 开发设计了红外抄表系统。文中把传感器理论与单片机实际应用有机结合，详细地讲述 了利用温度传感器 DS18B20 测量环境温度，以及实现红外数据传输
2、的过程。 本设计应用性比较强，只要对电路部分稍加改装，就可以实现抄读其它的数字仪表 设备：如数字电度表，数字水表等等。设计后的系统具有操作方便，控制灵活等优点。 其主要功能和指标如下： 1、利用温度传感器（DS18B20）测量某一点环境温度； 2、测量范围为5599，精度为0.5； 3、用 4 位数码管进行显示实际温度值显示； 4、手持端通过红外发射管发射测温信号； 5、测温端通过红外发射管发送到手持端； 6、手持端可以随时查看指定待测物体的温度值。 设计的核心是环境温度的测量以及红外数据的发射和接收，和温度的显示。文中对 每个部分功能、实现过程作了详细地介绍。 第第 2 页页 共共 45 页
3、页 1 方案选择 该系统主要由温度测量和数据采集和发送三部分组成。下面列举两种实现方案： 方案一：温度检测可以使用低温热偶或铂电阻，数据采集部分则使用带有 A/D 通道 的单片机。考虑到一般的 A/D 输入通道都只能接收大信号，所以还要设计相应的放大电 路。而模拟信号在长距离传输过程中，抗电磁干扰是令人伤脑筋的问题。此方案的软件 简单，但硬件复杂，且检测点数追加时，各敏感元件参数的不一致性，都将会导致误差 的产生，难以完全清除，而且成本会有较大增长幅度。 方案二：使用单片机和数字式单总线温度传感器构成。其具有下列特点：具有高 的测量精度和分辨率，测量范围大；抗干扰能力强，稳定性好；信号易于处理
4、、传 送和自动控制；便于动态及多路测量，读数直观；安装方便，维护简单，工作可靠 性高。单总线温度传感器可以采用 DALLAS 公司生产的 DS18B20 系列，这类温度传感器 直接输出数字信号， 且多路温度传感器可以挂在 1 条总线上， 共同占用单片机的 1 个 I/O 口即可实现。在提升单片机 I/O 口驱动能力的前提下，理论上可以任意扩充检测的温度 点数。 比较两个方案后可以发现，方案二更适合于用作本系统的实施方案。尽管方案二不 需要 A/D，但考虑到系统扩充等因素，单片机可以选用 AT98C2051。 第第 3 页页 共共 45 页页 2 硬件部分 采用方案二的硬件设计比较简单，系统构成如图 1 所示。 图 1 温度测试系统和手持接收系统组成框图 2.1 DS18B20 介绍 DALLAS 公司的 DS18B20 单总线数字传感器工作温度范围是-55125，在 -3085范围内温度测量精度为0.5；具有温度报警功能，用户可设置最高和最 低报警温度，且设置值掉电不丢失；采用 DALLAS 公司特有的单
