智能温度测量仪器

### 智能温度测量仪器的关键知识点 #### 一、智能温度测量仪器概述 智能温度测量仪器是一种结合了现代传感器技术和微处理器技术的新型温度测量工具。它不仅可以精确测量环境温度，还可以根据需要测量人体或其他特定物体的温度，并能够通过数字显示屏直观显示测量结果。此外，这种仪器还具备高温报警功能，当检测到的温度超过预设的安全阈值时，会自动发出警报，以确保使用安全。 #### 二、硬件设计原理 ##### 1.1 温度传感器DS18B20 - **结构组成**：DS18B20的内部结构主要包括64位ROM、温度敏感元件、内部存储器和配置寄存器四部分。 - **64位ROM**：用于存储唯一序列号，作为DS18B20的地址序列码，支持在同一总线上挂载多个DS18B20。 - **温度敏感元件**：负责测量温度并将结果存储在两个8位的温度寄存器中。 - **内部存储器**：包括高速暂存RAM和非易失性E2PROM，用于存放温度阈值和配置信息。 - **特性**： - **单线接口**：仅需一条数据线即可与单片机连接。 - **测量范围**：-55°C至+125°C，精度±0.5°C（-10°C至+85°C）。 - **数字读数**：可编程设置9~12位数字读数方式。 - **报警功能**：可通过编程设置非易失性温度报警上下限。 - **供电方式**：支持3.0V至5.5V电压范围，可通过数据总线供电，无需额外电源。 ##### 1.2 硬件电路设计 - **信号采集**：DS18B20采集的温度信号通过DQ端口传送给单片机。 - **系统控制**：8051单片机作为核心控制单元，负责处理温度数据并控制显示和报警等功能。 - **数字显示**：通过P0口和P1口控制4位共阳数码管显示温度值。 - **高温报警**：P2.0端口控制蜂鸣器发出报警声；P2.1~P2.3端口控制LED灯指示温度状态。 #### 三、软件设计 ##### 2.1 软件设计要点 - **单线总线协议**：因为DS18B20采用单线总线通信方式，单片机需要通过软件模拟时序来完成数据交互。 - **通信协议**：定义了初始化时序、读时序和写时序，确保数据传输的正确性和完整性。 - **软件结构**：程序采用标准化和模块化设计原则，包括读取温度数据、数据转换、显示控制和报警等子程序。 ##### 2.2 软件设计创新点 - **“显存”概念**：在温度显示模块中引入“显存”，可以直接映射到显示子程序，便于程序的移植和扩展，有利于构建多点温度检测网络或集成到其他监测系统中。 #### 四、实物运行与测试 - **测试目的**：验证智能温度测量仪器的各项功能是否正常工作。 - **测试内容**：包括环境温度测量、人体温度测量、温度显示准确性和报警功能等。 - **测试结果**：实验证明该仪器能够稳定准确地测量环境和人体温度，具备快速响应、直观显示和有效报警的特点。 智能温度测量仪器不仅在硬件设计上采用了先进的温度传感器和单片机技术，还在软件设计上实现了模块化和易于扩展的特点，是一款高度集成、功能强大的智能测量工具。