基于单片机S3F9454多通道温度检测模块的设计

　　0　引言

　　温度检测与显示是一些应用电路的重要组成部分,传统的温度检测多是单通道的,在同时测量多点温度时,则需要多个温度检测装置,既浪费了能源,又增加了检测成本。文中设计了一种应用范围广、通用性强的三通道温度检测与显示模块。

　　设计了3个温度检测通道,可以同时对3个不同的节点进行测量与显示,节省了人力和物力,而且系统设计得比较灵活,工作性能稳定。

　　1　模块概述

　　模块主要由传感器和单片机组成,预期目标如下:

　　(1)整个设计包含3个温度传感器,测温时间可控,默认每个温度传感器每1 min检测一次温度, 5 min一次循环,然后将得到的温度平均值显示在LED上,从而可以知道一段时间内的平均温度;

　　(2)预设模块检测温度范围为-10~80℃.系统可以对所测的温度进行判断,如果读取的温度在预设的温度范围内,温度可以正常显示,否则系统将显示报警信息;

　　(3)可以实现开机自检、LED亮度调节和华氏温度与摄氏温度相互转换的功能;

　　(4)系统可以手动复位,复位后MCU恢复至预设状态。由于系统对功耗、体积和稳定性的要求,设计中选用了8位单片机S3F9454作为控制核心,选用DS18B20作为温度传感器。

　　2　硬件设计

　　图1为温度检测与显示的电路原理图,图中CON1、CON2、CON3为3个插座,通过电缆外接数字温度传感器DS18B20。3个插座之间相互独立,每个插座上的DS18B20可以任意取下或装上,不影响其他传感器的正常工作。单片机通过P0·6、P0·7和P2·6 3个端口与DS18B20进行1-W ire通信。通过设置相应的端口寄存器, P0·6、P0·7和P2·6引脚既可以作为普通的I/O口,又可以作为ADC输入[1]。所以,如果将DS18B20换成NTC温度传感器,同时启动A/D转换功能,同样可以进行温度测量,体现了该模块的灵活性和通用性。

　　该模块在进行PCB设计时,特别设有ISP下载接口[2],这样既方便应用程序升级,也可以根据用户的实际应用需求,修改程序,实现不同的测温模式,而无需改动硬件电路。

　　显示电路由3个二位共阴极数码管构成, 6个数码管采用动态扫描方式驱动。为了增强单片机I/O口的驱动能力,在每个LED的公共端都增加了一个NPN管作为电流放大器。

　　图1中发光二极管D₁~D₃分别表示3个通道的温度正负,温度为负时相应的灯亮,为正时相应的灯灭。D₄~D₅显示华氏温度与摄氏温度切换,以华氏温度显示时D₅亮、D₄灭;以摄氏温度显示时D₄亮、D₅灭。由于实际需要,该模块设定的温度测量模式为每1 min测温一次,测量后取平均值,每5 min一个循环,取平均值的方式如表1所示。表1中,1°F=1·8°C+32。