文档介绍：郑州交通职业学院
课程设计报告
论文题目: 基于单片机的数字温度计设计
所属系别信息工程系
专业班级 10大专电子信息工程1班
姓名
学号
指导教师
撰写日期 2011年12月20日
摘要
随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现,能够独立工作的温度检测与显示系统应用于诸多领域。传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件。热敏电阻的成本低,需要外加信号处理电路,而且可靠性相对较差,测温准确度低,检测系统也有一定的误差。与传统的温度计相比,这次设计的是基于DS18B20的数字温度计,它具有读数方便,测温范围广,测温精确,数字显示,适用范围宽等特点。
在本设计中选用AT89C52型单片机作为主控制器件,采用DS18B20数字温度传感器作为测温元件,通过4位共阳极LED数码显示管并行传送数据,实现温度显示。本设计的内容主要分为两部分,一是对系统硬件部分的设计,包括温度采集电路和显示电路;二是对系统软件部分的设计,应用汇编语言实现温度的采集与显示。通过DS18B20直接读取被测温度值,送入单片机进行数据处理,之后进行输出显示,最终完成了数字温度计的总体设计。其系统构成简单,信号采集效果好,数据处理速度快,便于实际检测使用。
关键词:单片机AT89C52;温度传感器DS18B20;LED数码管;三极管

由于本设计实现的是测温电路,首先我们可以使用热敏电阻之类的器件,利用其感温效应,将其随被测温度变化的电压或电流值采集过来,进行A/D转换后,就可以用单片机进行数据的处理,通过显示电路就可以将被测温度显示出来,这种设计需要用到A/D转换电路,感温电路比较麻烦。
因此,我们可以采用技术成熟、操作简单、精确度高的温度传感器,在此,可以选用数字温度传感器DS18B20,根据它的特点和测温原理,很容易就能直接读取被测温度值并进行转换,这样就可以满足设计要求。
通过此方案,控制器采用单片机AT89C52,温度传感器采用DS18B20,用4位LED数码管以串口并行输出方式传送数据实现温度显示。

AT89C51作为温度测试系统设计的核心器件。该器件是INTEL公司生产的MCS一5l系列单片机中的基础产品,采用了可靠的CMOS工艺制造技术,具有高性能的8位单片机,属于标准的MCS—51的CMOS产品。不仅结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征,而且继承和扩展了MCS—48单片机的体系结构和指令系统。
图1 单片机小系统电路
AT89C51单片机的主要特性:
(1)与MCS-51 兼容,4K字节可编程闪烁存储器;
(2)灵活的在线系统编程,掉电标识和快速编程特性;
(3)寿命为1000次写/擦周期,数据保留时间可10年以上;
(4)全静态工作模式:0Hz-33Hz;
(5)三级程序存储器锁定;
(6)128*8位内部RAM,32可编程I/O线;
(7)两个16位定时器/计数器,6个中断源;
(8)全双工串行UART通道,低功耗的闲置和掉电模式;
(9)看门狗(WDT)及双数据指针;
(9)片内振荡器和时钟电路;
温度传感器介绍
DS18B20可以程序设定9~12位的分辨率,精度为±°C。可选更小的封装方式,更宽的电压适用范围。分辨率设定,及用户设定的报警温度存储在EPROM中,掉电后依然保存。
温度传感器DS18B20引脚如图所示。

8引脚封装 TO-92封装
图2 温度传感器
引脚功能说明:
NC :空引脚,悬空不使用;
VDD:可选电源脚,电源电压范围3~,工作于寄生电源时,此引脚必须接地;
DQ :数据输入/输出脚。漏极开路,常态下高电平;
GND :为电源地。
DS18B20内部结构主要由四部分组成:64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。
DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2RAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。
根据DS18B20的通讯协议,主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤:每一次读写之前都要对DS18B20进行复位,复位成功后发送一条ROM指令,最后发送RAM指令,这样才能对DS18B20进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500微秒,然后释放,DS18B20收到信号后等待16~60微秒左右,后发出60~240微秒的存在低脉冲,主CPU收到此信号表示复位成功。
温度传感器与单片机的连接
温度传感器的单总线(1-Wire),。P2端口是一个带内部上拉电阻的8位双