基于单片机数字温度计的设计.doc

基于单片机数字温度计的设计 摘要：本文综述了数字温度计的设计与制作过程，介绍了设计制作一个完整的数字温度计需要做的准备与制作过程，通过一段时间的努力制作，从刚开始透彻理解题目要求及所要设计的产品的各项性能功能，然后觉得利用单片机作为控制内核，其次主要的就是温度传感器DS18B20，及其他重要部分电路的配合下设计出一套完整的硬件系统，及它的灵魂软件系统。得到了一种基于单片机控制的数字温度计。本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，该设计控制器使用单片机AT89S51，测温传感器使用DS18B20，用4位共阳极LED数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到以上要求。 关键词：单片机，数字控制，温度计， DS18B20，AT89S51  目录 前言 4 第一章 系统方案设计 5 1.1温度测量系统功能描述 5 1.2系统设计性能指标 5 1.3 DS18B20工作原理 6 1.3.1性能特点 6 1.3.2 外部结构 6 1.3.3 内部结构 7 1.3.4 DS18B20测温原理 9 1.4 AT89C51简介 10 1.5 显示部分 11 第二章 系统硬件电路设计 15 2.1 DS18B20温度传感器的连接 15 2.2 单片机端口连接 15 第三章 系统软件设计 17 3.1 主程序 17 3.2 读出温度子程序 18 3.3 温度转换命令子程序 19 3.4 计算温度子程序 20 3.5 显示数据刷新子程序 20 第四章 系统调试及仿真 35 4.1 系统程序调试 35 4.2 系统软硬件仿真 35 第五章 总 结 39 参考文献 40 前言 在一些温度测量系统电路中，广泛采用的是通过热电偶、热电阻或PN结测温电路经过相应的信号调理电路，转换成A／D转换器能接收的模拟量，再经过采样／保持电路进行A／D转换，最终送入单片机及其相应的外围电路，完成监控。但是由于传统的信号调理电路实现复杂、易受干扰、不易控制且精度不高。本温度测量仪采用单片机结合DS18B20智能温度传感器控制系统设计，因此，本系统用一种新型的可编程温度传感器（DS18B20），不需复杂的信号调理电路和A／D转换电路能直接与单片机完成数据采集和处理，实现方便、精度高，可根据不同需要用于各种场合。 第一章 系统方案设计 1.1温度测量系统功能描述 采用8051单片机和温度传感器DS18B20设计一种数字温度计，测温范围为-55到128℃，由按键设定温度报警上下限值TH和TL，采用点陈字符液晶模块作为数字温度计的显示部分，分两行显示，第一行显示工作状态，正常时显示“DS18B20 OK”，不正常时显示“DS18B20 ERROR”；第二行显示实测温度值和状态符号，“H”表示实测温度值大于温度报警值TH，“L”表示实测温度小于温度报警值TL，“！”表示实测温度位于设定的温度范围之内。当实测温度超过设定温度限制范围时，发出声光报警信号。 1.2系统设计性能指标 测温范围为-55----125℃，误差在+1℃以内。DS18B20最高分辨率可达0.0625℃，所以系统误差指标可以限制在+1℃以内。 按照系统设计功能的要求，确定系统由3个模块组成：主控制器，测温电路和显示电路。 温度测量仪总体电路结构框图如图1.1所示。 图1. 1 温度测量仪电路结构框图 本温度测量仪设计采用美国DALLAS半导体公司的智能型传感器DS18B20作为检测元件，测温范围限制在-55－125℃。 DS18B20可以直接读出被测量温度值，而且采用三线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点。 系统硬件电路由单片机AT89C51、字符液晶显示器LM016L和1k×8的排阻构成。单片机实现对LCD命令和显示数据的读写控制功能。 1.3 DS18B20工作原理 一、性能特点 DS18B20温度传感器与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9—12位的 数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下： a.独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信； b.多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现多点组网功能； c.不需要外部器件 d.可通过数据线供电，电压范围为3.0—5.5V； e.零待机功耗； f.温度以9—12位数字量读出； g.用户可定义的非易失性温度报警设置； h.报警有哪些信誉好的足球投注网站命令识别并标志超过程序限定温度的器件； i.负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，只是不能正常工作； 二、外部结构 DS18B20采用3脚PR-35封装或8脚SOIC封装。 引脚排列及说明如图1.2与表1.1所示。 图1.2 DS18B20