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单片机课程毕业设计论文基于DS18B20数字温度计的设计

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单片机课程毕业设计论文基于DS18B20数字温度计的设计

摘要：本文针对单片机课程毕业设计，设计了一款基于DS18B20数字温度计的测量系统。系统采用单片机作为核心控制单元，通过DS18B20数字温度传感器实现温度的精确测量。详细介绍了系统的硬件设计、软件设计以及实验结果。实验结果表明，该系统能够稳定、准确地测量环境温度，具有实际应用价值。关键词：单片机；DS18B20；数字温度计；温度测量

前言：随着科技的发展，温度测量技术在工业、农业、医疗等领域有着广泛的应用。传统的温度测量方法存在精度低、响应速度慢等问题，而基于单片机的数字温度计具有体积小、精度高、响应速度快等优点。本文针对单片机课程毕业设计，设计了一款基于DS18B20数字温度计的测量系统，旨在提高温度测量的精度和响应速度。

第一章系统总体设计

1.1系统需求分析

(1)系统需求分析是设计过程中的关键环节，它决定了整个系统的性能和实用性。本系统旨在设计一款基于单片机的数字温度计，其核心需求包括高精度、快速响应和易于操作。高精度要求系统能够在-55℃至+125℃的温度范围内实现±0.5℃的测量精度，以满足工业级应用的需求。快速响应能力则是为了确保系统能够实时反映温度变化，适用于动态环境监测。此外，系统还需具备良好的用户交互界面，使得用户能够轻松地读取和设置温度参数。

(2)在功能需求方面，系统需要具备温度测量、显示和报警功能。温度测量功能要求系统能够实时采集环境温度数据，并通过DS18B20数字温度传感器实现高精度测量。显示功能要求系统能够将温度数据以数字形式直观地显示在液晶显示屏上，同时提供单位标识。报警功能则是在温度超过预设阈值时，通过蜂鸣器发出警报，提醒用户采取相应措施。此外，系统还需具备数据存储功能，以便用户查询历史温度数据。

(3)在硬件需求方面，系统需要选择合适的单片机作为核心控制单元，以实现上述功能。考虑到成本、性能和易用性等因素，本系统选择使用AT89C52单片机。此外，系统还需配备DS18B20数字温度传感器、液晶显示屏、按键电路、蜂鸣器等外围电路。在软件需求方面，系统需要开发相应的控制程序，实现温度采集、数据显示、报警逻辑和数据存储等功能。程序设计应遵循模块化、可扩展和易维护的原则，以便于后续的升级和扩展。

1.2系统硬件设计

(1)系统硬件设计以AT89C52单片机为核心，该单片机具有丰富的片上资源，包括定时器、串口通信接口、中断系统等，能够满足系统控制需求。DS18B20数字温度传感器用于采集环境温度数据，其单总线接口简化了硬件连接，降低了系统复杂度。液晶显示屏（LCD）用于显示温度值，按键电路用于用户交互，包括设置温度阈值和启动/停止测量。蜂鸣器用于报警信号输出。

(2)在电路设计方面，系统采用3.3V供电电压，确保了单片机和传感器的正常工作。DS18B20传感器通过单片机的I/O口与系统连接，利用单总线通信协议进行数据交互。液晶显示屏通过并行接口与单片机连接，实现数据的实时显示。按键电路采用矩阵键盘设计，减少引脚数量，简化电路布局。蜂鸣器通过单片机的I/O口控制，实现报警功能。

(3)系统的电源管理设计包括稳压电路和电源滤波电路。稳压电路采用LM7805芯片，将输入电压转换为稳定的3.3V电压。电源滤波电路采用电容滤波，抑制电源噪声，保证系统稳定运行。此外，系统还设计有看门狗电路，防止程序跑飞，提高系统的可靠性。

1.3系统软件设计

(1)系统软件设计采用模块化设计方法，主要包括主控模块、温度采集模块、数据显示模块、报警模块和数据存储模块。主控模块负责协调各个模块之间的工作，实现系统的整体控制。温度采集模块通过单片机与DS18B20传感器通信，实时采集环境温度数据。数据显示模块负责将温度数据发送至LCD显示屏，以数字形式展示给用户。报警模块根据预设的温度阈值，当实际温度超过阈值时，通过蜂鸣器发出警报。数据存储模块负责将温度数据存储在单片机的内部存储器中，以便用户查询历史数据。

在温度采集模块中，DS18B20传感器具有9位分辨率，能够实现±0.5℃的测量精度。通过单总线通信协议，单片机与DS18B20传感器进行数据交互，读取温度值。例如，当环境温度为25℃时，DS18B20传感器返回的温度数据为25.00℃。在数据显示模块中，LCD显示屏采用1602型字符液晶显示屏，能够显示2行，每行16个字符。通过单片机控制，将温度数据转换为字符串，并显示在LCD上。例如，当温度为25℃时，LCD显示屏显示为