单片机温度.docx

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单片机温度

1、课程设计目的

（1）利用单片机及相应温度传感器设计单检测节点或多检测节点数字温度计

（2）精度误差：

0.5摄氏度以内；测温范围：

10-50摄氏度

（3）LED数码管或LCD直接显示

（4）完成对设计系统测试

2、数字温度计正文

摘要:

随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术，本文主要介绍了一个基于89C52单片机的测温系统，详细描述了利用数字温度传感器DS18B20开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行介绍，该系统可以方便的实现温度采集和显示，并可根据需要任意设定上下限报警温度，使用起来相当方便，适合于我们日常生活和嵌入其它系统中，作为其AT89C52结合最简温度检测系统，该系统恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。

本文将介绍一种基于单片机往制的数字温度计，本温度计属于多功能温度计，可以设置上下报警温度，当温度不在设置范围内时，可以报警。

关键词:

单片机，数字控制，温度计，DSIBB20,AT89C52

2.1引言

随着科技的不断发展，现代社会对各种信息参数的准确度和精确度的要求都有了几何级的增长，而如何准确而又迅速的获得这些参数就需要受制于现代信息基础的发展水平。

在三大信息信息采集（即传感器技术）、信息传输（通信技术）和信息处理（计算机技构中，传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器技术，在我国各领域己经引用的非常广泛，可以说是渗透到社会的每一个领域，人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。

测量温度的关键是温度传感器，温度传感器的发展经历了三个发展阶段

①传统的分立式温度传感器

②模拟集成温度传感器

③智能温度传感器

目前的智能温度传感器（亦称数字温度传感器）是在20世纪90年代中期问世的，它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术（ATE）的结晶，特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器（MCU）。

社会的发展使人们对传感器的要求也越来越高，现在的温度传感器正在基于单片机的基础上从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展，并朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展，本文将介绍智能集成温度传感器DS18B20的结构特征及控制方法，并对以此传感器，AT89C52单片机为控制器构成的数字温度测量装置的工作原理及程序设计作了详细的介绍。

与传统的温度计相比，其具有读数方便，测温范围广，测温准确，输出温度采用数字显示，主要用于对测温要求比较准确的场所，或科研实验室使用。

该设计控制器使用ATMBL公司的AT89C52单片机，测温传感器使用DALLAS公司DS18B20，用液晶来实现温度显示。

2.2系统方案论证

该系统主要由温度测量和数据采集两部分电路组成，实现的方法有很多种，下面将列出一种在日常生活中和工农业生产中经常用到的实现方案：

2.2.1系统设计方案

数字温度芯片DS18B20测量温度，输出信号全数字化.便于单片控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。

DS18B20的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS18B20和微控制器AT89C52构成的温度测量装置，它直接输出温度的数字信号，可直接与计算机连接。

这样，测温系统的结构就比较简单体积也不大。

采用51单片机控制，软件编程的自由度大，可通过控制工作，还可以与PC机通信上传数据，另外AT89C52在工业控制上也有着广泛的应用，编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟。

该系统利用AT89C52芯片控制温度传感器DS18B20进行实时温度检测并显示，能够实现快速测量环境温度，并可以根据需要设定上下限报警温度该系统扩展性非常强，它可以在设计中加入时钟芯片DS1302以获取时间数据，在数据处理同时显示时间，并可以利用AT24C16芯片作为存储器件，以此来对某些时间点的温度数据进行存储，利用键盘来进行调时和温度查询，获得的数据可以通过MAX232芯片与计算机的RS232接口进行串口通信，方便的采集和整理时间温度数据。

2.2.1.1数字温度计设计方案论证

由于本设计是测温电路，可以使用温度传感器利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，在其内部进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，将被测温度显示出来，这种设计不需要用到A/D转换电路，感温电路比较容易，所以采用了温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。

2.2.2方案的总体设计框图

温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机AT89C52,温度传感器采用DS18B20，用3位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。

图l总体设计方框图

2.3系统器件的选择和性能介绍

2.3.1单片机的性能介绍

AT89C52单片机为40引脚双列直插式封装。

引脚排列和逻辑符号如图2所示：

各引脚功能简单介绍

●VCC:

供电电压

●GND:

接地

●P0口:

P0口为一个8位漏级开路双向1/O口，每个管脚可吸收8TTL门电流。

当P1口的管脚写“1”时，被定义为高阻态输入。

PO能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据地址的第八位.在FLASH编程时，PO口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，PO输出原码，此时PO外部电位必须被拉高

●P1口:

P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向1/0口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流.P1口管脚写入“1"后，电位被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

图2AT89C52单片机引脚图

●P2口:

P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚电位被内部上拉电阻拉高，且作为输入。

作为输入时，P2口的管脚电位被外部拉低，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

当P2口用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。

在给出地址“1”时，它利用内部上拉的优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。

P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

●P3口:

P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。

当P3口写入，“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。

作为输入时，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL），也是由于上拉的缘故，P3口也可作为AT89C52的一些特殊功能口：

P3.0RDX（串行输入口）

P3.1RDX（串行输出口）

P3.2INTO（外部中断0）

P3.3INTO（外部中断1）

P3.4T0（记时器0外部输入）

P3.5Tl（记时器1外部输入）

P3.6WR（外部数据存储器写选通）

P3.7RD（外部数据存储器读选通）

同时P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

●RST:

复位输入。

当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

●ALE/PROG:

当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。

在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。

在平时，Al王端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。

因此它可用作对外部偷出的脉冲或用于定时目的。

然而要注意的是:

每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。

如想禁止ALE的输出可在SFRBEH地址上置0。

此时，ALE只有在执行MOVX或MOVC指令时ALE才起作用。

另外，该引脚被略微拉高。

如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

●PSEN:

外部程序存储器的选通信号。

在由外部程序存储器取址期间，每个机器周期PSEN两次有效。

但在访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现.

●EA/VPP:

当EA保持低电平时，访问外部ROM；注意加密方式1时，EA将内部锁定为RESET；当EA端保持高电平时，访问内部ROM。

在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。

●XTAL1:

反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入

●XTAL2:

来自反向振荡器的输出。

2.3.2温度传感器的选择和性能介绍

这里采用DALLAS公司的数字温度传感器DS18B20作为测温元件

2.3.2.1DS18B20性能介绍

DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20是一种新型的“一线器件”，其体积更小、更适用于多种场合、且适用电压更宽、更经济。

DALLAS半导体公司的数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。

温度测量范围为-55~+125摄氏度，可编程为9位~12位转换精度，测温分辨率可达0.0625摄氏度，分辨率设定参数以及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。

被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出:

其工作电源既可以在远端引入，也可以采用寄生

电源方式产生:

多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。

因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。

DS18B20的性能特点如下:

●独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯

●DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温

●DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内

●适应电压范围更宽，电压范围：

3.0-5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电

●测温范围-55℃~+125℃，在-10~+85℃时精度为+/-0.5℃

●零待机功耗

●可编程的分辨率为9~12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温

●在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快

●用户可定义报警设置

●报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件

●测量结果直接输出数字温度信号，以“一线总线”串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力

●负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作

以上特点使DSISB20非常适用与多点、远距离温度检测系统。

DSISB20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的管脚排列、各种封装形式如图4.2所示，DQ为数据输刀输出引脚.开漏单总线接口引脚。

当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源;GDN为地信号；VDD为可选择的VDD引脚。

当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。

其电路图3所示：

图3外部封装形式和传感器电路图

2.3.2.2DS18B20使用中的注意事项

DS18B20虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点，但在实际应用中也应注意以下几方面的问题:

①DS18B20从测温结束到将温度值转换成数字量需要一定的转换时间，这是必须保证的，不然会出现转换错误的现象，使温度输出总是显