基于单片机的数字温度计设计 推荐.docx

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基于单片机的数字温度计设计推荐

基于单片机的数字温度计设计

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了介绍,该系统可以方便的实现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，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。

DS18B20与AT89S52结合实现最简温度检测系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于

恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。

关键词：

单片机；温度检测；AT89S52；DS18B20；

Abstract

Alongwiththeprogressanddevelopmentoftheages,singleslicethemachinetechniquehasalreadymakewidelyavailablethelifeistous,work,research,eachrealm,havealreadybecomethetechniqueofakindofcomparisonmaturity.ThispapermainlydescribesatemperaturemeasurementsystembasedonDS18B20,detaileddescribingthedevelopmentprocessusedigitaltemperaturesensor,thepaperintroducesthehardwareconnectivityandsoftwareprogrammingoftheDS18B20basedonthesingle-chip,andgivethesoftwareflowchartofeachmodule,aswellasintroducedeachcircuitofthesystem.Systemcaneasilytocollectanddisplaythetemperature,itcanalsoarbitrarysetalarmtemperatureaccordingtotheactualneed,Itisusedconvenience,ithashighprecision,widerange,highsensitivity,smallsize,andlowpowerdissipation,Thedeviceisespeciallyappliedtomeasuretemperatureinpeople'sdailylives,industrialandagriculturalproduction,andalsoeasilyasatemperatureprocessingmoduleembedintheothersystem,turnintoasacomplementaryexpansion.

Keywords:

Singlechip;temperaturemeasurement;AT89S52;DS18B20

目录

引言………………………………………………………………………………………1

1系统方案比较

1.1方案一……………………………………………………………………………………1

1.2方案二……………………………………………………………………………………2

2主要器件介绍

2.1单片机…………………………………………………………………………………3

2.1.1AT89S52系列单片机简介……………………………………………………………3

2.1.2主要性能……………………………………………………………………………3

2.1.3引脚说明……………………………………………………………………………4

2.2温度传感器………………………………………………………………………………7

2.2.1DS18B20简介…………………………………………………………………………7

2.2.2DS18B20内部结构与原理……………………………………………………………7

2.2.3DS18B20使用的注意事项…………………………………………………………12

2.3显示和报警…………………………………………………………………………12

2.3.1数码管的结构和原理………………………………………………………………12

2.3.2蜂鸣器的结构和原理………………………………………………………………13

3硬件电路设计

3.1控制电路模块…………………………………………………………………………15

3.2显示电路模块…………………………………………………………………………15

3.3温度检测电路模块……………………………………………………………………16

3.4报警电路模块…………………………………………………………………………17

4软件设计

4.1主程序模块……………………………………………………………………………17

4.2各控制模………………………………………………………………………………17

4.1.1温度检测模块………………………………………………………………………17

4.1.2报警模块……………………………………………………………………………18

5结论……………………………………………………………………………………19

谢辞……………………………………………………………………………………20

参考文献……………………………………………………………………………20附录……………………………………………………………………………………21

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（计算机技术）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，在我国各领域已经引用的非常广泛，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智能集成温度传感器。

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，89S51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ATMEL公司的AT89S52单片机，测温传感器使用DALLAS公司DS18B20，用液晶来实现温度显示。

1系统方案论证与比较

概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，下面将列出两种在日常生活中和工农业生产中经常用到的实现方案。

1.1方案一

采用热电偶温差电路测温，温度检测部分可以使用低温热偶，热电偶由两个焊接在一起的异金属导线所组成（热电偶的构成如图2.1），热电偶产生的热电势由两种金属的接触电势和单一导体的温差电势组成。

通过将参考结点保持在已知温度并测量该电压，便可推断出检测结点的温度。

数据采集部分则使用带有A/D通道的单片机，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来。

热电偶的优点是工作温度范围非常宽，且体积小，但是它们也存在着输出电压小、容易遭受来自导线环路的噪声影响以及漂移较高的缺点，并且这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。

图1.1热电偶电路图

系统主要包括对A/D0809的数据采集，自动手动工作方式检测，温度的显示等，这几项功能的信号通过输入输出电路经单片机处理。

此外还有复位电路，晶振电路，启动电路等。

故现场输入硬件有手动复位键、A/D转换芯片，处理芯片为51芯片，执行机构有4位数码管、报警器等。

系统框图如图2.2所示：

图1.2热电偶温差电路测温系统框图

1.2方案二

采用数字温度芯片DS18B20测量温度，输出信号全数字化。

便于单片机处理及控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。

且该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，此元件线形较好。

在0—100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度。

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AT89S52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，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制，而且体积小，硬件实现简单，安装方便。

既可以单独对多DS18B20

控制工作，还可以与PC机通信上传数据，另外AT89S52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AT89S52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。

系统框图如图2.3所示

图2.3DS18B20温度测温系统框图

从以上两种方案，容易看出方案一的测温装置可测温度范围宽、体积小，但是线性误差较大。

方案二的测温装置电路简单、精确度较高、实现方便、软件设计也比较简单，故本次设计采用了方案二。

2主要器件介绍

2.1单片机

2.1.1简介

AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。

使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。

片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

在单芯片上，拥有灵巧的