数字测温计设计摘要：随着时代的进步和发展，单片机技术已经普与到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术。在工业生产中温度是常用的被控参数，而采用单片机来对这些被控参数进行控制已成为当今的主流。本文介绍了基于AT89S51单片机的测温系统，描述了利用DS18B20开发测温系统的过程，对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以与各模块系统流程进行了详实的分析，对各部分的电路也逐一进行了介绍,该系统灵活的实现了温度采集和显示，且可设定上下限报警温度，使用起来十分方便，适合于我们日常生活和生产中的温度测量，该系统结构相对简单，抗干扰能力较强，适合于不同环境下温度测量，有着广阔的应用前景。关键词：AT89S51单片机DS18B20温度测量Abstract：With the progress and development of era,microcontroller technology has become popular in our life,in the work,the scientific research and various fields,has become a relatively mature technology.The temperature measurement method and device of the highlights is very important.Posed by the single chip temperature sensor and temperature measurement system can be widely applied in many fields.目录第1章绪论11.2 选题的目的和意义21.2.1选题的目的21.2.2选题的意义2第2章数字温度计的设计方案42.1 设计方案的确立与论证42.1.1 温度传感器DS18B20的选择42.1.2 显示器的选择52.1.3 单片机STC89C52的选择5第3章系统硬件电路的设计73.1 主控制器73.1.1 AT89S51的介绍73.1.2 DS18B20的介绍93.1.3 DS18B20使用的注意事项163.2 单片机最小系统设计173.2.1 时钟电路173.2.2 复位电路183.2.3 最小系统193.3 DS18B20与单片机接口电路的设计203.4 显示电路的设计203.4.1数码管简介20第4章系统程序的设计244.1 系统设计容244.1.1 主程序244.1.2 读出温度子程序244.1.3 温度转换命令子程序254.1.4 计算温度子程序254.1.5 温度数据的计算处理方法264.2 源程序274.2.1 DS18B20的各条ROM命令27第5章调试与性能分析295.1 系统的调试295.2 性能分析30结论31社会经济效益分析32致33参考文献34附录135附录2错误!未定义书签。附录336附录437 / 第1章 绪论1.1选题的目的和意义1.1.1选题的目的使用单片机AT89S51和DS18B20设计一个温度计，能够测量25 99之间的温度值，显示在LCD液晶屏上。温度计的测量精度为0.1。通过这次设计能够更加了解数字温度计的工作原理和熟悉单片机的发展和应用，巩固所学的知识。1.1.2选题的意义随着单片机技术的不断发展，单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，温度传感器DS18B20具有性能稳定、灵敏度高、抗干扰能力强、使用方便等优点，广泛应用于冰箱、空调器、粮仓等日常生活中温度的测量和控制。又随着电子技术的发展，人们的生活日趋数字化，多功能的数字温度计可以给我们的生活带来很大的方便；支持“一线总线”接口的温度传感器简化了数字温度计的设计，降低了成本。本课题研究的重要意义在于生产过程中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，尤其是数字温度传感器技术，在我国各领域已经应用的非常广泛可以说是渗透到社会的每一个领域，与人民的生活和环境的温度息息相关。第2章 数字温度计的设计方案2.1 设计方案的确立与论证基本功能要求：(1)温度测量围：20100度(2)测量精度：0.5度(3)显示方式：四位显示 (4)能够运用Protues仿真扩展功能要求： (1)做出实物并调试成功(2)多点测试(3)多点温度同时显示2.1.1 温度传感器DS18B20的选择方案一：水银温度计 在生活中我们经常看到水银温度计，它只能作为就地监督的仪表，用它来测量温度时，由于读数时用眼睛观察，主观因素大，容易造成误差大，而且不同是水银温度计量程不同，在读数前需要看清它的最小分度值，还有它有热惯性，需要等到温度计达到稳定状态后才能读数，比较麻烦，并且水银有毒，不小心打破后接触到水银，对人体伤害大，所以危险性较高。方案二：传统测温元件 传统的测温元件有热电偶和热电阻。而热电偶和热电阻测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，需要比较多的外部硬件支持，其缺点有：硬件电路复杂；软件调试复杂；制作成本高。方案三：DS18B20传感器测温 本设计采用DS18B20作为检测元件 DS18B20可以直接读出被测温度值，特点是成本低，结构简单，便于使用。 所以本设计采用方案三，用DS18B20作为温度传感器。2.1.2 显示器的选择数码管足以实现温度的显示，所以在本设计中采用数码管显示。2.1.3 单片机AT89S51的选择对于单片机的选择，可以考虑使用8031与8051系列，由于8031没有部RAM，系统又需要大量存存储数据，因而不适用。单片机AT89S51 具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电，因此选用AT89S51更适合。按照系统设计功能的要求，确定系统由4个模块组成；主控制器、测温电路、显示电路。数字温度计总体设计电路结构框图如图2-1所示：AT89S51复位电路显示电路温度传感器时钟电路图2-1 系统框图第3章 系统硬件电路的设计3.1 主控制器单片机AT89S51是低功耗，高性能 CMOS8 位单片机，片含 4kbytes 的可编程的 Flash 只读程序存储器,兼容标准 8051 指令系统与引脚。它集 Flash 程序存储器既可在线编程（ISP），也可用传统方法进行编程。3.1.1 AT89S51的介绍AT89S51主要特性与引脚如下与MCS-51 兼容4K字节可编程闪烁存储器全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定128*8位部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片振荡器和时钟电路 图 3-2 AT89S51单片机引脚图AT89S51 单片机为40 引脚双列直插式封装。其引脚排列和逻辑符号如图3-2 所示。各引脚功能简单介绍如下：VCC：供电电压 GND：接地 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每个管脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚写“1”时，被定义为高阻输入。P0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，P0口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部电位必须被拉高。P1口：P1口是一个部提供上拉电阻的8位双向I/O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。P2口：P2口为一个部上拉电阻的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，这是由于部上拉的缘故。P2口当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AT89S51的一些特殊功能口：P3.0 RXD(串行输入口)l P3.1 TXD(串行输出口)l P3.2 INT0(外部中断0)l P3.3 INT1(外部中断1)l P3.4 T0(记时器0外部输入)l P3.5 T1(记时器1外部输入)l P3.6 WR (外部数据存储器写选通)l P3.7 RD (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、ALE / PROG 、PSEN、XTAL1、XTAL2：等等笔者就不一一赘述，详细请参照相关资料。3.1.2 DS18B20的介绍DS18B20数字温度传感器接线方便，耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。图3-3 DS18B20的实物管脚分布图DS18B20引脚与特点 （1）引脚功能说明GND是地址信号；DQ是数据输入/输出引脚，开漏单总线接口引脚，当被用在寄生电源下，也可以向器件提供电源；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。（2）DS18B20功能特点1、采用单总线技术，只需一根I/O线，在一根线上能挂接多个DS18B20。2、每个DS18B20具有一个特有的64位序列号，依据序列号访问地应的器件。3、低压供电，电源围从3.05.5V，可以本地供电，也可以直接从数据线窃取电源（寄生电源方式）。4、测温围为-55+125，在-10+85围误差为0.5。用户可自设定报警上下限温度。5、报警搜索命令可识别和寻址超过程序限定温度（温度报警条件）的器件。6、分辨率由用户设置为912位。7、D将检测到温度值转化为数字量，与主控制器进行数据通信。8、电源极性接反时，温度计不能正常工作。DS18B20的部结构（1）64位激光ROM 每一个DS18B20包括一个唯一个64位长的ROM编码。64位ROM的位结构如下图3-5所示。开始的8位是单线产品系列编码（DS18B20编码是10h）；接着的48位是每个器件唯一的系列号；最后的8位是开始56位CRC检验码。64位ROM和ROM操作控制部分允许DS18B20作为一个单线器件工作并遵循