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目录引言.............................................................................................................................................31功能要求…………………………………………………………..…………………...……42系统方案论证与比较………………………………………………..……..…………….…42.1数字温度计设计方案论证…………………………………………..…………………...42.1.1方案一……....………………..………………………………………………….…..42.1.2方案二…....……….…………………………………….…………...………..…......62.2方案二的总体设计框图………………………………………….……………..………..73系统主要元器件的选择及介绍.............................................................................................83.1单片机的选用及功能介绍…..…………………………….….……………..…….…….83.1.1单片机简介.................................................................................................................83.1.2单片机的产生与发展……………………………….……………...………..…...…93.1.3单片机的应用……………………………………….………………..…..………..103.1.4MCS-51单片机引脚及功能介绍..............................................................................113.2温度传感器的选择…………..………………………….………..……………..……...133.2.1DS18B20简单介绍………………………………….……..………………..….…..143.2.2DS18B20的性能特点和使用中的注意事项……….…..…………………..….…..143.2.3DS18B20的引脚及内部结构………………………...………………………...…..163.2.4DS18B20的工作原理…………………………………….……………….……....253.2.5DS18B20的单线协议和命令…………………....………….………….……........263.2.6温度数据的计算处理方法……………………...………………………….…........294系统硬件电路的设计…………………………….………..................................................324.1主板电路...........................................................................................................................324.2显示电路………………………………………………………………….……….…….324.3DS18B20温度传感器与单片机的接口电路…………………………….…….………..335系统软件算法分析………………………………………………………………..………..345.1主程序…………………………………………………………………………………...345.2读出温度子程序………………………………………………………..……………….355.3温度转换命令子程序………………………………………………….…….………….365.4计算温度子程序…………………………………………………………..…………….375.5显示数据刷新子程序…………………………………………………………..……….386调试及性能分析………………………………………………………………..………….39结论…………………………………………………………………………..……………….40致谢………………………………………………………………………………..………….41参考文献…………………………………………………………………………..………….42附录…………………………………………………………………………..……………….43附录一原理图……………………….………...……………………..…………...……44附录二控制源程序清单……………………………………………..…………...……48基于单片机的数字温度计的设计指导教师：宗文军2006级机电专业学号20060279姓名胡雄飞摘要随着时代的进步和发展，人类不断的需求，科技不断的进步。温度计所给人类带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高。由于老式温度计的精确度低，测量范围小，无法满足现代化生活:工业、教学、科研、旅游等等各个领域的需求。随着集成电路技术的发展，单片微型计算机的功能也不断增强，由于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,本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计，它属于多功能温度计。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，测温准确等优点。该温度计以AT89S51为主控器，通过DS18B20来检测温度，并通过四位共阳极LED数码管以串口传送数据,实现温度显示。同时可以设置上下线报警温度，当温度不在设置范围内时，可以报警。数字温度计是单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线上可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。关键词：单片机；数字控制；温度计；DS18B20；AT89S51BasedonthedesignofmicrocontrollerdigitalthermometerTutor:QinZhiGuangAuthor:JiaZhenAbstractAsthetimesprogressanddevelopment,humanconstantdemand,technologicalprogress.Thermometer,giventheconvenienceofmankindisundeniable,inwhichthedigitalthermometerisatypicalexample,butithavebecomeincreasinglydemanding.Duetothelowaccuracyofold-fashionedthermometer,measuringrangeissmall,doesnotmeetmodernlife:industry,teaching,research,andtourismdemandinvariousfields.Withtheintegratedcircuitstechnology,single-chipmicro-computerfeaturesarealsogrowing,duetomicrocontrollertechnologyhasspreadtoourlives,work,researchinvariousfieldshasbecomearelativelymaturetechnology,thisarticledescribesacontrolbasedonsinglechipdigitalthermometer,itbelongstomulti-functionthermometer.Thedesignpresentedindigitalthermometerwithatraditionalthermometer,comparedwithareadingconvenience,awiderangeoftemperaturemeasurement,temperaturemeasurementaccurate.ThethermometerinordertoAT89S51-basedcontroller,throughtheDS18B20todetectthetemperature,andthroughfourcommonanodeLEDdigitaltubes,serialtransmissionofdatatoachievetemperaturedisplay.Youcansetthealarmofftheassemblylineatthesametimethetemperatureissetwhenthetemperatureisnotwithinthescopewhenitcouldbereported.Digitalthermometerisasinglebusdevice,withasimplecircuit,smallsizeandcharacteristics.Therefore,useittoformatemperaturemeasurementsystemwithasimplecircuit,inacommunicationlinecancarrymanyofthesedigitalthermometerisveryconvenient.Keywords:SCM;digitalcontrol;thermometer;DS18B20;AT89S51引言在日常生活及工农业生产中经常要用到温度的检测与控制，而在传统的温度测量系统中，一般采用热电偶或铂电阻进行温度测量。在这些电路中，有这样一些问题必须解决:为了进行准确的温度测量，必须给铂电阻提供一个良好的恒流源;由于热电偶出来的信号是模拟信号，所以此信号在送给CPU之前必须先进行A/D转换，然后再送给CPU进行处理;并且热电偶的信号很微弱，只有十几个mA，因此在A/D转换之前通常还需要进行增益放大，因此，采用热电偶和铂电阻进行温度测量，需要考虑很多问题，构成的系统也比较复杂。况且它们测出一般为电压，再转换成相应的温度，需要比较多的外部硬件来支持，这样以来造成系统硬件电路复杂，软件调试复杂，并且制作成本高。DALLAS公司推出的数字式温度传感器DS18B20很好地解决了这样一些问题，DS18B20采用一线接口，只需占用单片机的一个I/O口位，其外围电路也非常简单;并且DS18B20将测得的温度信号转换为数字量输出，可以与单片机直接相连，而不需进行信号放大和A/D转换，大大简化了电路的设计，因此本数字温度计的设计采用了DS18B20作为温度传感器进行温度采集。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。显示电路采用3位共阳LED数码管，从P3口RXD,TXD串口输出段码。本数字温度计采用DS18B20作为检测原件，控制器使用单片机AT89S51，用3位共阳极LED数码管实现温度显示,减少了外部硬件电路，具有读数方便，测温范围广，测温准确，低成本,易使用等特点。1功能要求1）以AT89S51单片机为核心器件，组成一个数字式温度计；2）采用数字式温度计传感器DS18B20为检测器件，精度误差小于0.5℃；3）温度显示采用3位LED数码管显示，三位整数，一位小数；4）具有键盘输入上、下限功能，超过上、下限温度时，进行声音报警。2系统方案论证与比较2.1数字温度计设计方案论证一个典型的单片机自动测温系统由三大部分组成：测量放大电路、A/D转换电路和显示电路。它广泛应用于发电厂、化工厂的测温和温度控制系统中。2.1