基于51单片机的数字温度计设计

基于51单片机的数字温度计设计摘要随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现．能够独立工作的温度检测和显示系统应用于诸多领域。这里设计的数字温度计采用DS18B20为传感器，选用AT89C51型单片机作为主控制器件，通过4位一体共阳极的数码管进行温度显示。与热敏电阻为温度敏感元件的温度计相比，该数字温度计具有读数方便，测温范围广，测温精确等特点。另外，还在该温度计中加入了秒表计时的功能，能够实现“分，秒”的计时显示，并且，两种功能能够用按键实现切换。关键词：AT89C51；DS18B20传感器；温度；秒表Abstract:Withthedevelopmentofmoderninformationtechnologyandtheprogressiveofthetraditionalindustrialtransformation.UsingDS18B20asthesensorofthedigitalthermometer,AT89C51microcontrollerasthemaincontroldevice,andthefourdigitaltubeareusedtodisplay.Comparedwiththethermometerthermistorfortemperaturesensitiveelement,thedigitalthermometerhavemanyadvantages,forexample,it’scangettemperaturemoreconvenient,wider,andmoreaccurate.Inadition,Thedigitalthermometeralsoasastopwatch,accordingtotheminutesandseconds.Andwiththepressingofthekeys,wecanchoosethedifferentfunctionsofthedigitalthermometer.Keywords:AT89C51;DS18B20;thetemperature;stopwatchII目录1系统硬件设计方案....................................................................................................11.1单片机选择......................................................................................................11.2温度传感器介绍..............................................................................................21.3温度传感器与单片机的连接..........................................................................41.4复位电路..........................................................................................................51.5时钟电路..........................................................................................................51.6按键电路..........................................................................................................61.7显示电路..........................................................................................................61.8电源电路和系统供电......................................................................................82软件设计....................................................................................................................92.1DS18B20测温..................................................................................................92.1.1DS18B20复位........................................................................................92.1.2DS18B20读写逻辑0与1...................................................................102.1.3单片机访问DS18B20..........................................................................102.1.4DS18B20程序设计..............................................................................112.2秒表程序设计................................................................................................112.3按键功能........................................................................................................123系统测试..................................................................................................................133.1测试方案........................................................................................................133.2测试条件与仪器............................................................................................133.3测试结果及分析............................................................................................134系统特色..................................................................................................................145心得和体会..............................................................................................................146参考文献..................................................................................................................15附录1：电路原理图...................................................................................................16附录2：实物图...........................................................................................................16附录3：仿真测试图...................................................................................................17附录4：源程序...........................................................................................................18数字温度计设计1系统硬件设计方案作品主要利用AT89C51单片机、DS18B20数字温度传感器而设计的数字温度计，实现对空气温度的测量。图1系统原理结构框图如图1所示，该温度计通过ds18b20数字传感器进行采集，将数据传送给单片机，程序通过按键对单片机进行操作，然后再数码管上显示。1.1单片机选择AT89C51作为温度测试系统设计的核心器件。该器件是INTEL公司生产的MCS一5l系列单片机中的基础产品，采用了可靠的CMOS工艺制造技术，具有高性能的8位单片机，属于标准的MCS—51的CMOS产品。不仅结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，而且继承和扩展了MCS—48单片机的体系结构和指令系统。单片机小系统的电路图如图2所示。图2单片机小系统电路2AT89C51单片机的主要特性：(1)与MCS-51兼容，4K字节可编程闪烁存储器；(2)灵活的在线系统编程，掉电标识和快速编程特性；(3)寿命为1000次写/擦周期，数据保留时间可10年以上；(4)全静态工作模式：0Hz-33Hz；(5)三级程序存储器锁定；(6)128*8位内部RAM，32可编程I/O线；(7)两个16位定时器/计数器，6个中断源；(8)全双工串行UART通道，低功耗的闲置和掉电模式；(9)看门狗（WDT）及双数据指针；(9)片内振荡器和时钟电路；1.2温度传感器介绍DS18B20可以程序设定9~12位的分辨率，精度为±0.5°C。可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EPROM中，掉电后依然保存。温度传感器DS18B20引脚如图3所示。8引脚封装TO－92封装图3温度传感器引脚功能说明：NC：空引脚，悬空不使用；3VDD：可选电源脚，电源电压范围3~5.5V。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。DQ：数据输入/输出脚。漏极开路，常态下高电平。GND：为电源地DS18B20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（如图4）。图4DS18B20内部结构图光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开始8位（28H）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现