微机控制应用技术 项目五 基于DS18B20的数字温度计
基于ds18b20的数字温度计设计
《单片机原理及应用》课程设计实验报告学年学期：2014-2015第1学期专业班级：12级自动化B指导教师：徐敏、关健生设计时间：第17周学时周数：每班/周一、设计目的（基于ds18b20的数字温度计设计）课程设计是单片机课程教学的最后一个环节，是对学生进行全面的系统的训练，让学生把学过的比较零碎的知识系统化，真正的能够把学过的知识落到实处，能够开发简单的系统，也进一步激发了学生再深一步学习的热情，进一步掌握和利用C语言进行单片机程序设计的能力，熟练掌握键盘、显示、单总线，温度传感器DS18B20等知识点。
二、设计任务及要求本课程设计的题目设计内容自选，学生可以根据平时的观察，了解单片机实验的应用系统，弄清其结构和功能，结合单片机课程及其相关的知识，充分发挥自身的想象力和创造力，自行选定设计项目，但总体应达到以下要求：1、用89C51CPU，12M时钟，常规的上电和手动复位电路2、包括3×4矩阵键盘3、LCD显示显示器及接口4、一路蜂鸣器输出5．至少有1路输入信号，可以是模拟量或数字量三、设计项目简介本设计以检测温度并显示温度提供上下限报警为目的，按照系统设计功能的要求，确定系统由5个模块组成：单片机主控器，测温电路，按键电路，显示电路，报警电路。
1.单片机模块：主要实现数据的处理，输出执行，报警设置功能以及矩阵键盘的使用。
通过从DS18b20读取的温度超过上下限的初始值时候，调用报警程序进行报警。
通过按键来改变上下限的初始值；2. 温度传感模块：主要功能是通过DS18B20对温度的采集及将测量的温度值读到单片机内，并在LCD1602上显示出来。
3. 显示模块：可以显示实时的温度值以及设置的上下限。
四、电路原理图（1）仿真电路图（2）实际电路图五、系统功能描述1.运用DS18B20将测量温度值读到单片机内，将其在LCD1602上显示出来。
2.利用3*4矩阵键盘设定温度值的上下限，并在LCD上显示出来。
基于AT89C51DS18B20的数字温度计设计
基于AT89C51DS18B20的数字温度计设计一、本文概述Overview of this article本文旨在探讨基于AT89C51微控制器和DS18B20数字温度传感器的数字温度计设计。
我们将详细介绍如何利用这两种核心组件，结合适当的硬件电路设计和软件编程，实现一个能够准确测量和显示温度的数字温度计。
This article aims to explore the design of a digital thermometer based on AT89C51 microcontroller and DS18B20 digital temperature sensor. We will provide a detailed introduction on how to utilize these two core components, combined with appropriate hardware circuit design and software programming, to achieve a digital thermometer that can accurately measure and display temperature.我们将对AT89C51微控制器和DS18B20数字温度传感器进行简要介绍，包括它们的工作原理、主要特性和适用场景。
然后，我们将详细阐述硬件电路的设计，包括微控制器与温度传感器的连接方式、电源电路、显示电路等。
We will provide a brief introduction to the AT89C51 microcontroller and DS18B20 digital temperature sensor, including their working principles, main characteristics, and applicable scenarios. Then, we will elaborate on the hardware circuit design, including the connection method between the microcontroller and temperature sensor, power circuit, display circuit, etc.在软件编程方面，我们将介绍如何使用C语言对AT89C51微控制器进行编程，实现温度数据的读取、处理和显示。
基于DS18B20的数字温度计设计
设计报告题目：基于DS18B20的数字温度计专业：计算机科学与技术班级：三年二班学生姓名：陈永仁学号： 20190000001 实践地点：实验楼4楼指导教师：黄志诚2020年6月17目录1 概述 (1)1.1 设计目的 (1)1.2 设计内容 (1)2 需求分析 (1)2.1 系统目标 (1)2.2 主体功能 (2)2.3 开发环境 (2)3 系统概要设计 (2)3.1 系统的功能模块介绍 (2)3.1.1 DS18B20温度测量模块 (3)3.1.2单片机最小系统 (3)3.1.3 BCD译码模块 (4)3.1.4 LED数码管显示模块 (5)3.2 系统流程图 (6)4 系统详细设计 (7)4.1 主要代码 (7)5 测试 (12)5.1 测试方案 (12)5.2 测试结果 (13)6 小结 (14)参考文献 (14)附录1 程序清单 (15)1 概述1.1设计目的1．进一步熟悉和掌握AT89S51单片机的结构及工作原理。
2．掌握单片机的接口技术及相关外围芯片的外特性，控制方法。
3．通过课程设计，掌握以单片机核心的电路设计的基本方法和技术，了解表关电路参数的计算方法。
4．通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术。
5．通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，了解开发一单片机应用系统的全过程，为今后从事相应打下基础。
1.2设计内容设计一个数字温度计，利用数字温度传感器 DS18B20 与 AT89C51 单片机结合来测量温度，并在LED 数码管上显示相应的温度值。
2需求分析2.1系统目标温度测量范围为0℃～99℃，精确到 0.5℃。
测量的温度采用数字显示，用2位共阳极 LED 数码管来对温度值显示。
2.2主体功能测量范围为0℃～99℃，用鼠标单击DS18B20图标上的“↑”或“↓”来改变温度，手动调节温度的同时，LED数码管上会显示出与DS18B20窗口相同的2位温度数值。
基于DS18B20的温度测量系统设计
基于DS18B20的温度测量系统设计概述：DS18B20是一种数字温度传感器，具有精确度高、稳定性好、尺寸小等特点。
本文将基于DS18B20设计一个温度测量系统，主要包括硬件设计和软件设计两部分内容。
硬件设计：1.传感器模块：DS18B20传感器模块包括一个温度传感器和一个数字转换芯片。
传感器模块通过串行总线与主控设备进行通信，并提供温度数据。
2.单片机：选择一种适合的单片机作为主控设备，负责与传感器模块通信，并实现相关功能。
3.显示模块：通过液晶显示屏或数码管等模块，将测量到的温度实时显示出来。
4.电源模块：为系统提供稳定的直流电源，使系统能够正常工作。
软件设计：1.通信协议：将单片机与传感器模块之间的通信协议设置为1-Wire协议，该协议简单易实现，并且可以同时连接多个传感器。
2.初始化：在系统启动时，初始化单片机与传感器模块之间的通信，并对传感器模块进行必要的设置，如分辨率、精确度等。
3.数据读取：通过1-Wire协议，单片机向传感器模块发送读取温度的指令，传感器模块将温度数据以数字形式返回给单片机。
4.数据处理：单片机接收到温度数据后，进行相应的数据处理，可以进行单位转换、滤波处理等。
5.数据显示：将处理后的温度数据通过显示模块实时显示出来。
系统应用：1.工业自动化：用于监测生产设备的温度，实现设备状态监控和预警功能。
2.室内温控：通过与空调系统或暖气系统的连接，实现室内温度的精确控制。
3.热管理：用于监测电子设备或电路板的温度，保证设备运行时的稳定性和散热效果。
总结：基于DS18B20的温度测量系统设计，通过选用合适的硬件模块和软件设计方案，可以实现精确、稳定的温度测量，并通过通信和显示模块实时反馈温度数据。
该系统具有应用广泛、性能可靠等优点，在工业自动化、室内温控、热管理等领域有着重要意义。
基于DS18B20的数字温度计课程设计
摘要在日常生活及工业生产过程中，经常要用到温度的检测及控制，温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数之一。
在生产过程中，为了高效地进行生产，必须对它的主要参数，如温度、压力、流量等进行有效的控制。
温度控制在生产过程中占有相当大的比例。
温度测量是温度控制的基础，技术已经比较成熟。
传统的测温元件有热电偶和二电阻。
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，这些方法相对比较复杂，需要比较多的外部硬件支持。
我们用一种相对比较简单的方式来测量。
本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计，就是用单片机实现温度测量，进而达到数控制的目的。
传统的温度检测大多以热敏电阻为温度传感器，但热敏电阻的可靠性差，测量温度准确率低，而且必须经过专门的接口电路转换成数字信号才能由单片机进行处理。
本次采用DS18B20数字温度传感器来实现基于AT89C51单片机的数字温度计的设计用LED数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到以上要求，可以用于温度等非电信号的测量，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，能独立工作的单片机温度检测、温度控制系统已经广泛应用很多领域。
关键词温度计；单片机；数字控制；DS18B20ABSTRACTIn daily life and industrial production process, often used in the detection and control of temperature, temperature is the production process and scientific experiments in general and one of the important physical parameter. In the production process, in order to efficiently carry out the production, to be its main parameters, such as temperature, pressure, flow control, etc... Temperature control in the production process of a large proportion. Temperature measurement is the basis of temperature-controlled, more mature technology.Traditional thermocouple and temperature components are the second resistor.The thermocouple and thermal resistance are generally measured voltage, and then replaced by the corresponding temperature, these methods are relatively complex, requiring a relatively large number of external hardware support. We use a relatively simple way to measure.This article will introduce the single-chip microcomputer-based control of a digital thermometer is used to achieve single-chip temperature measurement, the traditional detection of most of the temperature thermistor for temperature sensor, but the poor reliability of thermistors, temperature measurement accuracy of low - , and must go through a special interface circuit to convert the digital signal processed by the single chip. The use of digital temperature sensor DS18B20 to AT89C51 microcontroller-based design of digital thermometer with LED digital control to the serial transmission of data, temperature display, accurate to achieve the above requirements, can be used for temperature measurement and other non-electrical signal, mainly used for more accurate temperature measurement sites, or research laboratory use, can work independently of the single-chip temperature detection, temperature control system has been widely used in many areasKey words Thermometer；Single-chip；Digital Control；DS18B20目录0 引言 (1)1 绪论 (2)2硬件介绍 (3)2.1 AT89C51单片机 (3)2.1.1概述 (3)2.1.2 基本参数 (3)2.1.3 功能特性 (3)2.1.4 引脚说明 (4)2.2 DS18B20 单线数字温度传感器 (5)2.2.1概述 (5)2.2.2 DS1820的应用 (5)2.2.3 DS18B20的结构介绍 (5)2.3 数码管 (6)3 硬件设计 (7)3.1 整体设计 (7)3.2 时钟振荡器 (8)3.3 DS18B20 的供电方式 (8)3.4 数码管的驱动方式 (9)4软件调试 (10)4.1 整体设计 (10)4.2 测温操作 (11)4.3 报警操作 (13)4.4 数码管使用编码 (14)5 设计过程中出现的问题 (16)6 结论 (17)致谢 (18)参考文献 (19)附录 (20)附录 A (20)附录B (28)0 引言随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人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，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。
基于DS18B20的数字温度计设计
基于DS18B20的数字温度计设计一、课程设计目的1.培养学生文献检索的能力，如何利用Internet检索需要的文献资料。
2.培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。
3.培养学生综合运用知识的能力和工程设计的能力。
4.培养学生理论联系实际的能力。
5.提高学生课程设计报告撰写水平。
二、设计内容、技术条件和要求1设计内容数字温度计的设计要能实现温度的实时采集与显示，以AT89S51单片机为核心芯片，使用DS18B20数字温度传感器采集环境温度，并通过一组4位共阴极数码管将温度显示出来，也可用LM1602液晶显示屏。
方案一：使用按钮控制温度的采集与显示。
方案二：使用定时控制温度的采集与显示，时间间隔1S。
2 设计要求•设计单片机最小系统（包括复位按钮、晶振电路等）；•DS18B20应用电路设计。
•按键电路设计。
•可使用实验室的实验箱实物实现，也可使用仿真软件Proteus实现。
•绘制实现本设计内容的硬件电路（原理图），系统的组成框图。
•编写本课程设计内容的软件设计（包含程序流程图和对程序注释）。
三、总体设计思想本设计以检测温度并显示温度提供上下限报警为目的，按照系统设计功能的要求，确定系统由5个模块组成：主控器[4]、测温电路，报警电路，按键电路及显示电路。
系统以DS18B20为传感器用以将温度模拟量转化为电压数字量以总线传入单片机，以AT89S51为主芯片，在主芯片对DS18B20传入的温度值进行处理，由单片机程序控制，将经处理后的温度由LM1602液晶显示屏显示出来。
图3-1 数字温度计设计总体的原理图四、硬件设计1、硬件设计图见附件。
2、单片机复位电路工作原理及设计。
硬件图如下图一原理是通过使复位端经电阻与Vcc电源接通而产生按键复位电平，保证复位信号高电平持续时间大于2个机器周期。
3、单片机晶振电路工作原理及设计硬件图如下图二晶振电路是提供系统时钟信号。
为了各部分的同步应当引入公用的外部脉冲信号作为振荡脉冲。
基于DS18B20温度传感器的温度计
基于DS18B20温度传感器的温度计设计摘要：以DS18B20温度传感器，4位7段数码管和AT89C52RC微控制器为主要部分实现数字温度计的设计，利用DS18B20本身具有的模数转换功能和暂时存储功能将模拟量——气温转换为微控制器可处理的数字量，并使用AT89C52RC的输入输出及定时器中断功能通过DS18B20的单线连接结构与DS18B20进行信息传输，读取温度值并用数码管显示出来。
1.设计选题的目的、意义通过数字温度计的设计进一步熟悉单片机微控制器及相关数字/模拟电路的原理和功能，熟悉单片机的程序设计，学会传感器的使用和相关文献的查找及学习。
2.硬件电路设计硬件部分主要包括微控制器、温度传感器模块和数码管显示模块三部分。
2.1 微控制器主要功能电路如下图，包括电源，接地，复位电路，时钟脉冲电路（11.0592MHz）。
2.2 温度传感器模块如下图，使用外部电源，可以减少程序复杂程度。
DS18B20特性：●独特的单线接口仅需一个端口进行通讯●简单的多点分布应用●无需外部器件●可通过数据线供电●零待机功耗●测温范围-55~+125℃●温度以12位数字量读出●温度数字量转换时间750ms（12位）●用户可定义的非易失性温度警报设置●报警搜索命令识别并超过程序限定温度（温度报警条件）的器件●应用包括温度控制、工业系统、消费品、温度计或任何热感测系统2.3 数码管显示模块如上图，由两片SN74HC573N八路透明锁存器分别控制共阳极数码管位和段的锁存，实现只用MCU的一组I/O口分别控制数码管位和段的选通。
3.软件电路设计软件同样包括三个部分：传感器控制，显示控制，主程序。
3.1 温度传感器控制A．DS18B20内部存储读写与控制原理右图是DS18B20内部9字节的暂存器的结构，向其传送读取命令后，暂存器会依次将9个字节的数据通过单线送出，每个字节都是低位在先。
在本课题，只需0字节和1字节，也就是温度LSB（低8位）和温度MSB（高8位）中的数据。
基于DS18B20的数字温度计
Hefei University of T echnology课程设计题目：基于数字温度传感器的数字温度计。
设计要求：利用数字温度传感器DS18B20与单片机结合来测量温度。
数字温度传感器DS18B20测量温度并转化成二进制数保存在其内部的存储器中；单片机读取其中的信息并处理，在LED数码管上显示相应的温度值。
数字温度计所测量的温度采用数字显示，微控制器使用单片机STC89C54RD+，测温传感器使用DS18B20，用4位共阴极LED数码管以串口传送数据，实现温度显示。
（1）DS18B20DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字读数方式。
下面介绍DS18B20的主要特点和部分使用方法，其他详细信息见DS18B20的数据手册：（a）主要特点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。
与此同时，更低的硬件开销意味者软件的复杂程度增加，而且必须严格按照其规定的时序进行读、写操作。
工作电压3.0~5.5V/DC，在温度不是太高的情况下，还可以使用“寄生电源”模式，即DS18B20的电源引脚不接电源，而是从数据总线中“窃取”能量。
向DS18B20发送测量温度指令之后，DS18B20将温度数据分成两个字节存放。
第一个字节LSB存放温度数据小数部分（存放在LSB的低四位）和整数部分的低四位（存放在LSB的高四位）；第二个字节MSB存放温度数据整数部分的高四位（存放在MSB的低四位），MSB的高四位存放温度数据的正负标志。
所有的数据都是以二进制补码的形式存放的。
（b）使用方法：见C51程序的注释。
（2）STC89C54RD+单片机STC89C54RD+单片机是由80C51改良得到的，原理相同，操作方法类似。
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项目五 基于DS18B20的数字温度计
5.1.2 温度测试框图 数字式温度传感器测温框图如图5-3所示。
温度是体现环境质量最基本的一个物理量，数字式温度传感器可以将待测温度转换为 数字量，再通过总线将数字量传递给单片机。
单片机的作用是读入数字量，再将数字量温度值还原为实际温度值。 显示器的作用是显示出实际温度值。 从单片机读入数字量至显示实际温度值的全过程，称之为数据处理。数据处理是各种 测试控制系统中共同的、必不可少环节。
项目五 基于DS18B20的数字温度计
2．应用场合 DS18B20有各种各样的封装形式(即外观)，在实际应用时，可以根据应用场地的环境 选择合适的封装形式。DS18B20常用于以下场合： (1) 冷冻库、粮仓、储罐、机房、电缆线槽等测温和控制领域。 (2) 轴瓦、缸体、空调等狭小空间工业设备测温和控制。 (3) 汽车空调、冰箱、冷柜以及中低温干燥箱等。 (4) 供热、制冷管道、中央空调分户热能计量和工业领域测温和控制。 【随堂练习5-3】 上网了解DS18B20的各种封装形式。
项目五 基于DS18B20的数字温度计
【随堂练习5-2】
（1）某数字式温度传感器输出的数字量为10位，用于测量0~10V的电压，试计算其分辨率。
（2）测量同一温度时，分辨率为9位的温度传感器所能感知的最小温度变化
于分辨率为12的温度传感器。（填
大于或小于）
项目五 基于DS18B20的数字温度计
5.2 DS18B20特点
数字温度计技术指标如下： (1) 温度范围：10～40℃，保留1位小数。 (2) 分辨率：0.1℃。
项目五 基于DS18B20的数字温度计
项目目标
注意
知识目标 ·了解常用的温度传感器。 ·了解温度测试框图及温度传感器的性能指标。 ·掌握DS18B20的特点、引脚、命令。 ·熟悉DS18B20中ROM与RAM的作用。 ·掌握DS18B20的数据格式，了解其原码与补码。 ·会看DS18B20的时序图。 ·掌握小数的显示方法。 ·掌握数据处理的步骤及方法。
5.5 DS18B20高速缓存RAM 5.6 DS18B20命令 5.7 DS18B20时序图及函数 5.8 数据读取并处பைடு நூலகம்函数 5.9 数字温度计源程序
项目五 基于DS18B20的数字温度计
项项项项 设计基于DS18B20的数字温度计，编程测量室内或人体等的温度，并在液晶显 示器12864上显示温度值。显示效果如图5-1所示。
热敏电阻是最简单的温度传感器，它的阻值会随温度的变化而变化，是一种模拟式温 度传感器，适用于中、低温测量。
DS18B20与TN9，均为数字式温度传感器。 热敏电阻和DS18B20是接触式的温度传感器；TN9为非接触式的温度传感器。 数字式温度传感器内集成了半导体温度传感器、ADC等电路，因此可以直接将温度转 换为单片机所需的数字量，使用方便，成为温度传感器发展的重要方向，并已逐渐取代模 拟式传感器。 【随堂练习5-1】 上网查看温度传感器的价格，及特殊环境使用的温度传感器。
项目五 基于DS18B20的数字温度计
1．特点 数字式智能温度传感器DS18B20是单总线器件(1-Wire串行器件)，由DALLAS公司生产， 其抗干扰能力强、精度高。通过DS18B20可以直接将温度转换为微处理器能够处理的数字 量，除此之外，它还具有如下特点 ： (1) 电压范围：+3.0～+5.5 V，并可工作于寄生电源方式(用数据线供电)。 (2) 测温范围：-55～+125℃，在 -10～+85℃时精度为±0.5℃。 (3) 单总线接口方式：DS18B20与微处理器只需要一条连线，就可以实现微处理器与 DS18B20之间的双向通信。 (4) 分辨率可编程设置。DS18B20共有9、10、11、12位四种分辨率，通过编程可改变， 实现高精度测温。 (5) 在使用中不需要任何外围元件。传感元件和ADC转换器集成在一起。 (6) 支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联使用，实现多点组网测温。 (7) 掉电保护功能。由E2PROM存储分辨率及报警温度。 (8) 负压特性。电源极性接反时，DS18B20不会因发热而烧毁，但不能正常工作。
能力目标 ·认识DS18B20并识别其引脚。 ·正确画出硬件电路图。 ·正确写出数据的原码与补码。 ·能够看懂时序图并编写所需函数。 ·编程在液晶显示器12864显示小数。 ·正确编写数据处理函数。
项目五 基于DS18B20的数字温度计
5.1 温度测试概述
项目五 基于DS18B20的数字温度计
5.1.1 温度传感器 传感器是把非电学的物理量转换为电学量的一种组合器件，它是自动控制系统中最前 端的部件。图5-2所示为常用的一些温度传感器的实物图。
微机控制应用技术
目录
项目一 熟悉微机控制系统 项目二 七色发光手电 项目三 LED点阵屏 项目四 无字库LCD液晶显示器12864 项目五 基于DS18B20的数字温度计 项目六 环境测试 项目七 温控直流电机控制系统
项目五 基于DS18B20的数字温度计
项目任务与目标 5.1 温度测试概述 5.2 DS18B20特点 5.3 硬 件 设 计 5.4 DS18B20内部结构
项目五 基于DS18B20的数字温度计
5.1.3 性能指标 衡量温度传感器性能的指标，常用的有测温范围、精度、分辨率等。 1．测温范围 测温范围是温度传感器最基本的性能指标，与它的使用场合有密切的关系。 2．精度 精度是指温度传感器的读数与实际温度之间的差值，用于衡量数字式温度传感器测温 准确程度。 3．分辨率 分辨率是指数字式温度传感器能识别的最小温度，实际是指数字式温度传感器中ADC 的分辨率。 4．接口 数字式温度传感器一般采用串行接口，常用的有I2C、SPI以及单总线接口。例如， DS18B20采用的是单总线接口，TN9采用的是SPI接口。 5．功耗 DS18B20工作时电流典型值为1 mA，最大也只到1.5 mA，真正做到低功耗。 6．封装 同型号的数字式温度传感器会有各种不同的封装，用户可根据使用场地的环境来选择 合适的封装形式。