单片机温度传感器设计报告

泰州职业技术学院电子与信息工程系课程名称： 51单片机开发课题名称：用1602LCD与DS18B20设计的温度报警器班级： 10信息课题小组成员：林淑云朱翠竹刘苏慧指导老师：**摘要现代社会是信息社会，随着现代农业技术的发展及人们对生活环境要求的提高，人们也迫切需要检测与控制温度，所以对于温度的测量控制具有十分重要的意义。

随着全球温度的普遍升高，高温火灾更是无处不在：电气线路短路、过载、接触电阻过大等引发高温火灾；静电产生高温火灾；雷电等强电入侵导致高温火灾；最主要是机房内电脑、空调等用电设备长时间工作，导致设备老化，空调发生故障，而不能降温。

因此，机房内所属的电子产品发热快，在短时间内机房温度升高超出设备正常温度，导致系统瘫痪或产生火灾，这时温度报警系统就会发挥应有的功能。

本课题介绍的就是利用温度传感DS18B20制作的温度报警器，自动测量当前环境温度。

由单片机AT89C52控制，并通过1602LCD显示，若当前环境温度超过此温度，系统发出报警。

目录一、系统总体设计要求二、系统硬件设计三、系统程序设计四、调试与性能分析五、源程序清单六、心得体会一、系统总体设计要求1.本设计采用集成温度传感器的的s18b20，设计一个数字显示的温度报警器。

定安全温度值范围为20°C～30°C（可根据具体需要在程序中进行调整），对在这一范围内的温度变化采集后送入A/D转换器，A/D转换器的模拟电压范围为0～5V。

例如传感器采集的温度为25°C，则对应液晶显示器的显示值为25°C。

而温度高出30°C或者低于20°C时，不在安全温度范围之内，喇叭会进行报警、二极管发光显示2 总体设计框图本设计采用AT89C52作为主控芯片，蜂鸣器作为输出设备产生报警声，LCD1602能够实时的显示当前的的温度。

其中P3.3和P3.2外接按键，P0口用作LCD输出数据端口，P2.3接蜂鸣器端口。

详细原理图见附件设计框图如图一所示。

按键主控芯片（89C52）LCD显示蜂鸣器二、系统硬件设计1 主控芯片设计中所采用主控芯片为AT89C52。

因其价格便宜，在市场上已经很成熟，各个方面都能够满足设计要求故选择它。

其采用标准双列直插式引脚DIP-40大规模集成电路封装。

它的引脚排列如下图二所示图二AT89C52的引脚排列引脚介绍：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，每脚可吸收8TTL门电流。

当P1口的管脚第一次写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FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的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，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2口：P2口为一个内部上拉电阻的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，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。

并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。

这是由于内部上拉的缘故。

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，它利用内部上拉优势，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内容。

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个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。

当P3口写入“1”后，它们被内部上2、液晶模块显示原理：在智能控制系统中越来越多的使用了液晶显示屏LCD。

LCD是一种介于液体和固体之间热力学的中间稳定相，它本身不会发光，是利用外部光的反射原理进行显示。

液晶显示功耗小，字形美观，在系统中可用集成电池来供电。

字符型液晶显示模块是一种专门用于字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16*1,16*2,20*2,40*行等的模块，下面以1602字符型液晶显示器为例介绍其用法：1.1602LCD 采用标准的14脚(无背光)或16脚(带背光)接口,各引脚接口说明如表所示:2.1602液晶模块内部的控制器共11条指令：（1）.清屏指令功能：<1> 清除液晶显示器，即将DDRAM 的内容全部填入"空白"的ASCII 码20H;<2> 光标归位，即将光标撤回液晶显示屏的左上方; 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0清显示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1<3> 将地址计数器(AC)的值设为0。

（2）.光标归位指令功能：<1> 把光标撤回到显示器的左上方;<2> 把地址计数器(AC)的值设置为0;<3> 保持DDRAM的内容不变。

（3）.进入模式设置指令功能：设定每次定入1位数据后光标的移位方向，并且设定每次写入的一个字符是否移动。

参数设定的情况如下所示：（4）.显示开关控制指令功能：控制显示器开/关、光标显示/关闭以及光标是否闪（5）.设定显示屏或光标移动方向指令功(6).功能设定指令功能：设定数据总线位数、显示的行数及字型。

参数设定的情况如下：(7).设定CGRAM地址指令功能：设定下一个要存入数据的CGRAM的地址。

(8).设定DDRAM地址指令能：设定下一个要存入数据的CGRAM的地址。

功能：<1> 读取忙碌信号BF的内容，BF=1表示液晶显示器忙，暂时无法接收单片机送来的数据或指令;当BF=0时，液晶显示器可以接收单片机送来的数据或指令;<2> 读取地址计数器(AC)的内容。

（10）.数据写入DDRAM或CGRAM指令一览功能：<1> 将字符码写入DDRAM，以使液晶显示屏显示出相对应的字符;<2> 将使用者自己设计的图形存入CGRAM。

（11）.从CGRAM或DDRAM读出数据的指令一览功能：读取DDRAM或CGRAM中的内容。

3、DS18B20温度传感器介绍传感器DS18B20具有体积更小、精度更高、适用电压更宽、采用一线总线、可组网等优点，在实际应用中取得了良好的测温效果。

美国Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器，在其内部使用了在板（ON-B0ARD）专利技术。

全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。

“一线总线”独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。

现在，新一代的DS18B20体积更小、更经济、更灵活。

使你可以充分发挥“一线总线”的优点。

同DS1820一样，DS18B20也支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55°C～+125°C，在-10～+85°C范围内，精度为±0.5°C。

现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。

适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。

与前一代产品不同，新的产品支持3V～5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。

而且新一代产品更便宜，体积更小[8]。

1. DS18B20的特性 [9]（1）适应电压范围更宽，电压范围：3.0～5.5V，寄生电源方式下可由数据线供。

（2）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。

（3）DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温。

（4）DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。

（5）温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃。

（6）可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温。

（7）在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快。

（8）测量结果直接输出数字温度信号，以“一线总线”串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力。

（9）负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。

2.DS18B20内部结构及DS18B20的管脚排列64位光刻ROM是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列号。

不同的器件地址序列号不同。

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,高速暂存器。

DS18B20的引脚定义：(1)DQ为数字信号输入/输出端(2)GND为电源地(3)VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）(4)NC 空三、系统程序设计//名称：用1602LCD与DS18B20设计的温度报警器（含ROM CODE，温度上下限显示）//说明：本例将报警器温度设为高：70摄氏度，低-20摄氏度，当DS18B20感知温度达到此临界值时，对应的LCD闪烁，且发出报警声音。

//本例还可以单独显示DS18B20的ROM CODE及报警温度上下限。

#include<reg51.h>#include<intrins.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define delayNOP() {_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();}sbit HI_LED=P2^3;sbit LO_LED=P2^6;sbit DQ=P3^2;sbit BEEP=P1^5;sbit RS=P1^0;sbit RW=P1^1;sbit EN=P1^2;sbit k1=P3^5;sbit k2=P3^4;sbit k3=P3^6;uchar code RomCodeStr[]={" -- ROM CODE -- "};ucharRomCode[8]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};uchar code Temp_Disp_Title[] = {" Current Temp : "};uchar Current_Temp_Display_Buffer[] = {" TEMP: "};uchar code Temperature_Char[8] = {0x0c,0x12,0x12,0x0c,0x00,0x00,0x00,0x00};uchar code Alarm_Temp[] = {"ALARM TEMP Hi Lo"}; uchar Alarm_HI_LO_STR[] = {"Hi: Lo: "}; uchar temp_data[2] = {0x00,0x00};uchar temp_alarm[2] = {0x00,0x00};uchar display[5] = {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00}; uchar display1[3] = {0x00,0x00,0x00};uchar code df_Table[] = {0,1,1,2,3,3,4,4,5,6,6,7,8,8,9,9};char Alarm_Temp_HL[2] = {20,-20};uchar CurrentT=0;uchar Temp_Value[]={0x00,0x00};uchar Display_Digit[]={0,0,0,0};bit HI_Alarm=0,LO_Alarm=0;bit DS18B20_IS_OK =1;uint Time0_Count = 0;void DelayXue(int x){uchar i;while(x--) for(i=0;i<200;i++);}////uchar Busy_Check(){uchar LCD_Status;RS=0;RW=1;EN=1;DelayXue(1);LCD_Status=P0;EN=0;return LCD_Status;}void Write_LCD_Command(uchar cmd) {while ((Busy_Check()&0x80)==0x80); RS=0;RW=0;EN=0;P0=cmd;EN=1;DelayXue(1);EN=0; }void Write_LCD_Data(uchar dat){while ((Busy_Check()&0x80)==0x80); RS=1;RW=0;EN=0;P0=dat;EN=1;DelayXue(1);EN=0;}void Set_LCD_POS(uchar p){Write_LCD_Command(p |0x80);}void Initialize_LCD (){Write_LCD_Command(0x38); DelayXue(1);Write_LCD_Command(0x01); DelayXue(1);Write_LCD_Command(0x06); DelayXue(1);Write_LCD_Command(0x0c); DelayXue(1);}void Write_NEW_LCD_Char(){uchar i;Write_LCD_Command(0x40);for (i=0;i<8;i++)Write_LCD_Data(Temperature_Char[i]); }void Delay(uint num){while(--num );}//初始化DS18B20uchar Init_DS18B20(){uchar status;DQ=1;Delay(8);DQ=0;Delay(90);DQ=1;Delay(8);status=DQ;Delay(100);DQ=1;return status; //初始化成功时返回0}//读一字节uchar ReadOneByte(){uchar i,dat=0;DQ=1;_nop_();for (i=0;i<8;i++){DQ=0;dat >>=1; DQ=1;_nop_();_nop_();if(DQ) dat |=0x80;Delay(30);DQ=1;}return dat;}//写一字节void WriteOneByte(uchar dat){uchar i;for (i=0;i<8;i++){DQ=0;DQ=dat&0x01;Delay(5);DQ=1;dat>>=1;}}//读取温度值void Read_Temperature(){if(Init_DS18B20() ==1) //DS18B20故障DS18B20_IS_OK=0;else{WriteOneByte(0xcc); //跳过序列号WriteOneByte(0x44); //启动温度转换Init_DS18B20();WriteOneByte(0xcc); //跳过序列号WriteOneByte(0xbe); //读取温度寄存器Temp_Value[0]=ReadOneByte(); //温度低8位Temp_Value[1]=ReadOneByte(); //温度高8位Alarm_Temp_HL[0]=ReadOneByte(); //报警温度THAlarm_Temp_HL[1]=ReadOneByte(); //报警温度TLDS18B20_IS_OK=1;}}//设置DS18B20的温度报警值void Set_Alarm_Temp_Value(){Init_DS18B20();WriteOneByte(0xcc); //跳过序列号WriteOneByte(0x4e); //将设定的温度报警值写入DS18B20WriteOneByte(Alarm_Temp_HL[0]); //写THWriteOneByte(Alarm_Temp_HL[1]); //写TLWriteOneByte(0x7f); //12位精度Init_DS18B20();WriteOneByte(0xcc); //跳过序列号WriteOneByte(0x48); //温度报警值存入DS18B20}void Display_Temperature(){uchar i;uchar t =150;uchar ng =0;char Signed_Current_Temp;//if((Temp_Value[1]&0xF8)==0xF8){Temp_Value[1]=~Temp_Value[1];Temp_Value[0]=~Temp_Value[0]+1;if (Temp_Value[0]==0x00) Temp_Value[1]++;ng = 1;}Display_Digit[0]=df_Table[ Temp_Value[0] & 0x0F ];CurrentT=((Temp_Value[0] & 0xF0)>>4)|((Temp_Value[1] & 0x07)<<4);Signed_Current_T emp = ng? -CurrentT:CurrentT;HI_Alarm =Signed_Current_T emp >=Alarm_Temp_HL[0]?1:0;LO_Alarm = Signed_Current_Temp <=Alarm_Temp_HL[1]?1:0;Display_Digit[2]=CurrentT/10;Display_Digit[1]=CurrentT%10;Current_Temp_Display_Buffer[10]=Display_Digit[0]+'0';Current_Temp_Display_Buffer[9]='.';Current_Temp_Display_Buffer[8]=Display_Digit[1]+'0';Current_Temp_Display_Buffer[7]=Display_Digit[2]+'0';if (Display_Digit[2]==0)Current_Temp_Display_Buffer[8]=' ';if (ng){if(Current_Temp_Display_Buffer[8] == ' ')Current_Temp_Display_Buffer[8] = '-';else if(Current_Temp_Display_Buffer[7] == ' ')Current_Temp_Display_Buffer[7] = '-';elseCurrent_Temp_Display_Buffer[6] = '-';}Set_LCD_POS(0x00);for(i=0;i<16;i++) Write_LCD_Data( Temp_Disp_Title[i]);Set_LCD_POS(0x40);for(i=0;i<14;i++)Write_LCD_Data( Current_Temp_Display_Buffer[i] );Set_LCD_POS(0x4D);Write_LCD_Data(0xdf);Set_LCD_POS(0x4E);Write_LCD_Data('C');}void TO_INT() interrupt 1{TH0=-1000/256;TL0=-1000%256;BEEP=!BEEP;if(++Time0_Count==400){Time0_Count=0;if(HI_Alarm) HI_LED=~HI_LED;else HI_LED=0;if(LO_Alarm) LO_LED=~LO_LED;else LO_LED=0;TR0=0;}}void Display_Rom_Code(){uchar i,t;Set_LCD_POS(0x40);for(i=0;i<8;i++){t=((RomCode[i]&0xF0)>>4);if(t>9) t += 0x37;else t +='0';Write_LCD_Data(t);t = RomCode[i] &0x0F;if(t>9) t += 0x37;else t +='0';Write_LCD_Data(t);}}void Read_Rom_Code(){uchar i;Init_DS18B20();WriteOneByte(0x33);for (i=0;i<8;i++) RomCode[i] = ReadOneByte();}void Display_RomCode(){uchar i;Set_LCD_POS(0x00);for (i=0;i<16;i++)Write_LCD_Data(RomCodeStr[i]);Read_Rom_Code();Display_Rom_Code();}void Disp_Alarm_T emperature(){uchar i,ng;ng=0;if(Alarm_Temp_HL[0]<0){Alarm_Temp_HL[0]=~Alarm_Temp_HL[0] +1;ng=1;}Alarm_HI_LO_STR[4]=Alarm_Temp_HL[0]/100+'0'; Alarm_HI_LO_STR[5]=Alarm_Temp_HL[0]/10%10+'0'; Alarm_HI_LO_STR[6]=Alarm_Temp_HL[0]%10+'0';if(Alarm_HI_LO_STR[4]=='0') Alarm_HI_LO_STR[4]=' ';if(Alarm_HI_LO_STR[4]==' ' && Alarm_HI_LO_STR[5]=='0')Alarm_HI_LO_STR[5]=' ';if (ng){if(Alarm_HI_LO_STR[5]==' ') Alarm_HI_LO_STR[5]='-';elseif(Alarm_HI_LO_STR[4]==' ') Alarm_HI_LO_STR[4]='-';elseAlarm_HI_LO_STR[3]='-';}ng=0;if(Alarm_Temp_HL[1]<0){Alarm_Temp_HL[1]=~Alarm_Temp_HL[1]+1;ng=1;}Alarm_HI_LO_STR[12]=Alarm_Temp_HL[1]/100+'0';Alarm_HI_LO_STR[13]=Alarm_Temp_HL[1]/10%10+'0';Alarm_HI_LO_STR[14]=Alarm_Temp_HL[1]%10+'0';if(Alarm_HI_LO_STR[12]=='0') Alarm_HI_LO_STR[12]=' ';if(Alarm_HI_LO_STR[12]==' ' && Alarm_HI_LO_STR[13]=='0')Alarm_HI_LO_STR[13]=' ';if (ng){if(Alarm_HI_LO_STR[13]==' ') Alarm_HI_LO_STR[13]='-';elseif(Alarm_HI_LO_STR[12]==' ') Alarm_HI_LO_STR[12]='-';elseAlarm_HI_LO_STR[11]='-';}Set_LCD_POS(0x00);for (i=0;i<16;i++) Write_LCD_Data(Alarm_Temp[i]);Set_LCD_POS(0x40);for (i=0;i<16;i++) Write_LCD_Data(Alarm_HI_LO_STR[i]);}void main(){uchar Current_Operation=1;Initialize_LCD();IE=0x82;TMOD=0x01;TH0=-1000/256;TL0=-1000%256;TR0=0;HI_LED=0;LO_LED=0;Set_Alarm_Temp_Value();Read_Temperature();Delay(50000);Delay(50000);while(1){if(k1==0) Current_Operation =1;if(k2==0) Current_Operation =2;if(k3==0) Current_Operation =3;switch (Current_Operation){case 1:Read_Temperature();if(DS18B20_IS_OK){if(HI_Alarm==1||LO_Alarm==1)TR0=1;else TR0=0;Display_Temperature();}DelayXue(100);break;case 2:Read_Temperature();Disp_Alarm_Temperature();DelayXue(100);break;case 3:Display_RomCode();DelayXue(50);break;}}}四、调试与性能分析1功能说明该温度报警器电路是由但是18B20温度传感器作为温度传感器材,由AT89C2052单片机进行数据处理.,由电脑USB接口供电,也可外接6V~16V的直流电源.温度显示(和控制)的范围为:-55℃到125℃之间，精度为1℃，也就是显示整数。