单片机设计数字温度计设计

单片机设计数字温度计

摘要

温度是日常生活中无时不在的物理量，温度的控制在各个领域都有积极的意义。很多行业中都有大量的用电加热设备，如用于热处理的加热炉，用于融化金属的坩锅电阻炉及各种不同用途的温度箱等，采用单片机对它们进行控制不仅具有控制方便、简单、灵活性大等特点，而且还可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量。因此，智能化温度控制技术正被广泛地采用。

随着现代信息化技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现，能独立工作的温度检测系统已广泛应用于各种不同的领域。本文介绍了一个基于STC89C52单片机和数字温度传感器DS18B20的测温系统，并用LED数码管显示温度值，易于读数。系统电路简单、操作简便，能任意设定报警温度并可查询最近的10个温度值，系统具有可靠性高、成本低、功耗小等优点。

本设计以STC89C52RC单片机为控制核心，由实时时钟芯片DS1302和数字温度传感器DS18B20构成了一个高温和低温时,分别对相应的器件进行控制的系统。详细地介绍了整个系统的硬件组成结构、工作原理和系统的软件程序设计，重点阐述了时钟模块、显示模块、温度检测模块及相关控制模块等的模块化设计思路与制作。系统采用液晶LCD1602作为显示器，具有实时时间显示、环境温度显示，显示系统连续工作前24小时整点的温度值。在本设计中，软件程序均采用C语言编写，便于移植与升级。

关键词：单片机数字温度传感器温度计

目录

摘要 (1)

一、设计要求 (1)

扩展功能 (1)

二、总体方案设计 (1)

方案论证 (1)

方案一 (1)

方案二 (1)

总体设计框图 (1)

三、硬件设计 (2)

单片机系统 (2)

数字温度传感器模块 (3)

DS18B20性能 (3)

DS18B20外形及引脚说明 (3)

DS18B20接线原理图 (4)

DS18B20时序图 (4)

数据处理 (5)

显示电路 (6)

声光报警电路 (7)

键盘输入电路 (7)

四、软件设计 (8)

主程序模块 (8)

读温度值模块 (8)

中断模块 (11)

温度查询模块 (12)

温度设定、报警模块 (14)

数码管驱动模块 (15)

五、总结 (16)

参考文献： (17)

一、设计要求

基本要求

实现实时温度显示，测温范围0～500C，误差50C以内。

扩展功能

温度报警，能任意设定温度范围实现声光报警；每隔10分钟记录一次温度数据，至少能查询过去10个时刻的温度情况。

二、总体方案设计

方案论证

方案一

由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件，将随被测温度变化的电压或电流采样，进行A/D转换后就可以用单片机进行数据处理，实现温度显示。这种设计需要用到A/D转换电路，增大了电路的复杂性，而且要做到高精度也比较困难。

方案二

考虑到在单片机属于数字系统，容易想到数字温度传感器，可选用DS18B20数字温度传感器，此传感器为单总线数字温度传感器，起体积小、构成的系统结构简单，它可直接将温度转化成串行数字信号给单片机处理，即可实现温度显示。另外DS18B20具有3引脚的小体积封装，测温范围为-55~+125摄氏度，测温分辨率可达摄氏度，其测量范围与精度都能符合设计要求。

以上两种方案相比较，第二种方案的电路、软件设计更简单，此方案设计的系统在功耗、测量精度、范围等方面都能很好地达到要求，故本设计采用方案二。

总体设计框图

本方案设计的系统由单片机系统、数字温度传感器、LED显示模块、按键控制模块、温度报警模块组成，其总体架构如下图1。

图1 系统总体方框图 三、 硬件设计

单片机系统

1. 本设计采用STC89C52单片机作为控制器，完成所有功能的控制，包括：

● DS18B20数字温度传感器的初始化和读取温度值

● LED 数码管显示驱动与控制

● 按键识别和响应控制

● 温度设置和报警

● 温度值的存储和读取

2. 单片机系统电路原理图：

单 片 机

测温电路 按键输入电路 时钟、复位电路 驱动电路 显示电路 报警电路

图2 单片机系统原理图

数字温度传感器模块

DS18B20性能

●独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通信

●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℃，以℃递增

●可编程的分辨率为9~12位，对应的可分辨温度分别为℃、℃、℃和℃

●温度数字量转换时间200ms，12位分辨率时最多在750ms内把温度

转换为数字

●应用包括温度控制、工业系统、消费品、温度计和任何热感测系统

●负压特性：电源极性接反时，传感器不会因发热而烧毁，但不能正

常工作

DS18B20外形及引脚说明

图3 DS18B20外形及引脚

●GND：地

●DQ：单线运用的数据输入/输出引脚

●VD：可选的电源引脚

DS18B20接线原理图

单总线通常要求接一个约左右的上拉电阻，这样，当总线空闲时，其状

态为高电平。

图4 DS18B20接线原理图

DS18B20时序图

主机使用时间隙来读写DS18B20的数据位和写命令字的位。

1.初始化时序如下图：

图5 DS18B20初始化时序

2.DS18B20读写时序：