基于DS18B20温度测试仪

内蒙古科技大学智能仪表综合训练设计报告

示，利用74LS164芯片的8位串入，并出移位寄存器功能结合数码管进而达到目的。

根据LED显示译码方式分，可以分为硬件译码和软件译码两种。所谓硬件译码，就是用硬件译码器代替软件求得显示代码，这样不仅可以节省计算机的时间，而且程序设计简单，只要把BCD码（或十六进制码）从相应的端口输出即可完成显示；如果用软件的方法来直接将BCD码（或十六进制码）转换成自身的段码即为软件译码。本设计采用的是硬件译码。

根据LED显示驱动连接方式，可以分为静态显示驱动和动态显示驱动。静态显示就是每一个数码管都由一组数据线控制，所有的数码管都同时亮，而动态显示就是所有要显示的数码管一次循环逐个显示，只要频率足够高，肉眼就看不出闪烁，好像所有的同时显示一样。

在本设计中，由移位寄存器74LS164和LED数码管共同组成显示单元。74LS164是串行输入并行输出的移位寄存器。它具有两个串行输入端（A和B）和8位并行输出端（Qa—Qh）。CLR为异步清零端，当其为低电平时，可使74LS164清零（复位）。因本设计不需要复位，所以将其接+5V。CLK为时钟脉冲接收端，用以控制移位寄存器的移位节奏。

74LS164的封装如下图2.6所示：

图2.6 74LS164的封装

LED数码显示管是一种由LED发光二极管组合显示字符的显示器件如下图。它使用了8个LED显示管，其中7个用于显示字符，1个用来显示小数点，故通常称之为八段发光二极管数码显示器。对LED数码显示器的控制可以采用按时间向它提供具有一定驱动能力的位选和段选信号。LED数码显示有动态扫描显示法和静态显示。本设计采用LED静态显示。

- 9 -

内蒙古科技大学智能仪表综合训练设计报告

如下图2.7所示为LED数码管的共阴极显示。

图2.7 LED共阴显示

- 10 -

内蒙古科技大学智能仪表综合训练设计报告

第三章 硬件设计与仿真

3.1 电源电路

单片机工作时需要的+5V电压，本设计采用普通的电源接口，通过5V的电源适配器供电，电源电路图如图3.1所示。

图3.1电源电路

3.2 时钟电路

单片机工作的过程中各指令的微操作在时间上有严格的次序，这种微操作的时间次序称作时序，单片机的时钟信号用来为单片机芯片内部各种微操作提供时间基准，STC89C52的时钟产生方式有两种，一种是内部时钟方式，一种是外部时钟方式。内部时钟方式即在单片机的外部接一个晶振电路与单片机里面的振荡器组合作用产生时钟脉冲信号，外部时钟方式是把外部已有的时钟信号引入到单片机内，此方式常用于多片STC89C52单片机同时工作，以便于各单片机的同步，这种方式适宜用来使单片机的时钟与外部信号保持同步。一般要求外部信号高电平的持续时间大于20ns.且为频率低于12MHz的方波。为了尽量降低功耗，所以采用内部时钟方式。

在STC89C52单片机的内部有一个震荡电路，只要在单片机的XTAL1和XTAL2引脚外接石英晶体（简称晶振）就构成了自激振荡器并在单片机内部产生时钟脉冲信号，图中电容C1和C2的作用是稳定频率，电容值一般为30pF，晶振选择的是11.0592MHz。

- 11 -

内蒙古科技大学智能仪表综合训练设计报告

图3.2晶振电路

3.3 复位电路

本设计中复位电路采用的是开关复位电路，开关S1未按下是上电复位电路，上电复位电路在上电的瞬间，由于电容上的电压不能突变，电容处于充电（导通）状态，故RST脚的电压与VCC相同。随着电容的充电，RST脚上的电压才慢慢下降。选择合理的充电常数，就能保证在开关按下时是RST端有两个机器周期以上的高电平从而使STC89C52内部复位。开关按下时是按键手动复位电路，RST端通过电阻与VCC电源接通，通过电阻的分压就可以实现单片机的复位。电路RST引脚的高电平只要

能保持足够的时间（2个机器周期），单片机就可以进行复位操作。该电路典型的电阻和电容参数为：晶振为11.0592MHz时，C3为10uF。

图3.3复位电路

3.4温度传感器功能模块

温度传感器是该系统的关键器件，本设计采用的DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一款改进型智能温度传感器，它集温度测量、A/D转换为一体，其温度测量范围从-55OC到+125OC，精度为±0.5 ° C，可在1秒钟内把温度变换成数字。它支持3V～5.5V 的电压范围, 使系统设计更灵活、方便; 其工作电源既可在远端引入, 也可采用寄生电源方式产生；此外，与传统的热敏电阻等测温元件相比，DS18B20能直接读出被测量的温度，并且可以根据实际要求通过简单的编程实现9 ～12位的数字值读数方式，它可在1 秒钟内把温度变换成数字；由DS18B20 组建的温度测量单元体积小, 便于携带和安装。同时，DS18B20 可以直接与单片机连接, 无需后接A/D 转换, 控制简单。整体来说DS18B20 的性能是新一代产品中最好的,性

- 12 -