基于51单片机与DS18B20的数字温度计毕业设计论文

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四川师范大学课程设计报告

基于单片机的DS18B20数字温度计设计

学生姓名 院系名称 专业名称 班 级 学 号 指导教师 完成时间

物理与电子工程学院

电子信息工程

基于单片机的DS18B20数字温度计设计

学生姓名： 指导老师：

内容摘要：

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。

关键词：单片机 数字温度传感器 温度计

目 录

1 引言 .................................................................................................................................. 4 2 设计要求 ........................................................................................................................... 4

2.1 基本要求 ................................................................................................................. 4 2.2 扩展功能 ................................................................................................................. 4 3 总体方案设计 .................................................................................................................... 4

3.1 方案论证 ................................................................................................................. 4

3.1.1 方案一 .......................................................................................................... 4 3.1.2 方案二 .......................................................................................................... 5 3.2 总体设计框图.......................................................................................................... 5 4 硬件设计 ........................................................................................................................... 5

4.1 单片机系统 ............................................................................................................. 5 4.2 数字温度传感器模块............................................................................................... 6

4.2.1 DS18B20性能 ................................................................................................. 6 4.2.2 DS18B20外形及引脚说明 .............................................................................. 7 4.2.3 DS18B20接线原理图 ...................................................................................... 7 4.2.4 DS18B20时序图 ............................................................................................. 7 4.2.5 数据处理 ....................................................................................................... 9 4.3 显示电路 ............................................................................................................... 10 4.4 声光报警电路........................................................................................................ 10 4.5 键盘输入电路........................................................................................................ 11 5 软件设计 ......................................................................................................................... 11

5.1 主程序模块 ........................................................................................................... 11 5.2 读温度值模块........................................................................................................ 12 5.3 中断模块 ............................................................................................................... 14 5.4 温度查询模块........................................................................................................ 15

5.5 温度设定、报警模块............................................................................................. 16 5.6 数码管驱动模块 .................................................................................................... 18 6 源程序 ............................................................................................................................. 19 7 总结 ................................................................................................................................ 26 参考文献： ......................................................................................................................... 28

1 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是不可否定的，各种数字系统的应用也使人们的生活更加舒适。数字化控制、智能控制为现代人的工作、生活、科研等方面带来方便。其中数字温度计就是一个典型的例子。 数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便、测温范围广、测温精确、功能多样话等优点。其主要用于对测温要求准确度比较高的场所，或科研实验室使用，该设计使用STC89C52单片机作控制器，数字温度传感器DS18B20测量温度，单片机接受传感器输出，经处理用LED数码管实现温度值显示。

2 设计要求

2.1 基本要求

实现实时温度显示，测温范围0～500C，误差50C以内。

2.2 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。

3 总体方案设计

3.1 方案论证 3.1.1 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AD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AD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。

3.1.2 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0.0625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。

3.2 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

4 硬件设计

4.1 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：