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1、韶 关 学 院 毕 业 设 计题 目：基于DS18B20的数字温度计的设计与实现学生姓名：罗文钊学 号：08101101037系 （院）：物理与机电工程学院自动化系专 业：自动化专业班 级：2008级 指导教师姓名及职称：彭昕昀 讲师起止时间： 2011 年 10 月 2012 年 5 月基于DS18B20的数字温度计的设计与实现摘要：随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术。对于温度的测量方法与装置的研究就凸显得非常重要。由单片机与温度传感器构成的测温系统可广泛应用于很多领域。本设计采用51单片机和DS18B20 数字温度传感器来进
2、行温度测量的方法,包括温度传感器芯片的选取、单片机与温度传感器接口电路的设计,以及实现温度信息采集和数据传输的软件设计。DS18B20 数字温度传感器是单总线器件,与51 单片机组成一个测温系统,具有线路简单、体积小等特点,而且在一根通信线上,可以挂接很多这样的测温系统,十分方便。关键词：单片机；温度传感器；数字温度计Design and implementation of the digital thermometer based on DS18B20Abstract:With the progress and development of era,microcontroller techn
3、ology has become popular in our life,in the work,the scientific research and various fields,has become a relatively mature technology.The temperature measurement method and device of the highlights is very important.Posed by the single chip temperature sensor and temperature measurement system can b
4、e widely applied in many fields.A practical temperature measuring method based on microcont roller and DS18B20 digital temperature sensor was presented. The selection of temperature sensor chip was discussed and the design of hardware interface circuit and related sof tware were dealt with in more d
5、etails. The proposed design is simple in hardware connection lines and small in size. In addition , it is applicable for different temperature measuring systems based on DS18B20temperature sensors hung on one communication line.Key words:microcontroller;temperature sensor;temperature measurement sys
6、tem目 录1 绪论11.1 温度计的介绍11.2选题的目的和意义、11.2.1选题的目的11.2.2选题的意义22 数字温度计的设计方案22.1 设计方案的确立及论证22.1.1 温度传感器DS18B20的选择22.1.2 单片机STC89C52的选择33 系统硬件电路的设计33.1 主控制器33.1.1 STC89C52的介绍43.1.2 DS18B20的介绍103.1.3 DS18B20使用的注意事项173.2 DS18B20与单片机接口电路的设计173.3 显示电路的设计183.3.1方案一：数码管显示183.3.2方案二：液晶显示193.3.3 显示电路224 系统程序的设计224.
7、1 系统设计内容224.1.1主程序234.1.2 读出温度子程序234.1.3 温度转换命令子程序244.1.4 计算温度子程序244.1.5 显示数据刷新子程序254.1.6 温度数据的计算处理方法264.2 汇编源程序264.2.1 DS18B20的各条ROM命令265 调试及性能分析285.1 系统的调试285.2 性能分析28致 谢30参考文献31附录32基于DS18B20的数字温度计的设计与实现自动化2008级1班：罗文钊指导老师：彭昕昀 讲师1 绪论1.1 温度计的介绍温度计是测温仪器的总称。根据所用测温物质的不同和测温范围的不同，有煤油温度计、酒精温度计、水银温度计、气体温度计
8、、电阻温度计、温差电偶温度计、辐射温度计和光测温度计等。随着科学技术的发展和现代工业技术的需要，测温技术也不断地改进和提高。由于测温范围越来越广，根据不同的要求，又制造出不同需要的测温仪器。下面介绍几种。气体温度计多用氢气和氦气作测温物质，因为氢气和氦气的液化温度很低，接近于绝对零度，故它的测温范围很广。这种温度计精确度很高，多用于精密测量。电阻温度计分为金属电阻温度计和半导体电阻温度计，都是根据电阻值随温度的变化这一特性制成的。金属温度计主要有用铂、金、铜、镍等纯金属的及铑铁、磷青铜合金的；半导体温度计主要用碳、锗等。电阻温度计使用方便可靠，已广泛应用。它的测量范围为-260至600左右。温
9、差电偶温度计是一种工业上广泛应用的测温仪器。利用温差电现象制成。两种不同的金属丝焊接在一起形成工作端，另两端与测量仪表连接，形成电路。把工作端放在被测温度处，工作端与自由端温度不同时，就会出现电动势，因而有电流通过回路。通过电学量的测量，利用已知处的温度，就可以测定另一处的温度。这种温度计多用铜康铜、铁康铜、镍铭康铜、金钻铜、铂铑等组成。它适用于温差较大的两种物质之间，多用于高温和低浊测量。有的温差电偶能测量高达3000的高温。有的能测接近绝对零度的低温。1.2选题的目的和意义1.2.1选题的目的 利用单片机STC89C52和温度传感器DS18B20设计一个设计温度计，能够测量-55 +125
10、之间的温度值，用LCD液晶屏直接显示，误差在0.5以内，同时要求使用的元器件数目最少。通过这次设计能够更加了解数字温度计的工作原理和熟悉单片机的发展和应用，巩固所学的知识。1.2.2选题的意义 单片机是随着超大规模集成电路技术的发展而诞生的，由于它具有体积小、功能强、性价比高等特点，所以广泛应用于电子仪表、家用电器、节能装置、军事装置、机器人、工业控制等诸多领域，使产品小型化、智能化，既提高了产品的功能和质量，又降低了成本，简化了设计。本设计主要利用单片机和LCD液晶显示屏设计一个数字显示的温度计。选题的意义在于通过这次设计可以将平时在课堂上学到的关于单片机的知识应用与实践中，而且更加深入的认
11、识到单片机在现代生活和生产中的重要性。2 数字温度计的设计方案2.1 设计方案的确立及论证功能要求：数字式温度计测温范围在-55+125，误差在0.5以内，采用LCD液晶屏显示，直接读取测温值。方案论证：2.1.1 温度传感器DS18B20的选择方案一：水银温度计 在生活中我们经常看到水银温度计，它只能作为就地监督的仪表，用它来测量温度时，由于读数时用眼睛观察，主观因素大，容易造成误差大，而且不同是水银温度计量程不同，在读数前需要看清它的最小分度值，还有它有热惯性，需要等到温度计达到稳定状态后才能读数，比较麻烦，并且水银有毒，不小心打破后接触到水银，对人体伤害大，所以危险性较高。方案二：传统测
12、温元件 传统的测温元件有热电偶和热电阻。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，需要比较多的外部硬件支持，其缺点有：硬件电路复杂；软件调试复杂；制作成本高。方案三：DS18B20传感器测温 本设计采用美国DALLAS半导体公司继DS1820之后推出的一种改进型智能温度传感器DS18B20作为检测元件 DS18B20可以直接读出被测温度值，而且采用三线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有成本低和易使用的特点。2.1.2 单片机STC89C52的选择 STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器，内置看门狗定时器，而且STC8
13、9C52可降到0Hz静态逻辑操作，支持两种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内存被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到一个中断或硬件复位为止。而且STC89C52的工作电压为3.3V，因此可以用来开发三节5号电池供电的便携式产品。和AT89S52单片机的对比： STC89C52RC单片机: 8K字节程序存储空间； 512字节数据存储空间； 内带4K字节EEPROM存储空间； 可直接使用串口下载。 AT89S52单片机: 8K字节程序存储空间； 256字节数据存储空间； 没有内带EEPROM存储空间。因此选
14、用STC89C52更适合。按照系统设计功能的要求，确定系统由3个模块组成；主控制器、测温电路和显示电路。 数字温度计总体设计电路结构框图如2.1图所示：DS18B20STC89C52主控制器显示电路扫描驱动 图2.1 数字温度计总体结构框图3 系统硬件电路的设计3.1 主控制器单片机STC89C52具有高速、低功耗、超强抗干扰的特点，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟机器周期和6时钟机器周期可以任意选择。3.1.1 STC89C52的介绍STC89C52简介：STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM-Flash Programable and Eras
15、able Read Only Memory）的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。实物如3.1图所示：图3.1 STC89C52 实物图STC89C52引脚及特点STC89C52的引脚如图3.2所示： 图3.2 芯片引脚功能1. STC89C52引脚功能说明Vcc（40引脚）:电源电压。Vss（20引脚）：接地。P0端（P0.0P0.7，3932引脚）：P0口是一个漏极开路的8位双向I/O口。作为输出端口，每个引脚能驱动8个TTL负载，对端口P0写入“1”时，可以作为高阻抗输入，在访问外部程序和数据存储器时，P0口也可以提供低8位地址和8位数据的复用总线。此时，P0口内部上拉电阻有效。在Flash ROM编程时，P0端口接收指令字节；而在校验程序时，则输出指
