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1、论文摘要本文介绍的数字温度计是由中央控制器、温度检测器、显示器及报警部分组成。该温度计的基本范围为-55-127，精度误差小于0.5，LCD液晶显示器直接读取温度值显示,当测量温度超出报警门限时，系统将输出光报警信号，显示器可独立显示正常温度及报警温度上下线。本文主要包括两个方面的设计：一方面是硬件电路的设计，另一方面是系统程序的设计。其中，硬件电路各部分组成如下：中央控制器采用单片机AT80C51，温度检测部分采用DS18B20温度传感器，用LCD液晶作为显示器。其次，系统软件程序包括主程序，温度值读取、转换及计算程序，显示数据刷新程序等。该温度计是通过温度传感器DS18B20采集温度信号送
2、该给单片机处理，单片机再把温度数据送液晶显示器显示。关键词：单片机 温度传感器 DS18B20 LCD液晶显示器ABSTRACTThis article describes the digital thermometer is from the central controller, temperature detector, monitor and alarm parts. The basic scope of the thermometer for -50 -110 , the accuracy error of less than 0.5 , LCD liquid crystal dis
3、play shows temperature read directly, when the measurement of temperature in excess of the door alarm limit, the system will output alarm signal. In this paper, two aspects of design: on the one hand, the hardware circuit design, on the other hand, the system design process. Among them, the hardware
4、 components of the circuit is as follows: the central controller using single-chip AT8051, used some of the temperature detection DS18B20 temperature sensor, with LCD liquid crystal display as 12232F. Second, the system software includes the main program, read the temperature, conversion and calcula
5、tion procedures, such as display data refresh process. The temperature sensor thermometer DS18B20 through acquisition sent the temperature to the single-chip signal processing, single-chip temperature data and then send 12232F LCD display. Key words: Single-chip temperature sensor DS18B20 LCD liquid
6、 crystal display目录前 言6第一章 数字温度计的总体方案71.1设计及论证7第二章 protues和keil简介82.1 Protues软件简介82.2 keil简介10第三章 数字温度计硬件电路的实现123.1 复位电路及晶振电路设计123.1.1 复位电路123.1.2 晶振电路123.2 液晶显示电路设计123.2.1概述123.2.2引脚说明123.2.5指令集153.2.6程序流程图16第四章 温度传感器设计174.1 概述174.2 DS18B20的外形和内部结构174.2.1 DS18B20引脚定义：174.3 DS18B20内部结构184.3.1 光刻ROM18
7、4.3.2 DS18B20的温度传感器184.3.3 DS18B20温度传感器的存储器194.4 DS18B20工作原理204.5 DS18B20 的温度测量204.5.1 DS18B20的复位时序204.5.2 DS18B20的读时序214.5.3 DS18B20的写时序214.6 数字温度计总体电路图23第五章 数字温度计软件设计255.1 各部分程序设计流程255.1.1 主程序设计255.1.2 温度值读取程序设计255.1.3温度值转换程序设计265.1.4 计算温度程序设计265.1.5 显示数据刷新程序设计27第六章 结论28致 谢29参 考 文 献30附录一 程序代码31附录二
8、 总体硬件电路图40前 言温度是一个十分重要的物理量，对它的测量与控制有十分重要的意义。随着现代工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。在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。无论你生活在哪里，从事什么工作，无时无刻不在与温度打着交道。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，可以说几乎80%的工业部门都不得不考虑着温度的因素。温度对于工业如此重要，由此推进了温度传感器的发展。信息科学和微电子技术的飞速发展给控制领域带来了巨大的飞跃，控制技术更加趋向自动化和智能化，为无数的使用者带来了方便。在控制领域里，温度是一个常见的名词，然而它所带来的技术问题和
9、所起的作用却是非同一般的。在控制领域中，对温度的控制有着举足轻重的作用。例如陶瓷的烧烤，只有控制住温度的适度，才能制作出一件完美的艺术品，否则只是一件废品；还有如酿酒的过程，也需要对温度进行控制。可见，在生活的许多方方面面都有着对温度进行感知和控制的需要。测量温度的基本方法是使用温度计直接读取温度。最常见到的测量温度的工具是各种各样的温度计，例如，水银玻璃温度计，酒精温度计，热电偶或热电阻温度计等。它们常常以刻度的形式表示温度的高低，人们必须通过读取刻度值的多少来测量温度。而在传统的模拟信号温度测量系统中，测温电路的电磁环境非常恶劣，各种干扰信号较强，模拟温度信号容易受到干扰而产生测量误差，影
10、响测量精度，不能满足数字化时代的需求。利用单片机和温度传感器构成的电子式智能温度计精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便得到了广泛的应用。而且可以直接测量温度，得到温度的数字值，既简单方便，又直观准确，新型数字温度传感器是温度计设计的最有效方案。本设计就是一个对温度进行检测，采集和显示的温度检测系统。它以单片机（AT89C51）为要控制器件，DS18B20为温度传感器，并通过LCD液晶直接显示所测温度的新型数字温度计。由于本人所学知识有限，设计过程中难免会出现错误，还请各位老师批评指正。第一章 数字温度计的总体方案1.1设计及论证根据系统的设计功能，本温度系统的设计必须采用单片机软件系统实
11、现，用单片机的自动控制能力来测量、显示温度数值。初步确定设计系统由单片机主控模块、测温模块、显示模块、报警模块共4个模块组成，电路系统框图如图1.1所示。单片机主控模块显示模块测量模块报警模块图1.1系统基本方框图对于单片机的选择，如果用8051系列，由于它没有内部RAM，系统又需要一定的内存存储数据，因而不可用；51系列单片机的ROM为4K，所以选择AT80C51作为该温度计的主控器件。 测温电路可以使用热敏电阻之类的器件，利用其感温效应，将被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据处理。但是这种感温电路比较复杂，且采用热敏电阻精度低，重复性、可靠性都比较差。
12、如果采用温度传感器DS18B20可以减少外部硬件电路，而且可以很容易直接读取被测温度值，进而转换，还可以在高温报警，且成本低、易使用，可以很好的满足设计要求。所以本文采用传感器DS18B20代替传统的测温电路。温度的显示可以采用LED数码管来显示，LED亮度高、醒目，但是电路复杂，占用资源多且信息量小。而采用液晶显示器有明显的优点：工作电流比LED小几个数量级，故其功耗低；尺寸小，厚度约为LED的1/3；字迹清晰、美观、使人舒服；寿命长，使用方便，可得性强。故本设计采用LCD来显示温度。第二章 protues和keil简介2.1 Protues软件简介protues是英国Labcenter e
13、lectronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。 其功能特点： Protues软件具有其它EDA工具软件（例：multisim）的功能。这些功能是：（1）原理布图（2）PCB自动或人工布线（3）SPICE电路仿真革命性的特点（1）互动的电路仿真用户甚至可以实时采用诸如LED/LCD、键盘、RS232终端等动态外设模型来对设计进行交互仿真。（2）仿真处理器及其外围电路可以仿真51系列、
14、AVR、PIC等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Protues建立了完备的电子设计开发环境。 具有3大功能模块：（1）个易用而又功能强大的ISIS原理布图工具；（2）PROSPICE混合模型SPICE仿真;（3）ARES PCB设计. Protues提供了丰富的资源：（1）Protues可提供的仿真元器件资源：仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件，有30多个元件库。（2）Protues可提供的仿真仪表资源 ：示波器、逻辑分析仪、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器、信号发生器、模式
15、发生器、交直流电压表、交直流电流表。理论上同一种仪器可以在一个电路中随意的调用。（3）除了现实存在的仪器外，Protues还提供了一个图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来，其作用与示波器相似，但功能更多。这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗。这些都尽可能减少了仪器对测量结果的影响。 （4）Protues可提供的调试手段 Protues提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。 软件仿真：支持当前的主流单片机，如51系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、68000系列等。1）提供软件调试功能2）提供丰富的外围接口器件及其仿真RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件
