51单片机温度计 - 图文(2)

3.1方案论证

方案一：提到温度的检测，我们首先会考虑到传统的测温元件有

热电阻和热电偶，而热点阻和热电偶测出的一般都是电压，进行A/D转换后，讲究可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上就可以将温度显示出来，而这需要比较多的外部的硬件的支持，硬件电路复杂（需要用到A/D转换电路，感温电路），软件调试也复杂，制作成本也非常高。

所以这个设计理论不符合这次我们对产品的要求，应继续来考虑另一可行方案。

方案二:进而考虑到使用温度传感器,在单片机电路设计中，大

多时使用传感器，这是我们应该想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此温度传感器，可以很容易读出北侧温度值，进行转换，就可以满足设计要求，另外我们还别出心裁的在电路中加入了温度报警电路，可以实时监测温度，这在实际生产生活中有很大应用。

将两个方案进行比较可以看出，方案二原理简明易行，测量精

度高，故我们采用方案二。

3.2方案的总体设计框图

根据系统的设计要求，选择DS18B20作为本系统的温度传感器，选择单片机AT89C51为测控系统的核心来完成数据采集、处理、显示、报警等功能。选用数字温度传感器DS18B20，省却了采样/保持电路、运放、数/模转换电路以及进行长距离传输时的串/并转换电路，

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简化了电路，缩短了系统的工作时间，降低了系统的硬件成本。

该系统的总体设计思路如下：温度传感器DS18B20把所测得的温度发送到AT89C51单片机上，经过51单片机处理，将把温度在显示电路上显示，本系统显示器用4位共阴LED数码管以动态扫描法实现。检测范围5摄氏度到38摄氏度。

数字温度计总体电路结构框图如图1所示。

AT89C51 单片机 主 控 制 器 显示电路

温度传感器 DS18B20 扫描驱动 4.电路原理图及硬件设计

4.1 电路原理图介绍分析

这是我们设计的本次温度计的电路图：

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4.2 单片机主控制器系统

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器。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。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

4.3温度传感器模块

DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可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。

DS18B20 的性能特点如下：

●独特的单线接口方式仅需要一个端口引脚进行通信；

●多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现多点组网功能； ●无需外部器件；

●可通过数据线供电，电压范围：3.0～5.5V；

●测温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃ ●零待机功耗

●温度以9或12位数字量读出； ●用户可定义的非易失性温度报警设置

●报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件 ●负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作

DS18B20采用3脚PR－35 封装或８脚SOIC封装，其内部结构

框图如图3所示：

图3 DS18B20内部结构框图

64 b闪速ROM的结构如下：

开始8位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48 位，最后8位是前面56 位的CRC 检验码，这也是多个DS18B20 可以采用一线进行通信的原因。温度报警触发器TH和TL，可通过软件写入户报警上下限。主机操作ROM的命令有五种，如表1所列

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指 令 读ROM（33H） 匹配ROM（55H） 跳过ROM（CCH） 搜ROM（F0H） 报警搜索（ECH）

说 明

读DS1820的序列号

继读完64位序列号的一个命令，用于此命令执行后的存储器操作将针对识别总线上各器件的编码，为操作各仅温度越限的器件对此命令做出响

DS18B20 温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存RAM和一个非易失

性的可电擦除的EERAM。高速暂存RAM 的结构为8字节的存储器，结构如图4所示。

前2个字节包含测得的温度信息，第3和第4字节TH和TL的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第5个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值.

温度低位LSB

TL 温度高位 TH MSB 配置 保留 保留 保留 8位CRC 当DS18B20接收到温度转换命令后，开始启动转换。转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第1，2字节。单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，数据格式以0.062 5 ℃/LSB形式表示。温度值格式如下：?

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