采用DS18B20温度传感器的数字温度计设计

电子设计实验报告 专 业 计 算 机 科 学 与 技 术 指导教师 董双元 学生组合 谢军 窦华华 葛昕 设计题目 采用DS18B20传感器的数字温 度计设计 2004年5月10日 目录

采用DS18B20温度传感器的数字温度计设计

目 录

基于DS18B20温度传感器的数字温度计设计 ................................................................................. 1 基于DS18B20温度传感器的数字温度计设计 ................................................................................. 1

摘要： .......................................................................................................................................... 1 关键字： ...................................................................................................................................... 1 The conception of the numerical thermometer based on DS18B20 ..................................................... 1

1 引言 .......................................................................................................................................... 2 2 总体设计 .................................................................................................................................. 2

2.1 方案论证........................................................................................................................ 2 2.2 总体设计........................................................................................................................ 3 3 硬件设计 .................................................................................................................................. 3

3.1 单片机系统.................................................................................................................... 3 3.2 温度传感器模块 ............................................................................................................ 4 3.3 存储模块........................................................................................................................ 7 3.4 液晶显示模块 ................................................................................................................ 9 3.5 串口通信模块 .............................................................................................................. 11 3.6 电源模块...................................................................................................................... 12 4 软件设计 ................................................................................................................................ 13

4.1 主程序流程.................................................................................................................. 13 4.2 DS18B20模块程序设计 .............................................................................................. 13 4.3 HS1602驱动程序设计................................................................................................. 16 4.4 AT24C08存储模块程序设计 ...................................................................................... 18 4.5 RS-232-C串口通信模块程序设计 ............................................................................. 19 5 测试及结果分析..................................................................................................................... 22 6 附录 ........................................................................................................................................ 23 7 参考资料 ................................................................................................................................ 24

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基于DS18B20温度传感器的数字温度计

采用DS18B20温度传感器的数字温度计设计

谢军 窦华华 葛昕 （河南科技大学计算机系）

摘要：本文介绍了一种采用DS18B20的数字温度计设计方案。方案利用AT89S52单片机控制DS18B20进行数据采集并由HS1602液晶显示模块显示结果，另外，采集结果可由RS-232-C接口送入计算机显示并存储。按键控制实现过界报警温度设定和实时监控，利用AT24C08芯片进行存储，实现温度测量存储与再现。

关键字：温度采集，存储再现，过界报警，串行通信

The conception of the numerical thermometer

based on DS18B20

Zhou Yanhua,Wang Xiaobin,Zhou Huanjun

(Computer Science Department,HuBei Normal University)

Abstract: In this page,we introduced a conception of the numerical thermometer based on DS18B20. The conception makes use of AT89S52 control DS18B20 to carry on the data collection,and displays the result use the HS1602 liquid crystal display module. Moreover, the result can be sent into the computer by the interface of RS-232- C to display and store. The key control carries out the temperature setting of over the boundary to alarm,and real-time monitoring. And makes use of the chip of AT24C08 carries on the storage, and carrying out the temperature measurement storage and reappearing.

Keywords: Temperature collect, Storing to reappear, Over the boundary to alarm, Serial communication

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基于DS18B20温度传感器的数字温度计

1 引言

随着电子技术的发展，人们的生活日趋数字化，多功能的数字温度计可以给我们的生活带来很大的方便；支持“一线总线”接口的温度传感器简化了数字温度计的设计，降低了成本；以美国MAXIM/DALLAS半导体公司的单总线温度传感器DS18B20为核心，以ATMEL公司的AT89S52为控制器设计的DS18B20温度控制器结构简单、测温准确、具有一定控制功能的智能温度控制器。

2 总体设计

2.1 方案论证

2.1.1 温度传感器

方案一：采用热敏电阻可满足测温要求，但热敏电阻精度低，重复性和可靠性较差，对于精度要求较高的测温不适用，而且采用热敏电阻要求复杂的电路和算法，增加了设计复杂度。

方案二：采用专用的集成温度传感器（如AD590、LM35/LM45）和数字化温度传感器（DS18B20、DS1620）测温，数字化温度传感器具有接口简单、直接数字量输出、精确度高等优点。DS18B20是DALLAS公司的最新单线数字温度传感器，它是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，它的测量温度范围为－55～＋125℃，在－10～＋85℃范围内，精度为±0.5℃，现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性，适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等，DS18B20支持3～5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、更方便、更便宜、体积更小。DS18B20可以程序设定9～12位的分辨率，精度为±0.5℃，分辨率设定及用户设定的报警温度存储在E2PROM中，掉电后依然保存。因此，本方案选用DS18B20作为温度测量传感器。 2.1.2 单片机系统

目前比较流行51系列单片机和凌阳单片机。 AT89C51单片机需要用仿真器来实现软硬件的调试，较为繁琐； AT89S52八位单片机除具有AT89C51单片机所有的优点外，具有更大的程序存储空间，可在线仿真的功能，方便调试。凌阳十六位单片机虽然可以更好的完成控制功能，但较AT89S52八位单片机价格昂贵，而且编程以及外围功能电路的设计都不及AT89S52成熟。因此，选用AT89S52八位单片机作为温度采集的控部分。 2.1.3 电源模块

采用普通的直流电源实现电路简单，而且采用集成电源芯片设计的直流电源电压比较稳定，完全满足系统各模块的供电要求，但是普通直流电源体积比较大，变压器的散热对测温精度也有影响，所以，选用锂离子手机充电电池和配套的锂电池充电器作为系统的供电模块。手机用的锂电池电压范围是3.6V到4.2V，限定充电电压是4.25V，完全满足AT89S52和DS18B20等各模块的工作电压范围。

2.1.4 显示模块

由于系统要求实现测量环境温度、测量体温、过界报警设置、温度存储再现等多种功能，要显示的信息不仅仅是温度值，所以采用数码管显示几乎不可能。另外，手机电池电量有限，而数码管耗电较大，不符合设计要求。因此，选用常见的HS1602液晶显示模块显示测温结果。 2.1.5 确定方案

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基于DS18B20温度传感器的数字温度计

为了不失通用性和智能性，本方案采用AT89S52单片机作为控制器，单总线温度传感器DS18B20进行温度采集。电源部分没有采用普通的直流电源而利用锂离子手机充电电池和配套的锂电池充电器，手机用的锂电池电压范围是3.6V到4.2V，限定充电电压是4.25V，完全满足AT89S52和DS18B20等各模块的工作电压范围。由于手机电池电量有限，所以显示模块使用HS1602液晶显示模块而没有使用数码管。

2.2 总体设计

本方案设计的系统由按键控制模块、单片机系统、温度传感器模块、液晶显示模块、存储模块、串口通信模块和电源模块组成，其总体架构如图1。

程序控制 串口通信模块 温度传感器模块 按键模块 单片机系统液晶显示模块 存储模块 电源模块

图1 系统总体设计

3 硬件设计

3.1 单片机系统

方案采用AT89S52单片机作为控制器，完成所有的控制功能，包括：

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温度传感器DS18B20的初始化和读去温度值 HS1602液晶模块驱动 按键识别和控制 温度存储及读去 和PC机的串口通信

单片机系统的电路如图2。

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