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基于单片机的数字温度计设计
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摘要
本文提出了基于MCS-51系列单片机的数字温度计的制作电路和编程思想。该数字温度计以ATMEL公司的AT89S52 单片机为主控,配以达拉斯公司的DS18B20数字温度传感器,采用四位数码管显示。实现了对温度的测量和显示。
关键词: STC89C52单片机;数字传感器DS18B20;数码显示;

目录
第一章   设计要求与总体框图


第二章   电路设计方案及设计原理



温度传感器模块的方案比较
方案1模拟温度传感器测温
方案2数字温度传感器

方案1
方案2
第三章   软件设计


温度模块的实现方法
第四章  制作及性能测试与分析
制作过程
测试环境与测试条件

心得体会
第一章   设计要求与总体框图

(1)数字温度计.
(2)采集测温范围为-50~+110 ℃.
(3) ℃;误差±℃以内.
(4)显示模块,采用4个LED数码管显示.



:采用数码管动态显示
使用七段LED数码管,采用动态显示的方法来显示各项指标,此方法价格成本低,显示效果好,功耗较大。
:采用LCD液晶显示
采用1602 LCD液晶显示,此方案显示内容相对丰富,单价格过高。
综合上述原因,采用方案1,使用数码管作显示电路。
本设计采用共阴极数码管
•共阴极数码管是一类数字形式的显示屏,通过对其不同的管脚输入相对的电流,会使其发亮,从而显示出数字能够显示时间、日期、温度等所有可用数字表示的参数。由于它的价格便宜、使用简单、在电器,特别是家电领域应用极为广泛,空调、热水器、冰箱等等。绝大多数热水器用的都是数码管,其他家电也用液晶屏与荧光屏。
共阴极结构:
LED显示器有共阴极和共阳极两种结构,下面只介绍共阴极结构。见图3,在共阴极结构中,各段发光二极管的阴极连在一起,将此公共点接地,某一段发光二极管的阴极为高电平时,该段发光。
共阴极字段码:
LED显示0~9某个字符时,则要求在a~dp送固定的字段码,如要使LED显示“0”,则要求a、b、c、d、f各引脚为高电平,g和dp为低电平,字段码为“3fh”。
dp g f e d c b a
0 0 1 1 1 1 1 1 3fh
共阴极字符0~9七段码如下:
字符: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
字段码:3fh 06h 5bh 4fh 66h 6dh 7dh 07h 7fh 6fh

方案1:采用模拟温度传感器测温
由于本设计是测温电路,可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应,在将随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的处理,在显示电路上,就可以将被测温度显示出来,这种设计需要用到A/D转换电路,感温电路比较麻烦。
方案2采用数字温度传感器
进而考虑到用温度传感器,在单片机电路设计中,大多都是使用传感器,所以这是非常容易想到的,所以可以采用一只温度传感器DS18B20,此传感器,可以很容易直接读取被测温度值,进行转换,就可以满足设计要求。
综合考虑,很容易看出,采用方案二,电路比较简单,软件设计也比较简单,故采用了方案二。
DS18B20可以程序设定9~12位的分辨率,精度为±°C。可选更小的封装方式,更宽的电压适用范围。分辨率设定,及用户设定的报警温度存储在EPROM中,掉电后依然保存。
温度传感器DS18B20引脚如图3-4所示。
图3-3 DS18B20TO-92封装温度传感器
引脚功能说明:
VDD :可选电源脚,电源电压范围3~。当工作于寄生电源时,此引脚必须接地。
DQ :数据输入/输出脚。漏极开路,常态下高电平。
GND :为电源地
图3-4 DS18B20内部结构图
DS18B20内部结构主要由四部分组成:64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。
光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的,它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是:开始8