基于单片机控制的数字温度计.doc

数字温度计 1 设计要求■基本范围-50 ℃-110 ℃■精度误差小于 ℃■ LED 数码直读显示 2 扩展功能■实现语音报数■可以任意设定温度的上下限报警功能数字温度计摘要: 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, 本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计,本温度计属于多功能温度计,可以设置上下报警温度,当温度不在设置范围内时,可以报警。关键词: 单片机, 数字控制,温度计, DS18B20 , AT89S51 1 引言随着人们生活水平的不断提高, 单片机控制无疑是人们追求的目标之一, 它所给人带来的方便也是不可否定的,其中数字温度计就是一个典型的例子,但人们对它的要求越来越高,要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手,一切向着数字化控制,智能化控制方向发展。本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比,具有读数方便,测温范围广,测温准确,其输出温度采用数字显示,主要用于对测温比较准确的场所,或科研实验室使用,该设计控制器使用单片机 AT89S51 ,测温传感器使用 DS18B20 ,用 3 位共阳极 LED 数码管以串口传送数据, 实现温度显示, 能准确达到以上要求。 2 总体设计方案 数字温度计设计方案论证 方案一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。 方案二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。从以上两种方案,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。 方案二的总体设计框图温度计电路设计总体设计方框图如图 1 所示,控制器采用单片机 AT89S51 ,温度传感器采用 DS18B20 ,用 3位 LED 数码管以串口传送数据实现温度显示。 2 图1总体设计方框图 2. 主控制器单片机 AT89S51 具有低电压供电和体积小等特点, 四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要,很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。 2. 显示电路显示电路采用 3 位共阳 LED 数码管,从 P3口 RXD,TXD 串口输出段码。 温度传感器 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: ●独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信; ●多个 DS18B20 可以并联在惟一的三线上,实现多点组网功能; ●无须外部器件; ●可通过数据线供电,电压范围为 ~ V; ●零待机功耗; ●温度以9或12位数字; ●用户可定义报警设置; ●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 2 所示。 I/O C 64 位 ROM 和单线接口高速缓存存储器与控制逻辑温度传感器高温触发器 TH 低温触发器 TL 配置寄存器 8位 CRC 发生器 Vdd 主控制器 LED 显示温度传感器单片机复位时钟振荡报警点按键调 3 图2 DS18B20 内部结构 64位 ROM 的结构开始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。 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 3 所示。头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。该字节各位的定义如图 3 所示。低5位一直为1,TM是工作模式位,用于设置 DS18B20 在工作模式还