单片机学习的期末作业（利用ds18b20实现温度读取、显示、以及温度报警）

【单片机学习的期末作业：DS18B20温度读取与报警系统】 在电子工程领域，单片机是实现各种智能控制的核心部件，而AT89C51是一款广泛应用的8位微控制器，它以其丰富的I/O口、低功耗和易于编程的特点，成为初学者和专业工程师的首选。本作业主要围绕如何利用DS18B20数字温度传感器与AT89C51单片机进行交互，实现温度的精确读取、实时显示及超温报警功能，这涉及到硬件连接、通信协议和软件编程等多个方面的知识点。 1. **DS18B20温度传感器** DS18B20是一款单总线数字温度传感器，具备测量精度高（±0.5°C）、功耗低、接口简单等特点。它只需一个数据线就能与单片机进行通信，大大简化了硬件设计。其工作原理是通过内部的带隙基准和热电偶产生与温度相关的电压信号，再经过模数转换，将温度信息转化为数字信号。 2. **单总线通信** 与DS18B20的通信采用单总线协议，这是一种主从结构的通信方式。AT89C51作为主机发出命令，DS18B20作为从机响应。通信过程中包括初始化、写操作和读操作等步骤，其中数据的传输可以是单向或双向的。 3. **硬件连接** 将DS18B20的DATA引脚连接到AT89C51的一个I/O口，如P0、P1、P2或P3口，电源VCC和GND分别连接到单片机的电源和地。需要注意的是，由于DS18B20通信时需要数据线拉低产生时钟，因此通常需要在数据线上串联一个4.7kΩ的上拉电阻。 4. **AT89C51编程** - 初始化：设置I/O口为输入/输出模式，并配置时钟分频器。 - 发送命令：按照单总线协议，通过控制DATA线的高低电平变化发送读写命令。 - 数据读取：等待DS18B20完成测量并响应，然后按照协议读取温度数据。 - 温度处理：将接收到的数字温度值进行解析，转化为摄氏度或其他单位。 - 超温判断：设定阈值，当检测到温度超过预设范围时，触发报警。 5. **温度显示与报警** - 显示：可选择LCD1602液晶模块或者其他LED数码管进行温度值的显示。根据AT89C51的P0~P3口输出不同电平组合来控制显示单元。 - 报警：当温度超过预设报警值时，可以通过蜂鸣器、LED灯或发送无线报警信号等方式进行报警提示。 本作业的完成不仅需要理解单片机的底层原理，还要掌握DS18B20的通信协议，以及硬件电路设计。通过这样的实践项目，学生可以深入理解单片机控制系统的设计与实现，提升动手能力和问题解决能力。在实际应用中，这样的系统可广泛用于家庭自动化、工业监控、农业温室等多种场合的温度监测。