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基于51单片机及DS18B20温度传感器的数字温度计设计.doc
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基于 51 单片机及 DS18B20 温度传感器的数字温度计设计
基于 51 单片机及 DS18b20 温度传感器的数字温度计设计
摘 要
本设计采用的主控芯片是 ATMEL 公司的 AT89S52 单片机,数字温度传感器是 DALLAS
公司的 DS18B20。本设计用数字传感器 DS18B20 测量温度,测量精度高,传感器体积小,使
用方便。所以本次设计的数字温度计在工业、农业、日常生活中都有广泛的应用。
单片机技术已经广泛应用社会生活的各个领域,已经成为一种非常实用的技术。51 单片
机是最常用的一种单片机,而且在高校中都以 51 单片机教材为蓝本,这使得 51 单片机成为
初学单片机技术人员的首选。本次设计采用的 AT89S52 是一种 flash 型单片机,可以直接在
线编程,向单片机中写程序变得更加容易。本次设计的数字温度计采用的是 DS18B20 数字温
度传感器,DS18B20 是一种可组网的高精度数字式温度传感器,由于其具有单总线的独特优
点,可以使用户轻松地组建起传感器网络,并可使多点温度测量电路变得简单、可靠。
本设计根据设计要求,首先设计了硬件电路,然后绘制软件流程图及编写程序。本设计
属于一种多功能温度计,温度测量范围是-55℃到 125℃。温度值的分辨率可以被用户设定为
9-12 位,可以设置上下限报警温度,当温度不在设定的范围内时,就会启动报警程序报警。
本设计的显示模块是用四位一体的数码管动态扫描显示实现的。在显示实时测量温度的模式
下还可以通过查询按键查看设定的上下限报警温度。
关键词:单片机、数字温度计、DS18B20、AT89S52
基于 51 单片机及 DS18b20 温度传感器的数字温度计设计
目 录
1 概 述 ..................................................................................................................................................................- 1 -
1.1 系统概述 ..................................................................................................................................................- 1 -
2 系统总体方案及硬件设计 ................................................................................................................................- 2 -
2.1 系统总体方案 .........................................................................................................................................- 2 -
2.1.1 系统总体设计框图 .......................................................................................................................- 2 -
2.1.2 各模块简介 ...................................................................................................................................- 2 -
2.2 系统硬件设计 .........................................................................................................................................- 5 -
2.2.1 单片机电路设计 ..........................................................................................................................- 5 -
2.2.2 DS18B20 温度传感器电路设计 ..................................................................................................- 6 -
2.2.3 显示电路设计 ..............................................................................................................................- 6 -
2.2.4 按键电路设计 ..............................................................................................................................- 7 -
2.2.5 报警电路设计 ..............................................................................................................................- 8 -
3 软件设计 ............................................................................................................................................................- 9 -
3.1 DS18B20 程序设计 .................................................................................................................................- 9 -
3.1.1 DS18B20 传感器操作流程 ..........................................................................................................- 9 -
3.1.2 DS18B20 传感器的指令表 ..........................................................................................................- 9 -
3.1.3 DS18B20 传感器的初始化时序 ................................................................................................- 10 -
3.1.4 DS18B20 传感器的读写时序 ....................................................................................................- 10 -
3.1.5 DS18B20 获取温度程序流程图 ................................................................................................- 11 -
3.2 显示程序设计 .......................................................................................................................................- 13 -
3.3 按键程序设计 .......................................................................................................................................- 13 -
4 实物制作及调试 ...............................................................................................................................................- 14 -
5 电子综合设计体会 ...........................................................................................................................................- 15 -
参考文献 ..............................................................................................................................................................- 15 -
附 1 源程序代码 ...............................................................................................................................................- 17 -
附 2 系统原理图 ...............................................................................................................................................- 32 -
基于 51 单片机及 DS18b20 温度传感器的数字温度计设计
- 1 -
1 概 述
1.1 系统概述
本系统所设计的数字温度计采用的是 DS18B20 数字温度传感器测温,DS18B20 直接输出
的就是数字信号,与传统的温度计相比,具有读数方便,测温范围广,测温准确,上下限报
警功能。其输出温度采用 LED 数码管显示,主要用于对测温比较准确的场所。
该设计控制器使用的是 51 单片机 AT89S52,AT89S52 单片机在工控、测量、仪器仪表
中应用还是比较广泛的。测温传感器使用的是 DS18B20,DS18B20 是一种可组网的高精度数
字式温度传感器,由于其具有单总线的独特优点,可以使用户轻松地组建起传感器网络,并
可使多点温度测量电路变得简单、可靠。显示是用 4 位共阴极 LED 数码管实现温度显示,LED
数码管的优点是显示数字比较大,查看方便。蜂鸣器用来实现当测量温度超过设定的上下限
时的报警功能。
基于 51 单片机及 DS18b20 温度传感器的数字温度计设计
- 2 -
2 系统总体方案及硬件设计
2.1 系统总体方案
2.1.1 系统总体设计框图
由于 DS18B20 数字温度传感器具有单总线的独特优点,可以使用户轻松地组建起传感
器网络,并可使多点温度测量电路变得简单、可靠,所以在该设计中采用 DS18B20 数字温度
传感器测量温度。
温度计电路设计总体设计框图如图 2-1 所示,控制器采用单片机 AT89S52,温度传感器
采用 DS18B20,显示采用 4 位 LED 数码管,报警采用蜂鸣器、LED 灯实现,键盘用来设定
报警上下限温度。
图 2-1 温度计电路总体设计框图
2.1.2 各模块简介
1.控制模块
AT89S52 单片机是美国 ATMEL 公司生产的低功耗,高性能 CMOS 8 位单片机,片内
含有 8kb 的可系统编程的 Flash 只读程序存储器,器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性
存储技术生产,兼容标准 8051 指令系统及引脚。在单芯片上,拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系
统可编程的 Flash,使得 AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方
案。
AT89S52 具有以下标准功能:8k 字节 Flash,256 字节 RAM,32 位 I/O 口线,看门狗
定时器,2 个数据指针,三个 16 位定时器/计数器,一个 6 向量 2 级中断结构,全双工串行
口,片内晶振及时钟电路。另外,AT89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作,支持 2 种软件可选
择节电模式。空闲模式下,CPU 停止工作,允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工
作。掉电保护方式下,RAM 内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个
中断或硬件复位为止。
2.显示模块
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