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基于DS18B20温度传感器的显示及报警系统设计.doc
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2023-06-20
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基于DS18B20温度传感器的显示及报警系统设计.doc
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摘 要
随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现,能够独立工作的温度检测
与显示系统应用于诸多领域。传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件。热敏电阻的成
本低,需要外加信号处理电路,而且可靠性相对较差,测温准确度低,检测系统也有一定
的误差。与传统的温度计相比,这次设计的是基于 DS18B20 的数字温度计,它具有读数方
便,测温范围广,测温精确,数字显示,适用范围宽等特点。
在本设计中选用 STC89C52 型单片机作为主控制器件,采用 DS18B20 数字温度传感器
作为测温元件,通过 4 位共阳极 LED 数码显示管并行传送数据,实现温度显示。通过按键
设置温度上下限报警值,然后用不同颜色的 LED 灯报警。本设计的内容主要分为两部分,
一是对系统硬件部分的设计,包括串口下载电路、按键输入电路、温度采集电路和显示电
路;二是对系统软件部分的设计,应用 C 语言实现温度上下限报警值的设定、温度的采集
与显示。通过 DS18B20 直接读取被测温度值,送入单片机进行数据处理,之后进行输出显
示,最终完成该系统的总体设计。其系统构成简单,信号采集效果好,数据处理速度快,
便于实际监测使用。
关键词:单片机 STC89C52;温度传感器 DS18B20;LED 数码管;数字温度计
Abstract
Along with the present information technology's swift development and traditional industry
transformation's gradual realization, able to work independently of the temperature detection
and display system used in many other fields. Traditional temperature examination takes
thermistor as temperature sensitive unit. Thermistor's cost is low, needs the signal processing
electric circuit, moreover the reliability is relatively bad, the temperature measurement accuracy
is low, the examination system also has certain error. Compares with the traditional
thermometer, what this design is based on the DS18B20 digital thermometer, it has the reading
to be convenient, the temperature measurement scope is broad, the temperature measurement is
precise, the digit demonstrated that applicable scope wide and so on characteristics.
Used in the design STC89C52MCU as the main control device, digital temperature sensor
DS18B20 as the temperature components of the anode through the four LED digital display
tube parallel transmission of data, to achieve temperature display. This design's content mainly
divides into two parts; first, to system hardware part design, including temperature gathering
electric circuit and display circuit; Second, to the system software part's design, realizes
temperature gathering and the demonstration using the C language. DS18B20 measured by
direct reading temperature values and transfer Data into MCU and output to show his is the
design of the Digital Thermometer. Its system constitution is simple, the effect of signal
gathering is good, the speed of data processing is quick at al it is advantageous for the actual
examination use.
Keywords: MCU STC89S52; DS18B20; LED; Digital Thermometer
目 录
第一章 绪论 .......................................................................................................................................................4
1.1 课题背景及来源 ..........................................................................................................................................4
1.2 课题内容及要求 ..........................................................................................................................................4
第二章 系统整体设计 .......................................................................................................................................5
2.1 系统设计方案论证 ....................................................................................................................................5
第三章 系统的硬件选择及设计 .......................................................................................................................6
3.1 主控制器的设计 ..........................................................................................................................................6
3.2 温度采集电路的设计 ..................................................................................................................................6
3.3 温度显示电路的设计 ................................................................................................................................10
第四章 系统的软件设计 .................................................................................................................................12
4.1 概述 ............................................................................................................................................................12
4.2 程序流程图 ................................................................................................................................................12
4.3 控制源程序 ...............................................................................................................................................14
第五章 系统调试 .............................................................................................................................................19
结 论 ...............................................................................................................................................................20
致 谢 ...............................................................................................................................................................21
参考文献 ...........................................................................................................................................................22
第一章 绪论
1.1 课题背景及来源
单片机自 1976 年由 Intel 公司推出 MCS-48 开始,迄今已有三十多年了。由于单片机
集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等一系列优点,目
前已经渗入到人们工作和生活的方方面面,几乎“无处不在,无所不为”。单片机的应用
领域已从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等迅速发展到家用消费产品、办公自动化、
汽车电子、PC 机外围以及网络通讯等广大领域,对各个行业的技术改造和产品更新换代
起着重要的推动作用。
目前,国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式,从集成化向智能化、网络化的方
向飞速发展。
1.2 课题内容及要求
本设计主要介绍了用单片机和数字温度传感器 DS18B20 相结合的方法来实现温度的
采集,以单片机 STC89C52 芯片为核心,辅以温度传感器 DS18B20 和 LED 数码管及必要的
外围电路,构成了一个多功能单片机数字温度计;并且可以通过按键设置上下限报警值,
超过限值是通过 LED 报警。该装置适用于人民的日常生活和工、农业生产的温度测量与报
警,实现对温度的监测。其主要研究内容包括两方面,一是对系统硬件部分的设计,包括
温度采集电路和显示电路;二是对系统软件部分的设计,应用 C 语言实现温度的采集与显
示。
通过对本课题的设计能够熟悉数字温度计的工作原理及过程,了解各功能器件(单片
机、DS18B20、LED)的基本原理与应用,掌握各部分电路的硬件连线与程序编写,最终完
成对数字温度计的总体设计。其具体的要求如下:
1、根据设计要求,选用 STC89C52 单片机为核心器件;
2、温度检测器件采用 DS18B20 数字式温度传感器,利用单总线式连接方式与单片机的串
行接口 P2.2 引脚相连;
3、显示电路采用 4 个 LED 数码管显示器接 P0 口并行显示温度值,数码管由 P3 口(P3.4~
P3.7)选通,动态显示。
第二章 系统整体设计
2.1 系统设计方案论证
2.1.1 方案一
由于本设计实现的是测温电路,首先我们可以使用热敏电阻之类的器件,利用其感温
效应,将其随被测温度变化的电压或电流值采集过来,进行 A/D 转换后,就可以用单片
机进行数据的处理,通过显示电路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。因此,我们引出第二种方案。
2.1.2 方案二
我们可以采用技术成熟、操作简单、精确度高的温度传感器,在此,可以选用数字温
度传感器 DS18B20,根据它的特点和测温原理,很容易就能直接读取被测温度值并进行
转换,这样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,
故在本设计中采用了方案二。
通过 方 案二设计的 温 度计总体 设 计方框图 如 图 2.1 所 示 ,控制器 采 用单片机
STC89C52,温度传感器采用 DS18B20,用 4 位 LED 数码管以串口并行输出方式传送数
据实现温度显示。系统硬件电路图见附录 A。
图 2.1 总体设计方框图
主
控
制
器
LED 显示
报警装置
温
度
传
感
器
单片机复位
时钟振荡
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