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《机电技术》2009年第4期 机电研究及设计制造

基于AT89C51单片机最小系统的数字体温计设计

谢延兴

(福州大学机械工程及自动化学院, 福建 福州 350108)

摘 要: 以AT89C51为核心，采用DS18B20为温度采集模块和四位供阴LED 为显示模块的简易数字体温计。 关键词：单片机 DS18B20 体温计

中图分类号：TH77 TM93 文献标识码：A 文章编号：1672-4801（2009）04-060-02

引言

传统的体温计是由水银制成的，存在测温时间长、读数不便等缺点，不方便人们的使用。此外在最近的一些数字体温计的电路制作中，基本上都是用温度传感器采集温度，再经过放大电路的放大，放大后的电压在接入A/D 转换器变成数字信号，最后才输入微控芯片中，经过微控芯片的处理后再输出显示。这样的系统不仅电路比较复杂，而且成本较高。而本文所用的DS18B20则

是一片集成了温度的采集和A/D 转化为一体的芯片，这样不仅使整个系统简单、而且操作灵活，可编程程度大大的提高。

1 系统的硬件部份

本系统采用AT89C51单片机，其各引脚连线如下图1所示。AT89C51通过P1.0与DS18B20进行单总线通信，启动DS18B20温度采集功能并取出转化后的体温数值。最后将体温值显示在外接在P0口与P2口的四位共阴LED

上。

图1 系统引脚连线图

本系统采用的第二个关键芯片是DS18B20。它与单片机的通信采用的是单总线通信协议，由于本系统的采集电路中只用到了一个DS18B20，所以本文主要只介绍单总线通信中的写时序、读时序和DS18B20的相关命令。

写时序：单片机向DS18B20写入逻辑1或0都至少要60us,并且两次独立的“写时隙”之间至少需要1us 的恢复时间。在写逻辑1时：单片机对总线拉低后再15us 之后，单片机再将其拉高至少45us,此时向DS18B20写入逻辑1，在写逻辑0时，单片机对总线拉低至少保持60us，此时向DS18B20写入逻辑0。相应的C 语言程序为：void

wriite_bit(ucharbitbal1) {P1.0=0;if(bitbal1=1)P1.0=1;

delay(6);P1.0=1;}和相应的时序图（如图2）

。

图2 系统写时序图

机电研究及设计制造 《机电技术》2009年第4期

作者简介：谢延兴（1986年-），男，硕士研究生，研究方向：机电系统控制技术。 读时序：在单片机发出读数据指命后，立刻产生读时序，先将总线拉低至少1us ，DS18B20才开始向总线发送逻辑1或0；如果DS18B20发送的是逻辑1则整个时序为高电平，如果发送的是低电平则单片机必须在前15us 内采集总线的电平状态。读时序至少要60us,在时序结束之后DS18B20会释放总线,其相应的时序图如图3。由于本系统在DS18B20的DQ 引脚与单片机相联的引脚之间没有接上拉电阻，所以相应的C 语言程序为：uchar read_bit(){uchar i,j; P1.0=0;P1.0=1; for

(i=0;i<3;i++);j=P1.0return(j);}

图3 系统读时序图

DS18B20的相关命令如表1。

表1 DS18B20的功能命令

命令 描述 代码 温度转换命令

温度转换

启动温度转换

44H

读SRAM

从SRAM 中读取包括CRC 在内的全部字节

BEH

写SRAM

向SRAM 中的字节2、3、4（TH 、TL 和配

置寄存器）写入数据

4EH

复制SRAM 复制SRAM 中的TH 、TL 和配置寄存器的值到E2PROM 中

48H 回读E2

从E2PROM 中将TH 、TL 和配置寄存器的值回读到SRAM 中

B8H 存储器命令

读电源

读取DS18B20的供电方式

B4H

2 系统的软件设计

系统程序一开始就根据单总线通信的ROM 命令向DS18B20发送跳过读ROM 的命令（CCH ），接着向DS18B20发出启动温度转换命令（44H ），然后在开启定时器0和开中断，接着程序就开始判断时间是否经过0.2ms （即DS18B20的温度采集是否成完），同时在这0.2ms 内，四位共阴LED 显示上次DS18B20所采集的体温值（如果是第一次判断0.2ms 则是不显示任何数值），当0.2ms 过去后，向DS18B20发出读

SRAM 命令（BEH ）并将新的体温数值显示在LED 中。这就是此系统的程序设计思路，其主程序流程框图如图4所示。

图4 主程序流程框图

3 结论

在本文中采用了数字温度传感器模块和简易的LED 显示模块使得整体电路比较简单，成本较低、但是灵敏度高、反应快而且使用安全，可以作为居家用品,便于日常体温测量。它具有很高的实用性和广大市场。