基于单片机的数字温度计设计
基于单片机数字温度计课程设计
基于单片机数字温度计课程设计
基于单片机的数字温度计课程设计是一个非常有趣和实用的项目。
首先，我们需要选择合适的单片机，比如常用的Arduino或者STM32等。
然后，我们需要选择合适的温度传感器，比如LM35或者DS18B20等。
接下来，我们可以按照以下步骤进行课程设计：
1. 硬件设计，首先，我们需要将单片机和温度传感器连接起来，这涉及到电路设计和焊接。
我们需要确保电路连接正确，传感器能
够准确地读取温度，并且单片机能够正确地接收并处理传感器的数据。
2. 软件设计，接下来，我们需要编写单片机的程序，以便能够
读取传感器的数据，并将其转换为数字温度值。
我们可以使用C语
言或者Arduino的编程语言来实现这一步骤。
在程序设计中，需要
考虑到温度的单位转换、数据的精度等问题。
3. 显示设计，我们可以选择合适的显示设备来展示温度数值，
比如数码管、液晶显示屏或者OLED屏幕等。
在设计中，我们需要考
虑到显示的清晰度、易读性以及节能等因素。
4. 功能扩展，除了基本的温度显示功能，我们还可以考虑对数
字温度计进行功能扩展，比如添加报警功能、数据存储功能或者远
程监控功能等，这些功能的添加可以提升数字温度计的实用性和趣
味性。
5. 测试与优化，最后，我们需要对设计的数字温度计进行测试，并不断优化，确保其稳定可靠、准确无误地显示温度。
总的来说，基于单片机的数字温度计课程设计涉及到硬件设计、软件设计、显示设计、功能扩展、测试与优化等多个方面，学生可
以通过这样的课程设计项目，全面提升自己的电子设计和编程能力，同时也能够实现一个实用的数字温度计产品。
基于单片机的数字温度计设计
基于单片机的数字温度计设计第1章引言 (2)1.1课题背景及研究意义 (2)1.2课题设计目的 (2)1.3课题设计主要工作 (3)1.4本文研究内容 (3)第2章开发工具Proteus与Keil (4)2.1 Proteus软件简介 (4)2.2 Keil软件简介 (4)第3章系统概述 (6)3.1设计方案 (6)3.2系统设计原理 (6)3.3系统组成 (7)3.4 DS18B20温度传感器与单片机的接口电路 (8)第4章系统硬件设计 (9)4.1 89C52单片机的介绍 (9)4.2液晶模块简介 (15)4.3 DS18B20介绍 (18)第5章系统软件设计 (23)5.1主程序设计 (23)5.2 DS18B20初始化 (24)5.3仿真结果 (25)结论 (28)附录A 系统整体电路 (29)附录B 全部程序清单 (30)第1章引言1.1课题背景及研究意义随着新技术的不断开发与应用，近年来单片机发展十分迅速，一个以微机应用为主的新技术革命浪潮正在蓬勃兴起，单片机的应用已经渗透到电力、冶金、化工、建材、机械、食品、石油等各个行业。
传统的温度采集方法不仅费时费力，而且精度差，单片机的出现使得温度的采集和数据处理问题能够得到很好的解决。
温度是工业对象中的一个重要的被控参数。
然而所采用的测温元件和测量方法也不相同；产品的工艺不同，控制温度的精度也不相同。
因此对数据采集的精度和采用的控制方法也不相同。
温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。
本设计使用单片机作为核心进行控制。
单片机具有集成度高，通用性好，功能强，特别是体积小，重量轻，耗能低，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便等独特优点，在数字、智能化方面有广泛的用途。
1.2课题设计目的1. 巩固、加深和扩大单片机应用的知识面，提高综合及灵活运用所学知识解决工业控制的能力。
基于单片机的数字温度计的设计
目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract (1)Keywords (1)前言 (1)1 设计简介 (1)1.1设计背景 (1)1.2设计达到的预期目的 (1)2方案论证 (1)2.1测温电路方案设计 (1)2.2显示电路方案设计 (2)2.3方案比较 (3)2.4温度计工作原理 (3)3硬件电路设计 (1)3.1系统电源电路的设计 (1)3.2主板电路 (1)3.2.1单片机 AT89S52芯片介绍 (1)3.2.2 DS18B20温度传感器简介 (5)3.3 温度显示电路 (10)3.3.1 液晶显示器各种图形的显示原理 (11)3.3.2字符型LCD1602简介 (12)4软件设计 (2)4.1 主程序流程图 (2)4.2 读出温度子程序流程图 (3)4.3 温度转换命令子程序流程图 (3)4.4 计算温度子程序流程图 (4)4.5显示数据刷新子程序流程图 (4)5 Proteus仿真调试 (1)5.1 Proteus软件介绍 (1)5.2 Proteus界面介绍 (1)5.3 Keil软件简介 (2)5.4 设计仿真过程 (4)5.4.1 仿真原理图绘制 (4)5.4.2 系统调试 (5)5.4.3开始仿真 (5)6 总结和改进方法 (1)参考文献 (1)致谢 (1)附录1 程序清单 (1)附录2 元器件清单 (8)基于单片机的数字温度计设计摘要：单片机自20世纪70年代问世以来，已广泛的应用在工业自动化、自动检测与控制系统、智能仪器仪表、机电一体化设备、汽车电子、家用电器等各方面。
本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计，用单片机实现水温测量。
传统的温度检测大多以热敏电阻为温度传感器，但热敏电阻的可靠性差，测量温度准确率低，而且必须经过专门的接口电路转换成数字信号才能由单片机进行处理。
本次采用DS18B20数字温度传感器来实现基于AT89S52单片机的数字温度计的设计，用LCD1602液晶显示以串口传送数据,实现温度显示,单片机能独立对温度进行检测、控制，能准确达到要求。
基于51单片机的数字温度计
引言：数字温度计是一种基于51单片机的温度测量装置，它通过传感器感知环境的温度，并使用单片机将温度值转换为数字形式，并显示在液晶屏上。
本文将详细介绍数字温度计的设计原理、硬件连接、软件编程以及应用领域。
概述：数字温度计基于51单片机的设计理念，其基本原理是通过传感器将温度转换为电信号，然后通过ADC(模数转换器)将电信号转换为数字信号，最后使用单片机将数字信号转换为温度值。
同时，数字温度计还将温度值显示在液晶屏上，方便用户直观地了解环境温度。
正文内容：1. 硬件连接：1.1 使用温度传感器感知环境温度：常用的温度传感器有NTC热敏电阻和DS18B20数字温度传感器。
通过将传感器连接到51单片机的引脚上，可以实现对环境温度的感知。
1.2 连接ADC进行模数转换：ADC是将模拟信号转换为数字信号的关键部件。
通过将51单片机的引脚连接到ADC芯片的输入端，可以将模拟的温度信号转换为数字信号。
1.3 连接液晶屏显示温度值：通过将51单片机的引脚连接到液晶屏的控制引脚和数据引脚，可以将温度值以数字形式显示在液晶屏上。
2. 软件编程：2.1 初始化引脚和ADC：在软件编程中，需要初始化51单片机的引脚设置和ADC的工作模式。
通过设置引脚为输入或输出，以及设置ADC的参考电压和工作模式，可以确保硬件正常工作。
2.2 温度测量算法：根据传感器的工作原理和电压-温度特性曲线，可以编写相应的算法将ADC测得的电压值转换为温度值。
例如，对于NTC热敏电阻，可以使用Steinhart-Hart公式进行温度计算。
2.3 温度值显示：将温度值以数字形式显示在液晶屏上。
通过设置液晶屏的控制引脚和数据引脚，可以控制液晶屏的显示内容，并将温度值以数字形式显示在屏幕上。
3. 基于51单片机的数字温度计应用：3.1 家庭温度监测：数字温度计可以安装在家庭中的不同区域，实时监测室内温度，并通过数字显示提供直观的温度信息。
这对于家庭的舒适性和节能都有重要意义。
基于AT89C51单片机的温度计设计
引言概述:AT89C51单片机是一种常用的单片机型号，广泛应用于各种数字电子设备中。
本文将基于AT89C51单片机，设计一款温度计，用于测量环境温度。
通过该设计，可以实时监测环境温度，并将温度值以数字形式显示在屏幕上，提供给用户参考。
正文内容:1. 硬件设计1.1 传感器选择首先，需要选择适合的传感器来测量环境温度。
常见的温度传感器有热敏电阻、温度传感器模块等。
在本设计中，选择了DS18B20温度传感器模块，该传感器具有精度高、体积小等特点，适合本温度计的设计需求。
1.2 电路连接在硬件设计中，需要将DS18B20温度传感器模块与AT89C51单片机相连。
具体步骤如下：1) 将DS18B20传感器的VCC引脚连接至单片机的VCC引脚，将GND引脚连接至单片机的GND引脚，将DQ引脚连接至单片机的P1口，通过电阻和电容设置硬件复位电路。
2) 设置单片机的相应引脚为输入或输出引脚，使其与传感器的引脚相对应，并根据需要设置引脚的电平状态。
3) 根据DS18B20传感器的通信协议，使用单片机的串口通信功能与传感器进行通信，获取温度值。
2. 软件设计2.1 程序框架在软件设计中，需要设计相应的程序框架，以实现温度的测量与显示。
整体的程序框架如下：1) 初始化单片机的串口通信功能，设置波特率等参数。
2) 初始化DS18B20传感器，包括设定分辨率、温度精度等参数。
3) 循环读取传感器的温度数值，并进行必要的温度转换处理。
4) 将处理好的温度数值通过单片机的数码管显示出来。
2.2 温度转换在软件设计中，需要对从传感器获取的温度数值进行转换处理，以得到真实的温度值。
具体的转换公式如下：1) 首先，读取传感器内部存储器中的原始温度数据。
2) 根据DS18B20传感器的配置，进行温度计算。
3) 最后，将计算得到的温度值转换为摄氏度或华氏度，并存储到相应的变量中，以便后续显示。
3. 测试与调试在进行实际应用之前，需要对设计的温度计进行测试与调试，确保其功能正常。
基于单片机的数字温度计的设计
摘要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。
本设计分为硬件设计和软件设计。
硬件系统由3个模块组成：主控制器、测温电路和显示电路。
软件系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，温度转换命令子程序，计算温度子程序，显示数据刷新子程序等。
单片机AT89C51具有功能强，体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便等特点。
所以在本设计中采用单片机AT89C51作为控制器来控制电路。
测温传感器使用 DS18B20，因为传感器DS18B20具有读数方便，测温范围广，测温准确。
用4位LED数码管以串口传送数据,实现温度显示。
关键词：单片机AT89C51、DS18B20传感器、4位共阳极LED数码显示管。
AbstractWith the constant improvement of people's living standard, it is undoubtedly one of the goals which people pursue that the one-chip computer controls, the convenience that it brings to somebody can't be denied either, among them the digital thermometer is a typical examp .But the requirements to it of people are higher and higher, want working for modern, scientific research, life, offering the better facilities more conveniently to need starting with counting the one-chipOriginally design digital thermometers recommended to compare with traditional thermometer, convenient to have reading, it is warm and in extensive range to examine, it is warm and accurate to examineOriginally design and is divided into hardware designing and software design. The hardware system is made up of 3 pieces of module: Master controller, examining the warm circuit and revealing the circuit. The software system procedure mainly includes the main program, reads the temperature subprogram, temperature changes the order subprogram, accounting temperature subprogram.The one-chip computer AT89C51 has strong, small functions, low power dissipation, the price is cheap, it is reliable to work, characteristic easy to use. So control circuit adopts the one-chip computerExamine the warm transducer and use DS18B20, because the transducer DS18B20 has reading convenient, it is warm and in extensive range to examine, Realize temperature reveals.Keyword: One-chip computer AT89C51, DS18B20 transducer, 4 positive pole LED number reveal, in charge of together。
基于单片机的数字温度计设计
目录1. 设计目的与要求 (1)1.1设计要求 (1)1.2设计思路简述 (1)1.3整体结构框图 (1)2.系统硬件设计 (2)2.1单片机最小系统模块 (2)2.1 单片机AT89C51 (2)2.1.2 晶振电路 (3)2.1.3 复位电路 (3)2.3温度传感器DS18B20模块 (4)2.3.1结构特点 (4)2.3.2引脚说明 (5)2.4LED数码管模块 (5)2.4.1工作原理 (5)2.4.2显示方式 (6)3.系统软件设计 (7)3.1主程序流程图 (7)3.2数据采集电路流程图 (8)3.3显示电路流程图 (9)4.系统仿真与调试 (10)参考文献 (11)附录 (12)1.设计目的与要求利用本学期学习的单片机知识完成一个单片机的设计并且进行仿真实现其功能，从而达到对单片机软硬件的进一步理解以及掌握相关传感器的原理以及使用方法，获得一定的实践经验，培养相互协作，理论与实践相结合，提过发现问题并且解决问题的能力。
1.1设计要求实时显示温度环境，四位数码管显示,3位整数，1位小数。
温度范围-55-127度。
1.2设计思路简述本设计使用DS18B20温度传感器，AT89C51单片机作为主控制器，结合反相驱动IC和共阳极4位数码管实现一个能够显示具体温度的数字温度计。
1.3整体结构框图基于单片机数字温度计的设计主要包括三大模块，分别为主控电路单片机AT89C51模块、数据采集电路温度传感器DS18B20模块和显示电路LED数码管模块。
整体结构如错误！未找到引用源。
所示图表 1.1整体结构框图2.系统硬件设计2.1单片机最小系统模块2.1 单片机AT89C511、AT89C51标准功能4k字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。
同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。
基于单片机的数字温度计设计_毕业设计论文 精品
基于单片机的数字温度计设计摘要在日常生活及工业生产过程中，经常要用到温度的检测及控制，温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数之一。
传统的测温元件有热电偶和二电阻。
而热电偶和热电阻测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，这些方法相对比较复杂，需要比较多的外部硬件支持。
我们用一种相对比较简单的方式来测量。
我们采用美国DALLAS半导体公司继DS18B20之后推出的一种改进型智能温度传感器DS18B20作为检测元件，温度范围为-55~125℃，最高分辨率可达0.0625℃。
DS18B20可以直接读出北侧温度值，而且采用三线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点。
本文介绍一种基于AT89C52单片机的一种温度测量及报警电路，该电路采用DS18B20作为温度监测元件，测量范围0℃~+100℃，使用LCD模块显示，能设置温度报警上下限。
正文着重给出了软硬件系统的各部分电路，介绍了集成温度传感器DS18B20的原理，AT89C52单片机功能和应用。
该电路设计新颖、功能强大、结构简单。
关键词：温度测量，AT89C52，DS18B20，系统仿真Design of Digital Thermometer Based on SCMABSTRACTIn daily life and industrial production process, often used in the detection and control of temperature, temperature is the production process and scientific experiments in general and one of the important physical parameter. Traditional thermocouple and temperature components are the second resistor. The thermocouple and thermal resistance are generally measured voltage, and then replaced by the corresponding temperature, these methods are relatively complex, requiring a relatively large number of external hardware support. We use a relatively simple way to measure. We use the United States following DALLAS Semiconductor DS1820 improved after the introduction of a smart temperature sensor DS18B20 as the detection element, a temperature range of -55℃~125℃, up to a maximum resolution of 0.0625℃. DS18B20 can be directly read out the temperature on the north side, and three-wire system with single-chip connected to a decrease of the external hardware circuit, with low-cost and easy use. The introduction of a cost-based AT89C52 SCM a temperature measurement circuits, the circuits used DS18B20 high-precision temperature sensor, measuring scope 0℃~+100℃, can set the warning limitation, the use of seven segments LCD that can be display the current temperature. The paper focuses on providing a software and hardware system components circuit, introduced the theory of DS18B20, the functions and applications of AT89C52 .This circuit design innovative, powerful, can be expansionary strong.KEY WORDS: Temperature measurement，AT89C52，DS18B20，System simulation目录前言 (1)第1章绪论 (2)1.1 设计背景 (2)1.1.1 温度计的介绍 (2)1.1.2 温度传感器的发展状况 (3)1.2 选题的目的和意义 (4)1.2.1 选题的目的 (4)1.2.2 选题的意义 (4)第2章系统概述 (5)2.1 设计方案的选择 (5)2.1.1 方案一 (5)2.1.2 方案二 (6)2.2 系统设计原理 (6)第3章系统硬件的设计 (8)3.1 AT89C52的介绍 (8)3.2 DS18B20的介绍 (11)3.2.1 DS18B20的引脚排列 (11)3.2.2 DS18B20内部结构 (12)3.2.3 DS18B20的测温原理 (16)3.2.4 DS18B20使用的注意事项 (17)3.3 数字温度计电路设计 (18)3.3.1 数字温度计原理图 (18)3.3.2 时钟电路的设计 (18)3.3.3 复位电路的设计 (19)3.3.4 接口电路的设计 (20)3.3.5 显示电路的设计 (20)3.3.6 报警电路的设计 (23)第4章系统软件的设计 (24)4.1软件Proteus与Keil (24)4.1.1 Proteus软件 (24)4.1.2 Keil软件 (27)4.2 系统主程序 (29)4.2.1 主程序 (29)4.2.2 DS18B20初始化 (30)4.2.3 温度转换命令子程序 (30)4.2.4 温度数据的计算处理方法 (31)4.3 源程序 (31)第5章仿真 (32)5.1 仿真结果 (32)结论 (34)谢辞 (35)参考文献 (36)附录 (37)外文资料翻译 (47)前言随着科技的不断发展，现代社会对各种信息参数的准确度和精确度的要求都有了几何级的增长，而如何准确迅速的获得这些参数就需要受制于现代信息基础的发展水平。
基于单片机的数字温度计的设计
第1章绪论第1章绪论1.1课题背景温度是表征物体冷热程度的物理量,与人们的生活密切相关。
在工农业生产和科学研究中,温度的测量和控制有着非常重要和广泛的应用。
温度测量系统的传统方法是使用模拟温度传感器和信号处理电路相组合,测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，其缺点是需要较多的外部硬件支持，硬件电路复杂，软件调试也复杂，制作成本较高，并且极易受干扰，精度也不高。
目前国际上新型温度传感器正向数字式、智能化、网络化的方向飞速发展。
本文介绍的测温系统就是使用了基于单片机的可编程数字温度传感器DS18B20。
DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后推出的一种改进型智能温度传感器，该传感器采用“一线总线”结构，具有简洁且经济的特点，可使用户轻松地组建传感器网络，从而为测温系统的构建引入全新的概念。
它将温度传感、A/D转换、寄存器、接口电路集成于一个芯片中,且具有直接数字输出功能。
DS18B2O适合于恶劣环境的现场温度测量，如环境控制设备或过程控制、测温类消费电子产品等。
它工作在3～5.5V的电压范围，采用多种封装方式，从而使系统设计更灵活、方便，设定分辨率及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。
DS18B20可以直接读出被测温度值，而且采用3线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点。
将其与单片机结合实现的测温系统, 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，主要用于对测温要求比较准确的场所，或科研实验室使用。
该设计控制器使用的单片机为AT89C51，测温传感器使用DS18B20，用4位共阳极LED 数码管实现温度显示，能使系统成本低、抗干扰能力强,易于使用。
1.2本文的主要内容（1）简要介绍数字温度计的功能特点（2）简要介绍单片机的概况及应用（3）详细介绍了数字温度传感器DS18B20基本特点、特征（4）重点介绍了单片机与外界设备的连接及软件设计（5）重点介绍用Proteus实现的仿真河北师范大学职技学院学士学位论文第2章单片机概述单片机就是将计算机的中央处理器(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、定时器/计数器和多种输入/输出接口(I/O)以及相互连接的总线(BUS)等集成在一块芯片上，形成芯片级的计算机，又叫单片微型计算机或微控制器。
基于单片机的数字温度计设计
基于单片机的数字温度计设计
基于单片机的数字温度计设计可以包括以下几个步骤：
1. 选择合适的单片机：根据项目需求选择一款适合的单片机，常用的有8051、PIC、AVR等。
2. 温度传感器的选择：选择一款合适的温度传感器，如
DS18B20、LM35等。
这些传感器通常具有数字接口，方便与单片机通信。
3. 连接和布线：根据传感器和单片机的接口要求，进行连接和布线。
通常需要连接传感器的电源、地线和数据线。
如果需要更长的传输距离，可以考虑使用一些传感器扩展模块，如
DS18B20模块。
4. 编程：使用单片机编程语言，如C语言，编写代码来实现与传感器的通信和温度的测量。
通常需要使用单片机提供的GPIO口或者串口来与传感器进行数据交互，读取传感器输出的数字温度值，并将其转换为实际温度。
5. 显示和输出：根据项目要求，选择合适的显示设备来展示温度数值，如液晶显示屏、数码管等。
可以通过单片机的IO口来控制显示设备的输入。
同时，还可以根据需要选择合适的输出设备，如蜂鸣器、继电器等，实现温度超过或低于设定阈值时的报警或控制功能。
6. 测试和优化：完成代码编写和硬件连接后，进行测试，确保
温度计能够准确测量温度，并进行必要的优化和调试。
总结：
基于单片机的数字温度计设计主要涉及选择单片机、传感器、连线布局、编程、显示和输出设备的选择与控制，以及测试和优化。
通过以上步骤，可以实现一个简单的数字温度计。
基于单片机的数字温度计设计
1．设计任务与要求本课题的研究方法是利用单片机和数字温度传感器DS18B20设计一台数字温度计。
单片机作为主控制器，数字温度传感器DS18B20作为测温元件，传感器DS18B20可以读取被测量温度值，进行转换，从而用4位共阳极LED数码管来显示转换后的温度值，可以设定温度的上下限报警功能，实现报警提示。
2.系统的总体设计方案本设计将利用DS18B20智能温度传感器和单片机小系统，设计一个数字温度采集系统。
并设计一个人机接口电路：键盘采用独立按键（功能自定义），显示器采用共阴极4位LED显示。
系统的总体设计方案框图如图2.1所示图2.1 系统的总体设计方案框图3.硬件设计本设计采用的是AT89C52单片机为核心的数字温度计，包含了利用温度传感器DS18B20的测温电路、外接键盘、显示电路、报警电路、复位电路和晶振电路。
以DS18B20为主要测温元件进行实时监控温度值。
以4位数码管为显示器件，利用单片机的P0口和电阻排来驱动4位数码管的显示；利用单片机的P1.7来驱动温度传感器DS18B20测温；报警电路利用三极管放大作用驱动报警器报警；按键是利用单片机的P1口和上拉电阻来驱动工作3.1复位电路设计复位电路有上电自动复位和按键手动复位两种方式。
上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的，只要电源VCC的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。
按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。
其中，按键电平复位是通过使复位端经电阻与VCC电源接通而实现的，而按键脉冲复位则是利用RC微分电路产生的正脉冲来实现的。
本系统的复位电路采用上电复位方式。
复位电路图如图3.1所示：3.2 晶振电路图3.1 复位电路图设计图3.2 晶振电路图3.3 DS18B20芯片简介DS18B20主要由4部分组成：64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。
DS18B20外形及管脚排列如图3.8和表3-3所示[5]。
基于51单片机的数字温度计设计
基于51单片机的数字温度计设计数字温度计是一种广泛使用的电子测量设备，通过传感器将温度转化为数字信号，并显示出来。
本文将介绍基于51单片机的数字温度计的设计。
该设计将使得使用者能够准确、方便地测量温度，并实时显示在液晶显示屏上。
1. 硬件设计：- 传感器选择：在设计数字温度计时，我们可以选择使用NTC（负温度系数）热敏电阻或者DS18B20数字温度传感器作为温度传感器。
这里我们选择DS18B20。
- 信号转换：DS18B20传感器是一种数字传感器，需要通过单总线协议与51单片机进行通信。
因此，我们需要使用DS18B20专用的驱动电路，将模拟信号转换为数字信号。
- 51单片机的选择：根据设计要求选择合适的51单片机，如STC89C52、AT89S52等型号。
单片机应具备足够的IO口来与传感器和液晶显示屏进行通信，并具备足够的计算和存储能力。
- 显示屏选择：为了实时显示温度，我们可以选择使用1602型字符液晶显示屏。
该显示屏能够显示2行16个字符，足够满足我们的需求。
通过与51单片机的IO口连接，我们可以将温度数据显示在屏幕上。
2. 软件设计：- 采集温度数据：通过51单片机与DS18B20传感器进行通信，采集传感器传输的数字温度数据。
通过解析传感器发送的数据，我们可以获得当前的温度数值。
- 数据处理：获得温度数据后，我们需要对其进行处理。
例如，可以进行单位转换，从摄氏度到华氏度或者开尔文度。
同时，根据用户需求，我们还可以对数据进行滤波、校准等处理。
- 显示数据：通过与液晶显示屏的连接，我们可以将温度数据显示在屏幕上。
可以使用51单片机内部的LCD模块库来控制液晶显示屏，显示温度数据以及相应的单位信息。
- 用户交互：可以设置一些按键，通过与51单片机的IO口连接，来实现用户与数字温度计的交互。
例如，可以设置一个按钮来进行温度单位的切换，或者设置一个按钮来启动数据保存等功能。
3. 功能拓展：- 数据存储：除了实时显示当前温度，我们还可以考虑增加数据存储功能。
基于单片机的数字温度计设计
高 新 技 术7科技资讯 S CI EN CE & T EC HNO LO GY I NF OR MA TI ON 控制温度精度高、实现功能强、体积较小、价格低廉,简单且灵活等已成为单片机对温度控制的优点,达到了对工艺的要求。
本文采用直接进行温度采集与显示的温度传感器DS18B20,结合AT89S51单片机设计一个带有温度测试及报警的数字温度计,其报警温度上下限可设置[2]。
1 系统设计原理利用可直接读取被测温度值的DS18B20温度传感器,将模拟温度值转换为数字值后用单片机进行数据处理,通过与设置的温度报警上下限比较,如果超过温限度则报警,同时将处理后的数据送到LED中显示。
系统组成：本文数字温度控制系统是以80C51单片机为核心设计的,系统硬件电路:传感器数据采集模块电路,温度显示模块电路,报警温度上下限调整模块电路,单片机等[3]。
2 系统硬件设计系统大体框图包括:主控制器模块、单片机的复位、报警按键设置模块、时钟振荡电路、L E D 显示模块、温度传感器模块,如图1所示。
2.1主控制器AT89C5单片机低电压供电,且两个端口就能满足电路系统的设计。
2.2显示电路本文采用L E D 液晶显示,串口显示,只利用P3口的发送和接收(RXD,TXD)输出段码。
采用74LS164型号数码管清晰的显示。
2.3温度传感器温度传感器采用便于单片机处理及控制、输出信号全数字化的DS18B20,它采用单总线数据传输,可与计算机直接连接。
利用用A T 89S 51单片机控制温度传感器DS18B20,让其实时进行温度检测并且显示输出,快速的测量环境的温度,上下限的报警温度可根据需要设定。
接收的数据通过MAX232芯片与串口RS 232进行通信,方便采集、整理温度数据[6～7]。
基于单片机的数字温度计设计①李腾伟 陈昊 孟宇然(沈阳理工大学信息科学与工程学院 辽宁沈阳 110159)摘 要:温度控制作为最常见的被控参数应用在工农业生产过程中已成为必不可少的因素。
基于51单片机数字温度计的设计与实现
基于51单片机数字温度计的设计与实现数字温度计是一种能够测量环境温度并显示数值的设备。
基于51单片机的数字温度计设计与实现是指利用51单片机作为核心，结合温度传感器和其他辅助电路，实现一个能够测量温度并通过数码管显示温度数值的系统。
本文将从硬件设计和软件实现两个方面介绍基于51单片机数字温度计的具体设计与实现过程。
一、硬件设计1. 温度传感器选取在设计数字温度计时，首先需要选取合适的温度传感器。
市面上常用的温度传感器有热敏电阻、功率型温度传感器（如PT100）、数字温度传感器（如DS18B20）等。
根据设计需求和成本考虑，我们选择使用DS18B20数字温度传感器。
2. 电路设计基于51单片机的数字温度计的电路设计主要包括单片机与温度传感器的连接、数码管显示电路和电源电路。
（1）单片机与温度传感器的连接在电路中将51单片机与DS18B20数字温度传感器相连接，可采用一线总线的方式。
通过引脚的连接，实现单片机对温度传感器的读取控制。
（2）数码管显示电路为了能够显示温度数值，我们需要设计一个数码管显示电路。
根据温度传感器测得的温度值，通过数字转换和数码管驱动，将温度数值显示在数码管上。
（3）电源电路电源电路采用稳压电源设计，保证整个系统的稳定供电。
根据实际需求选择合适的电源电压，并添加滤波电容和稳压芯片，以稳定电源输出。
3. PCB设计根据电路设计的原理图，进行PCB设计。
根据电路元件的布局和连线的走向，绘制PCB板的线路、元件和连接之间。
二、软件实现1. 单片机的编程语言选择对于基于51单片机的数字温度计的软件实现，我们可以选择汇编语言或者C语言进行编程。
汇编语言的效率高，但编写难度大；C语言的可读性好，开发效率高。
根据实际情况，我们选择使用C语言进行编程。
2. 温度传感器数据获取利用单片机的IO口与温度传感器相连，通过一线总线协议进行数据的读取。
根据温度传感器的通信规则，编写相应的代码实现数据的读取。
基于单片机的数字温度计的设计
温度是否超过
N
上限值？
Y
温度是否高出 30摄氏度？
Y
改变状态显示并且报 警，驱动电机降温
返回
N
发出警告， 改变环境状
态显示
仿真结果与误差分析
与差理 报小论 警，值 的对与 影高实 响温际 不时值 大温在
度高 的温 测时 量误
结论
分析了传统温度计与数字温度计的不同，了解了 铂电阻的特性及测温原理
子程序
初始化
K3键是否按
Y
下？
本设计使用LCD 液晶显示器来实
N 显示固定字符
时显示温度计所 测温度及环境状
实时显示温度
态信息
显示环境状态 信息
显示温度上限
返回
按键显示程序
辅助功能 开始 子程序 初始化
本设计除了能
实现测温功能 外，还可以实 现报警功能， 在超高温时驱 动降温系统电 机。其程序流 程图如下：
基于单片机的数字 温度计的设计
提纲
一、研究背景与意义 二、设计主要安排 三、系统硬件设计 四、软件设计的程序流程 五、仿真结果与误差分析 六、结论
研究背景与意义
数字温度计的意义： 温度是工业生产和科学研究的重要参量之 一，温度的测量是个“永恒”的话题，覆 盖范围广泛。数字温度计可以利用在很多 领域，在一些人不能直接进入的场所，利 用单片机控制的数字温度计，可以设置并 控制其中的温度。
系统基本方框图
LED
单片机复位
显 示
主
报警按键设置
控 制
器
温
度
传
感
时钟振荡
器
系统简化电路
恒流源桥式测温电路
主程序流程图 开始
主程序的主要功能是将每个 子模块程序组织起来成为一 个整体
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毕业设计任务书毕业设计题目：数字温度计设计题目类型工程设计题目来源学生自选课题毕业设计时间从至毕业设计内容要求：测温范围-55ºC至150ºC，明亮显示。
能显示出测量温度值。
能够对超出最高温度进行报警.主要介绍了一个基于89S52单片机的测温系统，详细描述了利用数字温度传感器DS18B20开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行了介绍,该系统用四位数码管可以方便的实现实现温度显示，并可根据需要任意设定上下限报警温度， DS18B20与AT89S52结合实现最简温度检测系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。
2.主要参考资料[1]刘修文主编.新编电子控制电路.北京:机械工业出版社,2006[2]黄贤武编著.传感器原理与应用.桂林:高等教育出版社,2007[3]刘瑄编著.单片机有效值转换器. 机械工业出版社,2008[4]刘军编著.单片机原理与接口技术.华东理工大学[5]沈德金陈粤初《单片机接口电路与应用程序实例》北京航天航空大学出版社目录第一章、引言 4第二章、系统方案论证与比较 52.1、方案一 (5)2.2、方案二 62.3、整机电路分析 (7)第三章、硬件设计电路 83.1、元器件选择 (8)3.1．1、单片机选择 (8)3.1．2、温度传感器选择 (8)3.2、温度检测电路 (10)3.3、温度报警电路 (11)第四章、软件设计 124.1、概述 (12)4.2、主程序模块 (12)4.3、各模块流程设计 (13)4.3．1、温度检测流程 (13)4.3．2、报警模块流程 (15)第五章、软硬件综合调试16第六章、总结和体会18第七章、致谢19第一章引言随着科技的不断发展，现代社会对各种信息参数的准确度和精确度的要求都有了几何级的增长，而如何准确而又迅速的获得这些参数就需要受制于现代信息基础的发展水平。
在三大信息信息采集(即传感器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)中，传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器技术，在我国各领域已经引用的非常广泛，可以说是渗透到社会的每一个领域，人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。
测量温度的关键是温度传感器，温度传感器的发展经历了三个发展阶段：①传统的分立式温度传感器②模拟集成温度传感器③智能集成温度传感器。
在当今信息化时代展过程中，各种信息的感知、采集、转换、传输和处理的功能器件已经成为各个应用领域中不可缺少的重要技术工具。
传感器是信息采集系统的首要部件，是实现现代化测量和自动控制的主要环节，是现代信息产业的源头，又是信息社会赖以存在和发展的物质与技术基础。
可见理解和撑握传感器的知识与技术有着其极重要的意义。
传感器知识面广，如果在实践技能的锻炼上下功夫，单凭课堂理论课学习，势必出现理论与实践脱节的局面。
任随书本上把单片机技术介绍得多么重要、多么实用多么好用，同学们仍然会感到那只是空中楼阁，离自己十分遥远，或者会感到对它失去兴趣，或者会感到它高深莫测无从下手，这些情况都会令课堂教学的效果大打折扣。
本次设计的目的就是让我们在理论学习的基础上，通过完成一个传感品器件的设计，使我们学生不但能够将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来，而且能够对电子电路、电子元器件、印制电路板等方面的知识进一步加深认识，同时在软件编程、排版调试、焊接技术、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高。
第二章系统方案论证与比较该系统主要由温度测量和数据采集两部分电路组成，实现的方法有很多种，下面将列出两种在日常生活中和工农业生产中经常用到的实现方案。
2.1 方案一采用热电偶温差电路测温，温度检测部分可以使用低温热偶，热电偶由两个焊接在一起的异金属导线所组成（热电偶的构成如图 3.1），热电偶产生的热电势由两种金属的接触电势和单一导体的温差电势组成。
通过将参考结点保持在已知温度并测量该电压，便可推断出检测结点的温度。
数据采集部分则使用带有A/D 通道的单片机，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。
热电偶的优点是工作温度范围非常宽，且体积小，但是它们也存在着输出电压小、容易遭受来自导线环路的噪声影响以及漂移较高的缺点，并且这种设计需要用到A/D 转换电路，感温电路比较麻烦。
图 2.1热电偶电路图系统主要包括对A/D0809 的数据采集，自动手动工作方式检测，温度的显示等，这几项功能的信号通过输入输出电路经单片机处理。
还有复位电路，晶振电路，启动电路等。
故现场输入硬件有手动复位键、A/D 转换芯片，处理芯片为51 芯片，执行机构有4 位数码管、报警器等。
系统框图如 3.2所示：图 2.2热电偶温差电路测温系统框图2.2、方案二采用数字温度芯片DS18B20 测量温度，输出信号全数字化。
便于单片机处理及控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。
且该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，此元件线形较好。
在0—100 摄氏度时，最大线形偏差小于1 摄氏度。
DS18B20 的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS18B20和微控制器AT89S52构成的温度测量装置,它直接输出温度的数字信号,可直接与计算机连接。
这样,测温系统的结构就比较简单,体积也不大。
采用52 单片机控制，软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制，而且体积小，硬件实现简单，安装方便。
该系统利用AT89S52芯片控制温度传感器DS18B20进行实时温度检测并显示，能够实现快速测量环境温度，并可以根据需要设定上下限报警温度。
该系统扩展性非常强，它可以在设计中加入时钟芯片DS1302以获取时间数据，在数据处理同时显示时间，并可以利用AT24C16芯片作为存储器件，以此来对某些时间点的温度数据进行存储，利用键盘来进行调时和温度查询，获得的数据可以通过MAX232芯片与计算机的RS232接口进行串口通信，方便的采集和整理时间温度数据。
系统框图如图 3.3所示图 3.3 DS18B20温度测温系统框图从以上两种方案，容易看出方案一的测温装置可测温度范围宽、体积小，但是线性误差较大。
方案二的测温装置电路简单、精确度较高、实现方便、软件设计也比较简单，故本次设计采用了方案二。
2.3整机电路分析图3.4 设计方框本系统采用单片机作为微控制器，分为四个模块（如上图2.3）：测温电路,数码管显示,报警电路,复位电路。
单片机I/O口资源的利用：P1口作为数码管控制端输入，P2口作为测温电路测量温度值的输入，P0口（已外接了上拉电阻）作为数码管显示输出，P2.7接蜂鸣器,P2.4接温度传感器DS18B20。
采用12MHZ晶振。
电源采用5V为单片机，LED，蜂鸣器供电。
主要技术指标：准确度达微秒级，以市电220V50HZ为输入电源，工作温度-10℃~60℃。
该电路经过设计分析，绘图，制板、焊接、仿真调试等工作后温度计成形。
第三章硬件设计电路3.1 元器件选择3.1．1 单片机选择对于单片机的选择，可以考虑使用8031与8052系列，由于8031没有内部RAM，系统又需要大量内存存储数据，因而不适用。
AT89S52 是美国ATMEL 公司生产的低功耗，高性能CMOS8 位单片机，片内含4kbytes 的可编程的Flash 只读程序存储器,兼容标准8051 指令系统及引脚。
它集Flash 程序存储器既可在线编程（ISP），也可用传统方法进行编程，所以低价位AT89S52单片机可为提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域，对于简单的测温系统已经足够。
单片机AT89S52 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。
3.1.2 温度传感器选择DALLAS 最新单线数字温度传感器DS18B20是一种新型的“一线器件”，其体积更小、更适用于多种场合、且适用电压更宽、更经济。
DALLAS 半导体公司的数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。
温度测量范围为-55～+125 摄氏度，可编程为9位～12 位转换精度，测温分辨率可达0.0625摄氏度，分辨率设定参数以及用户设定的报警温度存储在EEPROM 中，掉电后依然保存。
被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出；其工作电源既可以在远端引入，也可以采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可以并联到3 根或2 根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20 通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。
因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。
DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。
DS18B20的管脚排列、各种封装形式，DQ 为数据输入/输出引脚。
开漏单总线接口引脚。
当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源；GND为地信号；VDD为可选择的VDD引脚。
当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。
、3.2 温度检测电路DS18B20 最大的特点是单总线数据传输方式，DS18B20 的数据I/O 均由同一条线来完成。
DS18B20 的电源供电方式有2 种: 外部供电方式和寄生电源方式。
工作于寄生电源方式时, VDD 和GND 均接地, 他在需要远程温度探测和空间受限的场合特别有用, 原理是当1 W ire 总线的信号线DQ 为高电平时, 窃取信号能量给DS18B20 供电, 同时一部分能量给内部电容充电, 当DQ为低电平时释放能量为DS18B20 供电。
但寄生电源方式需要强上拉电路, 软件控制变得复杂(特别是在完成温度转换和拷贝数据到E2PROM 时) , 同时芯片的性能也有所降低。
因此, 在条件允许的场合, 尽量采用外供电方式。
无论是内部寄生电源还是外部供电，I/O口线要接5KΩ左右的上拉电。
在这里采用前者方式供电。
DS18B20与芯片连接电路如图3.2所示：图3.2 DS18B20与单片机的连接外部电源供电方式是DS18B20最佳的工作方式，工作稳定可靠，抗干扰能力强，而且电路也比较简单，可以开发出稳定可靠的多点温度监控系统。
在开发中使用外部电源供电方式，毕竟比寄生电源方式只多接一根VCC引线。