DSB数字温度计的设计

单片机原理及应用

课程设计报告书

题目：DS18B20数字温度计的设计

姓名学号：李泽123621046

熊侃123621042

龚元123621038

专业班级：信本一班

指导老师：王耿

设计时间： 2015年6月

一、课题介绍

本设计是一款简单实用的小型数字温度计，所采用的主要元件有传感器

18B20，单片机AT89S52，，四位共阴极数码管一个，电容电阻若干。18B20支持“一线总线”接口，测量温度范围-55°C~+125°C 。在-10~+85°C 范围内,精度为±0.5°C 。18B20的精度较差为± 2°C 。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。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。

本次数字温度计的设计共分为五部分，主控制器，LED 显示部分，传感器部分，复位部分，时钟电路。主控制器即单片机部分，用于存储程序和控制电路；LED 显示部分是指四位共阳极数码管，用来显示温度；传感器部分，即温度传感器，用来采集温度，进行温度转换；复位部分，即复位电路。测量的总过程是，传感器采集到外部环境的温度，并进行转换后传到单片机，经过单片机处理判断后将温度传递到数码管显示。本设计能完成的温度测量范围是-55°C~+128°C ，由于能力有限，不能实现报警功能。

二、方案论证

方案一： 由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，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，这种设计需要用到A/D 转换电路，感温电路比较麻烦。 方案设计框图如下：

方案二：考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，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，故采用了方案二。

三、系统软硬件设计

1、硬件设计

按照系统设计功能的要求，确定系统由3个模块组成：主控制器、测温电路和显示电路。

数字温度计总体电路结构框图所示：

单片机的选择

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。

复位电路设计

单片机系统的复位电路在这里采用的是上电+按钮复位电路形式，其中电阻R采用6.8KΩ的阻值，电容采用电容值为10μ的电解电容。电路图如下：

温度显示电路

DS18B20

AT89C52

主

控

制

器

显示电路

扫描驱动

四位共阳极数码管，能够显示小数和负温度。零下时，第一个数码管显示负号。当温度超过99.9时，四个数码管全部亮。列扫描用P3.0~P3.3口来实现，列驱动用9012三极管。电路图如下：

温度传感器

DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。电路图如下：

系统总电路图如下：

2、软件设计

主要包括主程序、读出温度子程序、温度转换命令子程序、计算温度子程序和现实数据刷新子程序等。

主程序主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20的测量温度值。温度测量每1S进行一次。主流程图如下：

调用显示程序

初始化

1s到？

N Y

Y

N 初次上电

读出温度值

温度计算处

理显示数据

刷新

发温度转换开始命令

读出温度子程序读出温度子程序的主要功能是读出RAM中的9字节。在读出时须进行CRC

计算温度子程序并进行温度值正负的判定。

显示数据刷新子程序显示数据刷新子程序主要是对显示缓冲器中的显示

数据进行刷新操作，当最高数据显示位为0时，将符号显示位移入下一位。

系统所运用的功能介绍：

DS18B20与单片机之间采用串行通信的方式进行数据读写

系统的调试及性能分析：

硬件调试比较简单，首先检查电感的焊接是否正确，然后可用万用表测试或通电检测。

软件调试可以先编写显示程序并进行硬件的正确性检验，然后分别进行主程序、读出温度子程序、温度转换命令子程序、计算温度子程序和现实数据刷新子程序等的编程及调试

由于DS18B20与单片机采用串行数据传送，因此，对DS18B20进行读/写编程时必须严格地保证读/写时序；否则将无法读取测量结果。本程序采用单片机汇编或C语言编写用Keil C51编译器编程调试。

软件调试到能显示温度值，并且在有温度变化时显示温度能改变，就基本完成。

性能测试可用制作的温度机和已有的成品温度计同时进行测量比较。由于DS18B20的精度很高，所以误差指标可以限制在0.5℃以内。另外，-55~+125℃的测温范围使得该温度计完全适合一般的应用场合，其低电压供电特性可做成用电池供电的手持温度计。

四、课程设计体会

本次的课程设计使我们进一步巩固了书本上的知识，做到了学以致用。这是我们第二次自己动手设计的电路，通过系统仿真软件protues和编译软件keil，使我们进一步了解了单片机的设计制作过程，其中最为困难的是软件部分，即编程部分，我们上网找了好多资料，虽然经过自己的修改，但还是有很多功能不能