基于单片机的数字温度计课程设计(硬件)

摘要

本设计以STC89S51单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。温度信号由温度芯片DS18B20采集，并以数字信号的方式传送给单片机。文中介绍了该控制系统的硬件部分，包括：温度检测电路、温度控制电路。单片机通过对信号进行相应处理，从而实现温度控制的目的。文中还着重介绍了软件设计部分，在这里采用模块化结构，主要模块有：数码管显示程序、键盘扫描及按键处理程序、温度信号处理程序、led控制程序。

关键词：STC89S51；单片机；DS18B20；温度芯片；LED

目录

摘要 .............................................................. 目录 ............................................................. I 引言 0

1.设计概述 (1)

1.1 设计目标和要求 (1)

1.2 设计思路 (1)

2.系统方案及硬件设计 (2)

2.1 设计方案 (2)

2.2 方案的硬件总体方框图 (2)

2.3 温度传感器DS18B20测温原理 (3)

2.4 硬件设计 (9)

2.4.1主控制器电路 (9)

(10)

2.4.2复位电路 (10)

2.4.3时钟振荡电路 (10)

2.4.4正相驱动电路 (11)

2.4.5反相驱动电路 (11)

2.4.6显示电路 (12)

2.5软件设计 (12)

3.系统原理图 (14)

4. proteus软件仿真结果 (15)

4.1系统仿真设计 (15)

本设计是在Proteus环境下进行仿真的，仿真所用到的

器件有：单片机AT89C51，DS1820温度传感器，

74LS245芯片，7407芯片，液晶显示器，一些电阻，

电容等。 (15)

4.2仿真结果分析 (15)

5.结论 (16)

6.参考文献 (17)

引言

单片机以其体积小、功能完善、抗干扰能力强、价格低廉等优点而被广泛应用于工业控制、可编程序控制器、通信、家电等领域。89C51系列单片机经过多年的发展，在性能、指令功能、运算速度、控制能力等方面都有很大的提高，已被越来越多的科学工作者所关注。

目前，大学院校相关电子、机电、自动化、计算机等专业都在开设这门课程。单片机课程设计是学生加深理论知识理解、提高实际设计能力的重要环节，从设计电路板，到程序编制与调试，最后完成一个单片机系统的设计，可以使学生体验到成功的快乐。Proteus 虚拟单片机仿真软件可以成功地进行绝大部分的单片机硬件仿真，轻松实现程序功能的展示。

1.设计概述

1.1 设计目标和要求

1.用所学的单片机知识设计制作数字温度计；

2.测温范围是-50℃---100℃；

3.误差小于0.5℃；

4.所测的温度值可以由LCD数码管直接显示；

5.进一步熟悉proteus,protel,word软件的功能和使用方法；

1.2 设计思路

首先确定我们所设计的是一个数字温度计，由单片机、温度传感器以及其他电路共同实现。

根据所要实现的功能，先在proteus软件上仿真。根据所选用的硬件可以将整个软件设计分为若干子程序，有初始化、查询时间、发送指令、读取数据、显示温度等构成，可将以上子程序分别设计，实现各自的功能，再在子程序中调用，就可以实现预期的目标。

在proteus软件里画出相应的电路图，将编写好的程序的编译后的文件下载到proteus电路图的单片机里，进行仿真，对温度传感器设置不同的参数，看是否达到了我们设计所要求的目标，如果不符合要求，需要检查程序算法和硬件连接是否有误。若仿真成

功，就按照电路图焊接硬件。

2.系统方案及硬件设计

2.1 设计方案

采用数字温度芯片DS18B20测量温度，输出信号全数字化。采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS18B20和AT89C51单片机构成的温度测量装置,它直接输出温度的数字信号,也可直接

与计算机连接。采用AT89C51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AT89C51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温度。该系统扩展性非常强。该测温系统电路简单、精确度较高、实现方便、软件设计也比较简单。

2.2 方案的硬件总体方框图

基于增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器AT89C51，温度传感器采用的DS18B20，用四位数码管显示温度。

图2.2.1 硬件总体方框图

2.3 温度传感器DS18B20测温原理

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。

DS18B20的性能特点如下：

（1）独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。

（2）DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网测温；

（3）无须外部器件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内；

（4）可通过数据线供电，电压范围为3.0-5.5Ｖ；

（5）零待机功耗；