基于DS18B20的数字温度计的设计

[关键词]数字温度计;单片机;软件设计

本论文介绍了以单片机为主要控制器件,以DS18B20为温度传感器的新型数字温度计。硬件电路主要包括主控制器,测温电路和显示电路。主控制器采用单片机AT89S51,温度传感器采用DS18B20,本数字温度计减少了外部的硬件电路,具有低成本和易使用的特点。

一、引言

近年来单片机的发展十分迅速,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。在日常生活及工农业生产中经常要用到温度的检测及控制,传统的测温元件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需要较多的外部硬件支持,硬件电路复杂,制作成本高,这里设计的温度计具有低成本、易使用、电路简单等特点。主控制器选用AT89S51单片机,温度采集电路选用数字温度传感器DS18B20,采用LED数码管进行显示。通过温度传感器采集温度,经单片机内部进行处理后直接送入显示电路显示温度值,温度范围在0℃～100℃,精度为0.2℃。

二、硬件电路设计

1.单片机的选择。AT89S51是一种低功耗,高性能且系统内带有8KB可编程Flash存储器的8位CMOS微处理器,它是一种高灵活性,花费有限资源就可产生许多嵌入式控制应用系统的高性能微处理器,因此,本设计采用AT89S51单片机。

2.单片机最小系统。首先要将AT89S51的9脚RST端接一个复位开关,然后接到电源上,它是复位信号输入端,高电平有效,当单片机运行时在此引脚加上持续时间大于两个机器周期的高电平时就可以完全复位,即按下复位开关即可实现电路复位。18脚与19脚之间接晶体与片内的反相放大器构成了一个振荡器,为单片机提供了一个时钟控制信号。为内外程序存储器选择控制端,要想单片机访问内部程序存储器需加高电平。还有最重要的是单片机40脚和20脚必须分别加电源和地,保证单片机的正常供电,图2为单片机正常工作的最小电路系统。

3.温度传感器。温度传感器是由美国DALLAS半导体公司生产的单线数字温度传感器芯片DS18B20,与传统的热敏电阻有所不同,DS18B20可以直接将采集到的温度信号转化成串行数字信号,以供单片机处理,大大简化了电路的复杂度和算法的要求。它还具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、接口方便、传输距离远等优点。

4.显示电路。本设计选用的是三位一体数码管来显示被测温度的。与用三个独立数码管相比具有布线简单,使用方便等特点,它总共由12个管脚组成,其中八个段位,三个公共端和一个空脚。与单片机直接连接,减少电路复杂性。显示电路的八个断码分别与单片机的P0.0～P0.7进行连接,需要加八个上拉电阻,其作用是加大输出引脚的驱动能力。三个公共端分别与P2.5、P2.6、P2.7相连,完成数据传送。用单片机直接驱动数码管不但可以使电路简单化,对程序编写也会容易些,其显示电路与单片机的连接如图3所示。单片机将温度传感器送入的信号进行处理后,送入显示电路进行数据显示。

三、软件设计

温度传感器采用集成电路DS18B20来完成,当从外界接收到温度后,可以直接在芯片内部进行A/D转换,温度传感器上要加一个5V的电源,取其转换后的信号经单片机的P3.6口送入AT89C51内部。将DS18B20复位,判断DS18B20是否存在,若存在发出温度转换命令,等待AD转换结束后,发出读温度命令,将读出的温度进行保存。显示电路采用LED数码管,将单片机读出的温度经P0口送入显示电路。指定查表起始地址,将各位、十位、百位数取出,查其七段代码并送出开启显示。部分主程序指令如下:

四、结论

与传统的温度计相比,它大大减少了电路的复杂性,并且成本较低,测温精度较高,性能较稳定,适用范围较广。

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52 .□(编辑/刘佳)

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