基于单片机的数字温度计的设计
基于单片机的数字温度计的设计[20200128190827]
【摘要】
随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域。我将用单片机设计一个数字温度计电路。传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件。热敏电阻的成本低，但需后续信号处理电路，而且可靠性相对较差，测温准确度低，检测系统也有一定的误差。与传统的温度计相比，我这里设计的单片机数字温度计具有读数方便，测温范围广，测温精确，数字显示，适用范围宽等特点。主要通过选用AT89C51型单片机作为主控制器件，DSl8B20作为测温传感器，通过SMCI602A液晶显示模块芯片，实现温度显示。
【摘要】 4
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:AT89C51；DS18B20；SMCI602A液晶显示模块芯片
一、 引言 5
二、方案认证 5
（一）采用热敏电阻 5
(二) 采用数字温度芯片DS18B20 5
三、系统总体设计 6
（一）设计思想 6
（二） 系统框图 6
四、硬件设计 7
（一）AT89C51概述 7
（二）DS18B20温度传感器 8
1．引脚功能说明（见表一）： 8
2．温度的读取： 8
3．DS18B20的初始化： 9
4．DS18B20的写操作： 9
5．DS18B20的读操作： 9
6．DS18B20的测温原理 9
7．注意事项 11
（三）SMCI602A液晶显示模块芯片 11
（四）温度传感器与单片机的连接电路 12
（五）复位信号及外部复位电路 12
（六）温度报警电路 13
（七）显示电路 14
五、软件实现 15
（一）流程图 15
1 读出温度流程图 15
2 温度处理流程图 15
3 液晶显示流程图 16
4 报警流程图 17
5 主程序流程图 18
（二）程序设计 19
总结 20
致谢 21
参考文献 21
附录 22
(一)原理图 22
（二）源程序 22
一、引言
温度计在生活中使用非常广，有各式各样的，我这次是从单片机来设计的数字温度计。
这次的设计要先从硬件上考虑，先考虑到温度的采集到温度计的分析再到温度的显示，这里面主要通过三样东西来实现分别是DSl8B20芯片，AT89C51单片机。先通过DSl8B20芯片现温度的采集和模拟量与数字量的转换，采集后的数据经过芯片内部模数转换后通过一个单总线传送到单片机的信号输入口，再通过AT89C51单片机进行数据处理后，再通过单片机的输出口输出数据经过控制由液晶显示模块显示出来。
单片机就相当于一个电脑，只不过是微型的，它内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过10元即可，单片机可以完成一些难度不是很高的功能，可以通过程序来控制单片机，并且这些程序都是可以修改的。编写不同的程序来实现不同的功能，单片机的好处就是一些特殊的功能，如果通过别的仪器就需要编写很复杂的程序来实现，有些事别的仪器就是花费了很长的时间来编写程序也完成不了的。但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！
二、方案认证
（一）采用热敏电阻
对于测温电路，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。
(二) 采用数字温度芯片DS18B20
如果我们采用DS18B20数字温度芯片来测量实际温度话，那么它的输出的新华将实现数字化，这是其他所不能的，同时使用单片机，一些外围的电路我们都可以省去，而且单片机的芯片的化学性质很稳定，不仅可以用于民用也可以用于工业，线性好，是其他不能有的。在0到100摄氏度中，它的误差只有1摄氏度。而且单片机有个特色就是它的传输方式是采用单总线传输的，它输出的信号可以直接与我们的计算机相连接。这就为我们省不少的事，显得十分的简单，占地也不大。同时我们采用51单片机还有一个优点就是它编程相对于其他的单片机有着较大的自由，而且硬件实施简单。既可以单独对多DS18B20控制工作，还可以与PC 机通信上传数据，另外AT89S51 在工业控制上也有着广泛的应用，编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟。该系统利用AT89S51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。
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。
三、系统总体设计
（一）设计思想
此次设计是针对于单片机原理及其应用展开的。其中包含了我们大学三年中所学到的相关知识，运用我们所学的传感器技术，单片机技术。数字温度计采用温度敏感元件也就是温度传感器（如铂电阻，热电偶，半导体，热敏电阻等），将温度的变化转换成电信号的变化，如电压和电流的变化，实际温度的变化与电的信号有着一定的联系，有几何关系，函数关系等等，当然这个电信号可以通过AD转换电路来实现模拟信号向数字信号的转换的，然后再由数字信号把信号传给单片机电脑一些处理器，然后这些处理器通过自身的计算将不同的数字信号对应着不同的温度，再通过显示单元显示出来，比如30摄氏度，显示就是30摄氏度。如LED,LCD或者电脑显示器等显示出来给人观察。这样就完成了数字温度计的基本测温功能。
（二）系统框图
AT89C51单片机控制的数字温度计主要是由单片机AT89C51、DS18B20温度传感器、SMCI602A液晶显示模块芯片构成的。其系统原理框图如图1所示。其中DS18B20是作为外部信号源的，它负责把采集到的实际温度值转化成数字信号传给单片机，然后单片机通过控制程序把采集的数据传给液晶显示模块，最终由液晶显示模块显示出来。
系统框图如图1所示。
图 1 数字温度计原理框图
四、硬件设计
（一）AT89C51概述
AT89C51是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89C51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。单片机小系统的电路图如图2所示。
图2 单片机引脚图
AT89C51主要性能
1、与MCS-51单片机产品兼容；
2、8K字节在系统可编程Flash存储器；
【摘要】
随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域。我将用单片机设计一个数字温度计电路。传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件。热敏电阻的成本低，但需后续信号处理电路，而且可靠性相对较差，测温准确度低，检测系统也有一定的误差。与传统的温度计相比，我这里设计的单片机数字温度计具有读数方便，测温范围广，测温精确，数字显示，适用范围宽等特点。主要通过选用AT89C51型单片机作为主控制器件，DSl8B20作为测温传感器，通过SMCI602A液晶显示模块芯片，实现温度显示。
【摘要】 4
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:AT89C51；DS18B20；SMCI602A液晶显示模块芯片
一、 引言 5
二、方案认证 5
（一）采用热敏电阻 5
(二) 采用数字温度芯片DS18B20 5
三、系统总体设计 6
（一）设计思想 6
（二） 系统框图 6
四、硬件设计 7
（一）AT89C51概述 7
（二）DS18B20温度传感器 8
1．引脚功能说明（见表一）： 8
2．温度的读取： 8
3．DS18B20的初始化： 9
4．DS18B20的写操作： 9
5．DS18B20的读操作： 9
6．DS18B20的测温原理 9
7．注意事项 11
（三）SMCI602A液晶显示模块芯片 11
（四）温度传感器与单片机的连接电路 12
（五）复位信号及外部复位电路 12
（六）温度报警电路 13
（七）显示电路 14
五、软件实现 15
（一）流程图 15
1 读出温度流程图 15
2 温度处理流程图 15
3 液晶显示流程图 16
4 报警流程图 17
5 主程序流程图 18
（二）程序设计 19
总结 20
致谢 21
参考文献 21
附录 22
(一)原理图 22
（二）源程序 22
一、引言
温度计在生活中使用非常广，有各式各样的，我这次是从单片机来设计的数字温度计。
这次的设计要先从硬件上考虑，先考虑到温度的采集到温度计的分析再到温度的显示，这里面主要通过三样东西来实现分别是DSl8B20芯片，AT89C51单片机。先通过DSl8B20芯片现温度的采集和模拟量与数字量的转换，采集后的数据经过芯片内部模数转换后通过一个单总线传送到单片机的信号输入口，再通过AT89C51单片机进行数据处理后，再通过单片机的输出口输出数据经过控制由液晶显示模块显示出来。
单片机就相当于一个电脑，只不过是微型的，它内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过10元即可，单片机可以完成一些难度不是很高的功能，可以通过程序来控制单片机，并且这些程序都是可以修改的。编写不同的程序来实现不同的功能，单片机的好处就是一些特殊的功能，如果通过别的仪器就需要编写很复杂的程序来实现，有些事别的仪器就是花费了很长的时间来编写程序也完成不了的。但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！
二、方案认证
（一）采用热敏电阻
对于测温电路，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。
(二) 采用数字温度芯片DS18B20
如果我们采用DS18B20数字温度芯片来测量实际温度话，那么它的输出的新华将实现数字化，这是其他所不能的，同时使用单片机，一些外围的电路我们都可以省去，而且单片机的芯片的化学性质很稳定，不仅可以用于民用也可以用于工业，线性好，是其他不能有的。在0到100摄氏度中，它的误差只有1摄氏度。而且单片机有个特色就是它的传输方式是采用单总线传输的，它输出的信号可以直接与我们的计算机相连接。这就为我们省不少的事，显得十分的简单，占地也不大。同时我们采用51单片机还有一个优点就是它编程相对于其他的单片机有着较大的自由，而且硬件实施简单。既可以单独对多DS18B20控制工作，还可以与PC 机通信上传数据，另外AT89S51 在工业控制上也有着广泛的应用，编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟。该系统利用AT89S51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。
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。
三、系统总体设计
（一）设计思想
此次设计是针对于单片机原理及其应用展开的。其中包含了我们大学三年中所学到的相关知识，运用我们所学的传感器技术，单片机技术。数字温度计采用温度敏感元件也就是温度传感器（如铂电阻，热电偶，半导体，热敏电阻等），将温度的变化转换成电信号的变化，如电压和电流的变化，实际温度的变化与电的信号有着一定的联系，有几何关系，函数关系等等，当然这个电信号可以通过AD转换电路来实现模拟信号向数字信号的转换的，然后再由数字信号把信号传给单片机电脑一些处理器，然后这些处理器通过自身的计算将不同的数字信号对应着不同的温度，再通过显示单元显示出来，比如30摄氏度，显示就是30摄氏度。如LED,LCD或者电脑显示器等显示出来给人观察。这样就完成了数字温度计的基本测温功能。
（二）系统框图
AT89C51单片机控制的数字温度计主要是由单片机AT89C51、DS18B20温度传感器、SMCI602A液晶显示模块芯片构成的。其系统原理框图如图1所示。其中DS18B20是作为外部信号源的，它负责把采集到的实际温度值转化成数字信号传给单片机，然后单片机通过控制程序把采集的数据传给液晶显示模块，最终由液晶显示模块显示出来。
系统框图如图1所示。
图 1 数字温度计原理框图
四、硬件设计
（一）AT89C51概述
AT89C51是一种低功耗、高性能CMOS
图2 单片机引脚图
AT89C51主要性能
1、与MCS-51单片机
2、8K字节在系统可编程Flash存储器
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