基于AT89C2051单片机的数字温度计的设计

2010-05-02龙吉

科学之友 2010年10期

龙吉

（吉林航空工程学校，吉林吉林 132102）

温度在人们日常生活、工业控制和科学实验中都是个重要的参数，特别是近些年来，随着社会的发展，人们对居住环境的舒适程度要求越来越高，采用温度计可以对室温进行高精度采集，满足人们的需要。本设计中采用AT89C2051单片机作为主控核心、包括测温模块、控制模块、显示模块等组成，电路结构简单典型、成本低、测量精度高。

1 数字温度计的硬件设计

1.1 设计框图

基于AT89C2051的数字温度计硬件框图（如图1所示）。在整个设计过程中，考虑到成本以及制作出的硬件电路大小，采用AT89C2051作为控制核心，简化电路，以数码管显示、报警电路为输出，这样电路既可以做的很小，节约成本，又可以精确显示温度。

图1 数字温度计硬件框图

1.2 AT89C2051单片机

AT89C2051是美国 ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，双列直插封装为20引脚，比普通8051单片机更加节省空间。片内含2k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes的随机数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS－51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C2051单片机更多应用到许多高性价比的场合。

1.3 温度传感器

温度传感器在本设计中是关键器件。本设计中采用的是Dallas半导体公司的单总线数字温度传感器DS18B20，它支持单总线接口，与微处理器连接时仅需一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。测温范围－55～＋125 ℃，固有测温分辨率 0.5 ℃。最大特点是支持多点组网功能，目前民用仓库、工厂等测温都采用这种方法，多个DS18B20并联在一条供电和数据传输线上，最多并联8个，可以实现多点测温。工作电源直流3 V～5 V。具有耐磨耐碰，体积小，使用方便等特点，封装形式多样，常见封装类似于小三极管，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。

1.4 键盘控制

键盘由独立按键组成，控制单片机复位以及控制温度实时显示等功能。本设计中采用低功耗设计，即温度显示一段时间后关闭数码管显示，直到按键按下后继续显示或者设置显示时间，当在关闭显示的同时，发光二极管发光，表示系统正运行在低功耗状态。

1.5 数字温度计的硬件电路

在实际制作过程中考虑到芯片的体积，使用 AT89C2051单片机采用双列直插封装，与普通AT89C51相比仅为其四分之一大小，温度传感器DS18B20采用TO－92封装，大小与小型三极管封装一致，由于需要对温度精确显示，所以温度精确到0.01 ℃，选用4位数码管显示温度。考虑到低功耗设计，在编程过程中控制数码管显示持续时间，并且可以通过独立按键控制是否显示和修改显示时间。通过对DS18B20进行编程，用万能板焊接成功，可以对温度进行精确测量和显示，成本低，测量精度高。

图2 程序流程图

2 数字温度计的软件设计

本设计中采用AT89C2051作为核心处理器，把经过数字传感器DS18B20现场实时采集的温度数据，存入单片机内部数据存储器，送数码管显示，并检测是否有按键按下，来由单片机控制是否显示。进行温度检测和显示的设计应考虑如下问题：温度实时采集；精确显示温度：采用4位数码管显示当前温度，精确到0.01 ℃；定时器启动，设置显示持续时间；按键处理，判断按键然后显示温度。软件设计主要有：主程序、系统初始化程序、温度采集子程序、显示子程序、键盘查询子程序、按键处理子程序等。具体流程图（如图2所示）。