基于DS18B20的数字温度计设计

邵阳学院信息工程系　付艺豪　许建明　李　忠



基于DS18B20的数字温度计设计

邵阳学院信息工程系付艺豪许建明李忠

【摘要】文章介绍了基于单片机的温度检测及其显示系统设计，主要是以DS18B20温度传感器作为基础进行温度检查，利用单片机模块的处理功能，在液晶显示器上显示相应的检查温度。本系统主要由三个模块组成：单片机核心控制模块、DS18B20温度检测模块、液晶屏显示模块。硬件部分介绍了系统中各个单元模块的原理，软件部分介绍了系统的软件结构和系统的程序实现。本设计有着成本低、功耗低、实用性强等优点，具有很好的应用价值。

【关键词】单片机；液晶显示器；温度传感器

在现代工业生产过程中，电量或非电量是重要的被控参数，其中温度是最常见的被控量，在各种生产和生活的领域中，人们经常要对锅炉、加热炉、热处理装置等各种设备进行温度的检测和控制。由于智能电子技术的发展，微处理器已经替代了传统技术的温度测量和控制方法，特别利用单片机测温和控温的装置不仅具有数码显示、简单灵活、电路简单、成本低廉等优点，而且可以提高被控温度的测量精度，提高设备的性能。本文介绍一种基于单总线、数字化的温度控制系统，并利用Proteus仿真软件和Keil软件对系统电路进行综合的虚拟仿真，实现温度实时测量和数码显示。

1　系统基本工作原理

系统主要由硬件和软件两大部分构成，系统框图如图1所示。由于DS18B20是单总线A/D器件，先由主控制器对其发送温度转换的命令后，DS18B20开始采集被测温度物理量进行温度转换为电信号操作，在内部进行A/D转换形成数字量并存放到内部16位寄存器中，再由单片机对DS18B20进行读取串行数字量。最后由单片机对读出数字量进行处理，在LCD1602液晶显示器上进行显示。假设温度值超过设定温度范围，则单片机会控制报警装置进行报警。

图1　系统框图

2　硬件系统设计

2.1单片机系统

AT89C51单片机是ATMEL公司研制生产的，具有低电压、高性能、8位CMOS结构等特点。片内包含4k字节的PEROM和128字节的RAM，采用ATMEL公司的非易失性存储、高密度生产技术，兼容MCS-51指令系统，内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C51单片机可应用在各种要求高性能的应用领域和场合。

2.2DS18B20温度传感器

DS18B20是DALLAS公司生产的单总线的温度传感器，具有3引脚TO-92小体积封装形式；测量温度范围为-55℃到+125℃，利用程序控制可以改变为9到12位A/D转换精度，温度测量分辨率可达0.0625℃，被测温度利用16位串行数字量输出。单片机只需要一根I/O线就能与多个DS18B20进行串行通信，占用微处理器的I/O口线较少，可节省大量的引脚和电路资源。

2.3LCD1602液晶显示器

由于液晶显示器LCD比阴极射线管显示器CRT、数码显示器LED显示稳定，不闪烁，显示内容多的特点，在应用过程中采用LCD显示器更加普遍。单片机可以直接用数据口连接LCD的数据口，系统会更加简单可靠，更加方便操作。本系统采用LCD1602液晶显示器进行温度显示，单片机P2.0-P2.2作为液晶显示器的控制端口，P0口作为数据口，显示效果完全达到设计要求。

图2　系统仿真图

3　软件设计与仿真

系统软件的设计关键在于DS18B20的时序控制。DS18B20属于单总线温度传感器，利用一根数据线对数据的双向传输，数据的传输时序或协议就非常重要，对数据读写提出严格的时序规定，而单片机AT89C51并不能直接进行数据单线传输，必须利用程序进行模拟单总线的时序工作。系统的主程序主要通过初始化，发送启动指令，获取温度，显示温度，报警等子程序实现。通过一个循环设置，使系统不断地进行对温度的检测。对电路进行仿真测试图如2所示。

4　结束语

本设计采用了单片机控制的温度检测系统。采用DS18B20单总线温度传感器测量精度高、互换性很好，能直接将温度的模拟量转换成串行数字量，只需要一根I/O口线就能够传输温度数据，比普通的并行总线要方便简单，且抗干扰能力强。这种控制系统具有电路简单、性能稳定、成本低廉、扩展性强等优势，是现代工业控制中温度检测和控制的优良的方案，具有广泛的实用价值。

参考文献

[1]江世明,许建明,朱群峰,申寿云.单片机原理及应用[M].上海:上海交通大学出版社,2013.

[2]郁有文,常健,程继红.传感器原理及工程应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2008.

[3]黄同成.程序设计基础教程(c语言)[M].长沙:湖南人民出版社,2011.

付艺豪（1994—），男，贵州贵阳人，大学本科，现就读于邵阳学院信息工程系电子科学与技术专业。

许建明（1977—），男，湖南武冈人，硕士，副教授，主要从事电子技术研究。

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