基于51单片机与DS18B20的数字温度计设计

基于AT89C51DS18B20的数字温度计设计一、本文概述Overview of this article本文旨在探讨基于AT89C51微控制器和DS18B20数字温度传感器的数字温度计设计。

我们将详细介绍如何利用这两种核心组件，结合适当的硬件电路设计和软件编程，实现一个能够准确测量和显示温度的数字温度计。

This article aims to explore the design of a digital thermometer based on AT89C51 microcontroller and DS18B20 digital temperature sensor. We will provide a detailed introduction on how to utilize these two core components, combined with appropriate hardware circuit design and software programming, to achieve a digital thermometer that can accurately measure and display temperature.我们将对AT89C51微控制器和DS18B20数字温度传感器进行简要介绍，包括它们的工作原理、主要特性和适用场景。

然后，我们将详细阐述硬件电路的设计，包括微控制器与温度传感器的连接方式、电源电路、显示电路等。

We will provide a brief introduction to the AT89C51 microcontroller and DS18B20 digital temperature sensor, including their working principles, main characteristics, and applicable scenarios. Then, we will elaborate on the hardware circuit design, including the connection method between the microcontroller and temperature sensor, power circuit, display circuit, etc.在软件编程方面，我们将介绍如何使用C语言对AT89C51微控制器进行编程，实现温度数据的读取、处理和显示。

●第一章设计目的——————————————3 ●第二章设计内容————————————— 3 ●第三章分析———————————————7 ●第四章示例程序——————————————7 ●第五章总结———————————————13一、设计目的：利用51单片机和ds18b20等元件设计一个实时的测量温度和报警的小系统。

系统可以通过数码管显示实时的温度值，显示的温度的精度是0.01℃。

然后，还可以利用按键进行最高温度值和最低温度值的设定，当温度超过设定的最高温度值的时候，蜂鸣器会响，并且会有一个led灯亮起；当温度值低于设定的最低温度值的时候，蜂鸣器会响，但是led灯不会亮。

二、设计内容：温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机8051，温度传感器采用DS18B20，显示部分是一个四位一体的数码管，设置电路部分是3个按键和3个用于指示的led灯，报警电路部分是一个led灯和一个蜂鸣器。

图11、 温度传感器DS18B20与8051单片机连接非常简单，只需将DS18B20信号线与单片机一位I/O 线相连，且一位I/O 线可连接多个DS18B20，以实现单点或多点温度测量。

温度计仿真电路部分如图2所示。

图2单片机复位 时钟震荡主 控制 器数码管显示温度传感器报警电路设置电路Ds18b20需要严格的协议以确保数据的完整性。

协议包括集中单线信号类型：复位脉冲.存在脉冲.写0.写1.读0和读1。

所有这些信号，处存在脉冲外，都是由总线控制器发出的。

和ds18b20间的任何通讯都是需要以初始化序列开始，初始化序列见图3，一个复位脉冲跟着一个存在脉冲表明ds18b20已经准备好发送和接收数据。

图3Ds18b20的读写时序图如图4所示，Ds18b20的几个常用的功能命令如下： CCH 跳过ROM指令44H 温度转换指令BEH 读SRAM4EH 写SRAM三、分析：1.程序一开始测得温度并储存，然后对按键1进行判断，若按键1未按下则直接跳到第四步；2.若按键1按下，则开始设置最高温度，然后再判断按键2（3）是否按下，若按下，则对应设置十（个）位。

基于51单片机及DS18B20温度传感器的数字温度计程序(详细注释)电路实物图如下图所示：C语言程序如下所示：/********************************************************************zicreate----------------------------- Copyright (C) --------------------------* 程序名; 基于DS18B20的测温系统* 功能：实时测量温度，超过上下限报警，报警温度可手动调整。

K1是用来* 进入上下限调节模式的，当按一下K1进入上限调节模式，再按一下进入下限* 调节模式。

在正常模式下，按一下K2进入查看上限温度模式，显示1s左右自动* 退出；按一下K3进入查看下限温度模式，显示1s左右自动退出；按一下K4消除* 按键音，再按一下启动按键音。

在调节上下限温度模式下，K2是实现加1功能，* K1是实现减1功能，K3是用来设定上下限温度正负的。

* 编程者：Jason* 编程时间：2009/10/2*********************************************************************/#include<AT89X52.h> //将AT89X52.h头文件包含到主程序#include<intrins.h> //将intrins.h头文件包含到主程序（调用其中的_nop_()空操作函数延时）#define uint unsigned int //变量类型宏定义，用uint表示无符号整形（16位）#define uchar unsigned char //变量类型宏定义，用uchar表示无符号字符型（8位）uchar max=0x00,min=0x00; //max是上限报警温度，min是下限报警温度bit s=0; //s是调整上下限温度时温度闪烁的标志位，s=0不显示200ms，s=1显示1s左右bit s1=0; //s1标志位用于上下限查看时的显示void display1(uint z); //声明display1（）函数#include"ds18b20.h" //将ds18b20.h头文件包含到主程序#include"keyscan.h" //将keyscan.h头文件包含到主程序#include"display.h" //将display.h头文件包含到主程序/***********************主函数************************/void main(){beer=1; //关闭蜂鸣器led=1; //关闭LED灯timer1_init(0); //初始化定时器1（未启动定时器1）get_temperature(1); //首次启动DS18B20获取温度（DS18B20上点后自动将EEPROM中的上下限温度复制到TH和TL寄存器）while(1) //主循环{keyscan(); //按键扫面函数get_temperature(0); //获取温度函数keyscan(); //按键扫面函数display(temp,temp_d*0.625);//显示函数alarm(); //报警函数keyscan(); //按键扫面函数}}/********************************************************************* 程序名; __ds18b20_h__* 功能：DS18B20的c51编程头文件* 编程者：ZPZ* 编程时间：2009/10/2* 说明：用到的全局变量是：无符号字符型变量temp(测得的温度整数部分),temp_d* (测得的温度小数部分)，标志位f（测量温度的标志位‘0’表示“正温度”‘1’表* 示“负温度”），标志位f_max（上限温度的标志位‘0’表示“正温度”、‘1’表* 示“负温度”），标志位f_min（下限温度的标志位‘0’表示“正温度”、‘1’表* 示“负温度”），标志位w(报警标志位‘1’启动报警‘0’关闭报警)。

题目：基于89C51和DS18B20的数字温度计设计一、设计要求数字式温度计要求测温范围为－55～125°C，精度误差在0.1°C以内，LED 数码管直读显示。

二、方案论证根据系统的设计要求，选择DS18B20作为本系统的温度传感器，选择单片机AT89C51为测控系统的核心来完成数据采集、处理、显示、报警等功能。

选用数字温度传感器DS18B20，省却了采样/保持电路、运放、数/模转换电路以及进行长距离传输时的串/并转换电路，简化了电路，缩短了系统的工作时间，降低了系统的硬件成本。

该系统的总体设计思路如下：温度传感器DS18B20把所测得的温度发送到AT89C51单片机上，经过51单片机处理，将把温度在显示电路上显示，本系统显示器用4位共阳LED数码管以动态扫描法实现。

检测范围-55摄氏度到125摄氏度。

按照系统设计功能的要求，确定系统由3个模块组成：主控制器、测温电路和显示电路。

数字温度计总体电路结构框图如图1所示。

图1 数字温度计总体电路结构框图三、系统硬件电路的设计温度计电路设计原理图如图2所示，控制器使用单片机AT89C51，温度传感器使用DS18B20，用4位共阳LED数码管实现温度显示。

图2 数字温度计设计电路原理图1、主控制器AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器。

该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

2、显示电路显示电路采用4位共阳LED数码管，从P0口输出段码，列扫描用P3.0~P3.3口来实现，列驱动用8550三极管。

3、温度传感器工作原理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。

基于51单片机的数字温度传感器DS18B20的设计制作专业：应用电子技术班级：08应电1班制作人：陈艳黄凤蒋斌指导老师：邝永明2009年12月3日引言随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现，能够独立工作的温度检测和显示系统应用于诸多领域。

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，这里设计的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。

选用AT89C51型单片机作为主控制器件，DS18B20作为测温传感器通过4位共阳极LED数码管串口传送数据，实现温度显示。

通过DS18B20直接读取被测温度值，进行数据转换，该器件的物理化学性能稳定，线性度较好，在0℃～100℃最大线性偏差小于0.1℃。

该器件可直接向单片机传输数字信号，便于单片机处理及控制。

另外，该温度计还能直接采用测温器件测量温度，从而简化数据传输与处理过程。

DS18B20是一种可组网的高精度数字式温度传感器，由于其具有单总线的独特优点，可以使用户轻松地组建起传感器网络，并可使多点温度测量电路变得简单、可靠。

本文结合实际使用经验，介绍了DS18B20数字温度传感器在单片机下的硬件连接及软件编程，并给出了软件流程图。

芯片使用了ATMEL公司的AT89S52单片机和DALLAS公司的DS18B20数字温度传感器。

上位机部分使用了通用PC。

该系统可应用于仓库测温、楼宇空调控制和生产过程监控等领域。

第一章1.1系统背景在工、农业生产和日常生活中，对温度的测量及控制占据着极其重要地位。

首先让我们了解一下多点温度检测系统在各个方面的应用领域：消防电气的非破坏性温度检测，电力、电讯设备之过热故障预知检测，空调系统的温度检测，各类运输工具之组件的过热检测，保全与监视系统之应用，医疗与健诊的温度测试，化工、机械…等设备温度过热检测。

安徽农业大学课程设计报告基于单片机的DS18B20数字温度计设计学生姓名杜恒院系名称物理与电子工程学院专业名称电子信息工程班级2008 级 6 班学号指导教师汪文蝶完成时间2011年 5 月 20 日基于单片机的DS18B20数字温度计设计学生姓名：杜恒指导老师：汪文蝶内容摘要：随着现代信息化技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现，能独立工作的温度检测系统已广泛应用于各种不同的领域。

本文介绍了一个基于STC89C52单片机和数字温度传感器DS18B20的测温系统，并用LED数码管显示温度值，易于读数。

系统电路简单、操作简便，能任意设定报警温度并可查询最近的10个温度值，系统具有可靠性高、成本低、功耗小等优点。

关键词：单片机数字温度传感器温度计1 引言 (4)2 设计要求 (4)2.1 基本要求 (4)2.2 扩展功能 (4)3 总体方案设计 (4)3.1 方案论证 (4)3.1.1 方案一 (4)3.1.2 方案二 (5)3.2 总体设计框图 (5)4 硬件设计 (5)4.1 单片机系统 (5)4.2 数字温度传感器模块 (6)4.2.1 DS18B20性能 (6)4.2.2 DS18B20外形及引脚说明 (7)4.2.3 DS18B20接线原理图 (7)4.2.4 DS18B20时序图 (7)4.2.5 数据处理 (9)4.3 显示电路 (10)4.4 声光报警电路 (10)4.5 键盘输入电路 (11)5 软件设计 (11)5.1 主程序模块 (11)5.2 读温度值模块 (12)5.3 中断模块 (14)5.4 温度查询模块 (15)5.5 温度设定、报警模块 (16)5.6 数码管驱动模块 (18)6 源程序 (19)7 总结 (26)参考文献： (28)1 引言随着人们生活水平的不断提高，单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便是不可否定的，各种数字系统的应用也使人们的生活更加舒适。

基于51单片机和DS18B20的数字温度计设计说明
1.硬件设计：
-51单片机：选择合适的型号，如STC89C52或AT89C52等。

-DS18B20温度传感器：该传感器是一种数字温度传感器，具有单总线接口和高精度测量能力。

-接口电路：将51单片机和DS18B20传感器连接起来，要注意电平转换和信号线的阻抗匹配。

2.软件设计：
-初始化：在主函数中，首先对单片机进行初始化设置，包括时钟设置、串口配置等。

-DS18B20通信协议：使用单总线协议与DS18B20传感器进行通信，包括发送复位信号、读写数据等操作。

-温度测量：通过向DS18B20发送读取温度的命令，从传感器中读取温度值并保存。

-数据传输：将温度值转换为可显示的格式，如摄氏度或华氏度，并通过串口输出或LED显示。

3.程序流程：
-初始化单片机，设置时钟和串口参数。

-进入主循环，循环执行以下操作：
-发送复位信号，启动温度转换。

-等待转换完成，发送读取温度命令。

-读取温度值，并进行数据处理转换。

-输出温度值。

4.其他功能：
-可以添加LCD显示模块，将温度值显示在液晶屏上。

-可以添加按键输入模块，通过按键切换温度单位或进行其他操作。

需要注意的是，该设计只是一个简单的示例，实际应用中可能需要根据具体需求进行扩展和修改。

同时，在程序设计过程中，也要注意低功耗和数据稳定性等方面的考虑。

温度测量在物理实验、医疗卫生、食品生产等领域，尤其在热学试验中，有特别重要的意义。

随着人们生活水平的不断提高,，人们对温度计的要求越来越高，传统的温度计功能单一、精度低，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。

数字温度计（Digital Thermometer）简称D温度是许多监控系统中的一个重要参数。

TM，它是采用数字化测量技术，把连续的温度值转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。

采用单片机控制的数字温度计，由于精度高、可扩展性强、集成方便、抗干扰能力强，得到了广泛的应用。

本设计以单片机和温度传感器为核心，设计数字温度计。

实现对温度的采集、监视和报警。

在温度采集的实现中，使用了AT89C51单片机和温度传感器DS18B20，温度监视部分利用动态驱动技术，以单片机驱动4位LED数码管。

温度测量范围-55℃～+125℃，通过按键设置上下限报警温度，并用4位共阳极LED数码管以串口传送数据,实现温度显示，能准确达到设计要求。

正文还介绍了AT89C51和集成温度传感器DS18B20。

1 设计的意义及主要功能 (3)1.1 意义 (3)1.2 主要功能 (3)2 总体方案设计 (4)2.1 方案比较 (4)2.2 方案论证 (5)2.3 方案选择 (5)3 硬件电路设计 (6)3.1 元器件的选择 (6)3.2 电路原理图 (6)3.3 特殊元器件的介绍 (6)3.3.1 AT89C51介绍 (6)3.3.2 DS18B20介绍 (9)4 总结 (13)5 参考文献 (13)附录 (14)1 设计的意义及主要功能1.1 意义随着人们生活水平的不断提高,数字化无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。

数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用。