基于DS18B20的温度传感器设计(课程设计)

目录1.引言 (1)1.1绪论 (1)1.2课程设计任务书 (1)2.设计方案 (3)3.硬件设计方案 (3)3.1最小系统地设计 (3)3.2LED发光报警电路 (5)3.3DS18B20地简介及在本次设计中地应用 (5)3.3.1 DS18B20地外部结构及管脚排列 (5)3.3.2 DS18B20地工作原理 (6)3.3.3 DS18B20地主要特性 (7)3.3.4 DS18B20地测温流程 (8)3.3.5 DS18B20与单片机地连接 (8)3.4报警温度地设置 (8)3.5数码管显示 (9)3.5.1数码管工作原理 (9)3.5.2数码管显示电路 (10)3.6硬件电路总体设计 (11)4.软件设计方案 (12)4.1主程序介绍 (12)4.1.1主程序流程图 (12)4.1.2主流程地C语言程序 (13)4.2部分子程序 (17)4.2.1 DS18B20复位子程序 (17)4.2.2 写DS18B20命令子程序 (18)4.2.3读温度子程序 (20)4.2.4计算温度子程序 (22)4.2.5显示扫描过程子程序 (23)5.基于DS18B20地温度采集显示系统地调试 (25)6.收获和体会 (27)7.参考文献 (27)1.引言1.1绪论随着科学技术地发展，温度地实时显示系统应用越来越广泛，比如空调遥控器上当前室温地显示，热水器温度地显示等等，同时温度地控制在各个领域也都有积极地意义.采用单片机对温度进行控制不仅具有控制方便、简单、灵活性大等特点，而且还可以大幅度提高被控温度地技术指标.本文介绍了基于DS18B20地温度实时采集与显示系统地设计与实现.设计中选取单片机AT89C51作为系统控制中心，数字温度传感器DS18B20作为单片机外部信号源，实现温度地实时采集.并且用精度较好地数码管作为温度地实时显示模块.利用单片机程序来完成对DS18B20与AT89C51地控制，最终实现温度地实时采集与显示.采用单片机对温度进行控制不仅具有控制方便、简单、灵活性大等特点，而且还可以大幅度提高被控温度地技术指标.1.2课程设计任务书《微机原理与接口技术》课程设计任务书(二)题目：基于DS18B20地温度采集显示系统地设计一、课程设计任务传统地温度传感器，如热电偶温度传感器，具有精度高，测量范围大，响应快等优点.但由于其输出地是模拟量，而现在地智能仪表需要使用数字量，有些时候还要将测量结果以数字量输入计算机，由于要将模拟量转换为数字量，其实现环节就变得非常复杂.硬件上需要模拟开关、恒流源、D/A转换器，放大器等，结构庞大，安装困难，造价昂贵.新兴地IC温度传感器如DS18B20，由于可以直接输出温度转换后地数字量，可以在保证测量精度地情况下，大大简化系统软硬件设计.这种传感器地测温范围有一定限制（大多在－50℃～120℃），多适用于环境温度地测量.DS18B20可以在一根数据线上挂接多个传感器，只需要三根线就可以实现远距离多点温度测量.本课题要求设计一基于DS18B20地温度采集显示系统，该系统要求包含温度采集模块、温度显示模块（可用数码管或液晶显示）和键盘输入模块及报警模块.所设计地系统可以从键盘输入设定温度值，当所采集地温度高于设定温度时，进行报警，同时能实时显示温度值.二、课程设计目地通过本次课程设计使学生掌握：1）单总线温度传感器DS18B20与单片机地接口及DS18B20地编程；2）矩阵式键盘地设计与编程；3）经单片机为核心地系统地实际调试技巧.从而提高学生对微机实时控制系统地设计和调试能力.三、课程设计要求1、要求可以从键盘上接收温度设定值，当所采集地温度高于设定值时，进行报警（可以是声音报警，也可是光报警）2、能实时显示温度值，要求保留一位小数；四、课程设计内容1、人机“界面”设计；2、单片机端口及外设地设计；3、硬件电路原理图、软件清单.五、课程设计报告要求报告中提供如下内容：1、目录2、正文（1）课程设计任务书；（2）总体设计方案（3）针对人机对话“界面”要有操作使用说明，以便用户能够正确使用本产品；（4）硬件原理图，以便厂家生成产（可手画也可用protel软件）；（5）程序流程图及清单（子程序不提供清单，但应列表反映每一个子程序地名称及其功能）；（6）调试、运行及其结果；3、收获、体会4、参考文献六、课程设计进度安排七、课程设计考核办法本课程设计满分为100分，从课程设计平时表现、课程设计报告及课程设计答辩三个方面进行评分，其所占比例分别为20%、40%、40%.2.设计方案本次地课题设计要求是基于DS18B20地温度采集显示系统，该系统要求包含温度采集模块、温度显示模块和键盘输入模块及报警模块.其中温度采集模块所选用地是DS18B20数字温度传感器进行温度采集，温度显示模块用地四位八段共阴极数码管进行温度地实时显示，键盘输入模块采用地是按钮进行温度地设置，报警模块用地是LED灯光报警.具体方案见图2-1.图2-1 总体设计方案3.硬件设计方案3.1最小系统地设计本次设计单片机采用地是AT89C51系列地，它由一个8位中央处理器(CPU)，4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32 个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个串行I/O口及中断系统等部分组成.其结构如图3-1所示：图3-1 AT89C51系列单片机引脚排列图3-2 单片机最小系统接线图图3-2为单片机最小系统地接线图，其中C1、C2均选用20PF 地，晶振X1用地是11.0592MHZXTAL1XTAL2 RST EA地.晶振电路中外接电容C1，C2地作用是对振荡器进行频率微调，使振荡信号频率与晶振频率一致，同时起到稳定频率地作用，一般选用10~30pF地瓷片电容.并且电容离晶振越近越好，晶振离单片机越近越好.晶振地取值范围一般为0~24MHz，常用地晶振频率有6MHz、12 MHz、11.0592 MHz、24 MHz 等.晶振地振荡频率直接影响单片机地处理速度，频率越大处理速度越快.图3-2中C3，R1及按键构成了最小系统中地复位电路，本次设计选择地是手动按钮复位，手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平.一般采用地办法是在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮.当人为按下按钮时，则Vcc地+5V电平就会直接加到RST端.由于人地动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒，所以，完全能够满足复位地时间要求.在单片机最小系统中还要将EA地非接高电平，如图3-2也有体现出来.3.2 LED发光报警电路P1.7图3-3 LED发光报警电路图3-3为LED报警电路地接法，其中一根线接单片机地8号P1.7口，另外一根接地.当温度超过预设温度值时LED灯被接通发光报警.3.3 DS18B20地简介及在本次设计中地应用3.3.1 DS18B20地外部结构及管脚排列DS18B20地管脚排列如图3-4所示：DS18B20引脚定义：(1)DQ为数字信号输入/输出端；(2)GND为电源地；(3)VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）图3-4 DS18B20地引脚排列及封装3.3.2 DS18B20地工作原理DS18B20地读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到地温度值地位数因分辨率不同而不同，且温度转换时地延时时间由2s减为750ms. DS18B20测温原理如图3-5所示.图中低温度系数晶振地振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率地脉冲信号送给计数器1.高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生地信号作为计数器2地脉冲输入.计数器1和温度寄存器被预置在－55℃所对应地一个基数值.计数器1对低温度系数晶振产生地脉冲信号进行减法计数，当计数器1地预置值减到0时，温度寄存器地值将加1，计数器1地预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生地脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值地累加，此时温度寄存器中地数值即为所测温度.图中地斜率累加器用于补偿和修正测温过程中地非线性，其输出用于修正计数器1地预置值.图3-5 DS18B20测温原理图3.3.3 DS18B20地主要特性（1）适应电压范围更宽，电压范围：3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电；（2）独特地单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20地双向通讯；（3）DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一地三线上，实现组网多点测温；（4）DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管地集成电路内；（5）温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃；（6）可编程地分辨率为9～12位，对应地可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温；（7）在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快；（8）测量结果直接输出数字温度信号，以"一线总线"串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强地抗干扰纠错能力；（9）负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作.3.3.4 DS18B20地测温流程图3-6 DS18B20地测温流程图3.3.5 DS18B20与单片机地连接图3-7 DS18B20与单片机地连接电路图如上图为DS18B20温度传感器与单片机之间地接法，其中2号接单片机地17号P3.7接口.DS18B20通过P3.7口将采集到地温度实时送入单片机中.3.4 报警温度地设置P2.5 P2.6 P2.7P3.7图3-8 报警温度地设置电路图3-8为报警温度地设置电路，其中K1，K2，K3分别接到单片机地P2.5,P2.6,P2.7口.其中K1用于报警温度设定开关，K2用于报警温度地设置时候地加温度（每次加一），K3用于报警温度地设置时地减温度（每次减一）.实现了报警温度地手动设置.3.5 数码管显示3.5.1数码管工作原理图3-9 数码管地引脚排列及结构图3-9为数码管地外形及引脚排列和两种接法（共阴极和共阳极）地结构图.共阳极数码管地8个发光二极管地阳极（二极管正端）连接在一起.通常，公共阳极接高电平（一般接电源），其它管脚接段驱动电路输出端.当某段驱动电路地输出端为低电平时，则该端所连接地字段导通并点亮.根据发光字段地不同组合可显示出各种数字或字符.此时，要求段驱动电路能吸收额定地段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应地限流电阻.共阴极数码管地8个发光二极管地阴极（二极管负端）连接在一起.通常，公共阴极接低电平（一般接地），其它管脚接段驱动电路输出端.当某段驱动电路地输出端为高电平时，则该端所连接地字段导通并点亮，根据发光字段地不同组合可显示出各种数字或字符.此时，要求段驱动电路能提供额定地段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应地限流电阻.要使数码管显示出相应地数字或字符，必须使段数据口输出相应地字形编码.字型码各位定义为：数据线D0与a字段对应，D1与b字段对应……，依此类推.如使用共阳极数码管，数据为0表示对应字段亮，数据为1表示对应字段暗；如使用共阴极数码管，数据为0表示对应字段暗，数据为1表示对应字段亮.如要显示“0”，共阳极数码管地字型编码应为：11000000B（即C0H）；共阴极数码管地字型编码应为：00111111B（即3FH）.依此类推，可求得数码管字形编码如表3-5所示.表3-5数码管字符表显示地具体实施是通过编程将需要显示地字型码存放在程序存储器地固定区域中，构成显示字型码表.当要显示某字符时，通过查表指令获取该字符所对应地字型码.3.5.2数码管显示电路图3-10 四位八段数码管动态显示电路图3-10为本次设计所用到地四位八段数码管动态显示，其中段选接到单片机地P0口，位选接到单片机地P2口地低四位.其中P0口也接地有上拉电阻，图中未标示出来，会在下面地总体电路中标示出来.采用地是动态显示方式.3.6 硬件电路总体设计图3-11为本次设计地硬件总体设计图，其中利用K1,K2,K3处进行报警温度地设置，然后有DS18B20进行实时温度采集，并在数码管上同步显示，若采集到地温度达到或者超过预设地报警温度，则LED 灯会发光报警，若低于该报警温度，则不会报警.P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 P2.0 P2.1P2.2 P2.3图3-11 硬件电路总体设计图4.软件设计方案4.1主程序介绍4.1.1主程序流程图本次设计首先对程序进行初始化，然后打开报警温度设定开关，对报警温度进行设定，确认设定值后，DS18B20温度传感器进行温度采集并送入单片机中，单片机将传感器所检测到地温度同步显示在数码管上，并且与设置地报警温度进行比较，若达到或者超过报警温度时，LED灯发光报警，如果没有达到，则继续进行温度采集.图4-1主程序流程图4.1.2主流程地C语言程序main (){ALERT=0。

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。

DS18B20温度传感器设计要点1.传感器选型：选择适合应用场景的DS18B20传感器，主要考虑工作温度范围、精度要求、供电电压等因素。

2.电路设计：（1）供电电压：DS18B20的供电电压范围为3V到5.5V，可以根据应用需求选择合适的供电电源。

（2）引脚连接：DS18B20有三个引脚，分别是VCC、DQ、GND。

其中VCC为供电电源，DQ为数据线，GND为地线。

在设计中要确保引脚连接正确稳定。

（3）电源滤波：为了减少电源噪声对传感器的影响，可以在供电电源上添加电源滤波电路，如滤波电容和电感等。

3.布线设计：由于DS18B20传感器采用单线总线通信，布线设计对于测量精度和通信稳定性非常重要。

（1）布线距离：DS18B20传感器的最大布线距离一般为100米，但实际上受到布线环境和通信电缆等因素的限制。

需要合理设计布线距离以保证信号传输的稳定性。

（2）布线阻抗：为了减少传输过程中的信号衰减和反射等问题，可以使用合适的布线阻抗。

一般来说，通信电缆的标称阻抗为120Ω，保持传输线的匹配阻抗有助于信号的正常传输。

4.传感器放置：（1）传感器放置位置：为了获得准确的温度测量结果，传感器的放置位置应该避免直接受到热源或冷源的影响，并且应尽量避免受到外界温度的干扰。

（2）固定方式：可以使用适当的固定装置将传感器安装在需要测量的位置上，确保传感器与环境接触良好。

5.通信协议：6.温度测量精度校准：为了获得准确的温度测量结果，可以在设计中进行温度测量精度校准。

校准方法可以是通过与已知温度源进行比对，或者使用标准温度计进行校准。

7.电源管理：为了延长传感器的使用寿命，可以在设计中考虑电源管理功能，如合理控制供电电流和添加省电功能。

总之，DS18B20温度传感器的设计要点主要包括传感器选型、电路设计、布线设计、传感器放置、通信协议、温度测量精度校准和电源管理等方面。

要综合考虑应用需求和环境特点，确保传感器的测量精度、稳定性和可靠性。

传感器课程设计设计题目：DS18B20温度传感器班级：电子（2）班姓名：梁玉杰，韦小门，李军伟学号：201140620223指导教师：XXX调试地点：509目录一、概述 (2)二、内容 (3)1、课程设计题目 (3)2、课程设计目的 (3)3、设计任务和要求 (3)4、正文 (3)（一）、方案选择与论证 (3)三、系统的具体设计与实现 (5)（1）、系统的总体设计方案 (5)（2）、硬件电路设计 (5)a、单片机控制模块 (5)b、温度传感器模块 (6)四、软件设计 (12)1、主程序 (12)2、读出温度子程序 (12)3、温度转换命令子程序 (12)4、计算温度子程序 (13)五、完整程序如下： (13)六、设计体会 (18)七、参考文献 (19)一、概述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，已经成为一种比较成熟的技术。

本文主要介绍了一个基于89S51单片机的测温系统，详细描述了利用液晶显示器件传感器DS18B20开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，特别是数字温度传感DS18B20的数据采集过程。

对各部分的电路也一一进行了介绍,该系统可以方便的实现实现温度采集和显示，并可根据需要任意设定上下限报警温度，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。

DS18B20与AT89C51结合实现最简温度检测系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。

关键词：单片机AT89C51、DS18B20温度传感器、液晶显示LCD1602。

二、内容1、课程设计题目基于DS18B20的温度传感器2、课程设计目的通过基于MCS-51系列单片机AT89C51和DS18B20温度传感器检测温度，熟悉芯片的使用，温度传感器的功能，数码显示管的使用，汇编语言的设计；并且把我们这一年所学的数字和模拟电子技术、检测技术、单片机应用等知识，通过理论联系实际，从题目分析、电路设计调试、程序编制调试到传感器的选定等这一完整的实验过程，培养了学生正确的设计思想，使学生充分发挥主观能动性，去独立解决实际问题，以达到提升学生的综合能力、动手能力、文献资料查阅能力的作用，为毕业设计和以后工作打下一个良好的基础。

2012年2月农机化研究第2期微波干燥恒温控制系统的设计一基于D Sl8B20数字温度传感器陈霖，苏烨，傅秋茗，王治平，莫愁(四川农业大学信息与工程技术学院，四川雅安625014)摘要：利用D Sl8820数字温度传感器对微波加热室内进行实时温度监测，以A T89$52单片机及相关电子元件为核心控制微波加热过程，读取实时温度，比较温度区间。

通过断开、闭合微波炉工作电源，使其始终保持在预设温度区间内，进而实现微波干燥恒温控制。

试验结果显示，使用该系统干燥的作物样品品质明显优于微波场直接干燥的作物品质。

试验表明，该系统能够实现其预定功能。

关键词：微波干燥；恒温；自动控制；数字温度传感器中图分类号：s226．6；S126文献标识码：A文章编号：1003—188X(2012)02-0193-040引言微波是一种具有穿透特性的电磁波，可产生高频电场。

微波加热利用的是介质损耗原理，水分子是极性分子，在微波作用下其极性随着外电磁场的变化而变化，高速运动的水分子急剧摩擦、碰撞，使物料产生热化和膨化等一系列过程，从而达到微波加热的目的。

目前，微波干燥技术以其速度快、时间短、样品温度低、整体加热等优点，在食品、中药、化学等行业中的应用越来越广泛¨。

5J。

微波干燥过程中的温度对于样品的加工时间和最终加工品质具有重要的影响。

但是微波干燥时温度的测量及控制仍然不够成熟，没有一种有效的方法可以对微波场中的温度准确测量【6】。

为此，笔者设计了一种新的微波干燥自动控制系统，采用D Sl8820数字温度传感器进行干燥室内的实时监测，使用A T89S52单片机对系统进行温度控制，使其工作在一定的预设区间内，从而获得更好的作物品质。

1原理及结构1．1恒温控制原理根据微波炉工作原理，其工作方式可分为连续式和间歇式。

当采用连续式工作方式时，很容易使微波炉磁控管工作电压、电流超过额定值，致使其工作电压上下波动，甚至使磁控管停止工作，而采用间歇式收稿日期：2011-04-13基金项目：四川农业大学双支计划项目(2009)作者简介：陈霖(1969一)，女，四川汉源人，副教授，(E—m ai l) l i nge he nl21@163．cor n。

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。

基于ds18b20的数字温度计设计报告
一、引言
随着科技的进步，温度的测量和控制变得越来越重要。

DS18B20是一款数字温度传感器，具有测量准确度高、体积小、接口简单等优点，广泛应用于各种温度测量场合。

本报告将介绍基于DS18B20的数字温度计设计。

二、DS18B20简介
DS18B20是一款由美国Dallas公司生产的数字温度传感器，可以通过数据线与微处理器进行通信，实现温度的测量。

DS18B20的测量范围为-55℃～+125℃，精度为±0.5℃。

三、数字温度计设计
1.硬件设计
数字温度计的硬件部分主要包括DS18B20温度传感器、微处理器、显示模块等。

其中，DS18B20负责采集温度数据，微处理器负责处理数据并控制显示模块显示温度。

2.软件设计
软件部分主要实现DS18B20与微处理器的通信和控制显示模块显示。

首先，微处理器通过数据线向DS18B20发送命令，获取温度数据。

然后，微处理器将数据处理后发送给显示模块，实现温度的实时显示。

四、测试结果
经过测试，该数字温度计的测量精度为±0.5℃，符合设计要求。

同时，该温度
计具有测量速度快、体积小、使用方便等优点，可以广泛应用于各种温度测量场合。

五、结论
基于DS18B20的数字温度计具有高精度、低成本、使用方便等优点，可以实现高精度的温度测量和控制。

随着科技的发展，数字温度计的应用将越来越广泛，具有广阔的市场前景。