DS18B20温度传感器设计

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。

课程设计报告目录一．设计任务二．方案论证三．硬件设计3.1 DS18B20简介AT89C51型单片机简介3.2 总电路的设计图四．软件设计3.1 主程序框图3.2 初始化子程序18B20的主程序3.3 调试及运行五. 课程设计总结一、设计任务1. 熟悉电子系统开发的思路和步骤；2. 熟悉Keil C开发环境，并对18B20、LED数码管、4*4键盘等外围模块的驱动进行编写调试，学会基本的驱动开发思路，并通过调试学会定位问题的能力；3. 分别使用汇编语言和C语言编写调试整个电子系统的控制程序，学会电子系统的软件开发思路；4. 通过protel学会如何绘制原理图及PCB版图，从而完成整个电子系统的软硬件开发；二、方案论证A、分析本次设计任务可知：1．本设计要利用DS18B20测量温度，需要用89C51单片机控制DS18B20测量温度，并将DS18B20测得温度读取到单片机中来。

2. 本设计要用LED显示温度，可用五个共阳极LED，采用动态扫描法显示读取到单片机中的温度。

显示格式举例如下：（1）温度为正值————101.1 、99.2 第四个LED总是显示点号。

（2）温度为负值————-23.1 第一个总是显示一横，第四个总是显示点号。

B、经以上分析可得：可将本设计功能分为两大模块：1、DS18B20设置模块2、测温电路及其程序3、显示电路及其程序3. 在硬件电路上还要加上必要的基础电路：（1）时钟电路本次设计采用时钟频率为：12MHZ（2）按键测温电路及其程序按一次按钮即测一次温度并将测得的温度显示出来）C 、系统总体方案系统原理框图：由图可知该测量系统由DS18B20组成的测量电路和单片机控制电路组成。

系统通过DS18B20采集到的数据，然后通过单片机微控制芯片经过数据处理，最后通过数码管实时显示所测空气的温度。

用单个DS18B20采集温度采集温度并将其显示在LED 灯上，温度只需显示整数，小数位位不做要求；设置报警上下限，当按下键盘上的SETUP 键时，DS18B20不工作，从键盘上输入温度的上下限值，前边的两个LED 显示器显示温度上线，后边的两个LED 显示器显示温度下限，当采集的温度越过上限和低于下限时，P0.4口的发光二极管灯亮，表示报警；温度上下限的设置要在30S 内完成，如果没完成，温度传感器自行工作，设置完成后，按下Enter 键DS18B20开始采集并显示温度。

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。

基于DS18B20的温度测量系统设计概述：DS18B20是一种数字温度传感器，具有精确度高、稳定性好、尺寸小等特点。

本文将基于DS18B20设计一个温度测量系统，主要包括硬件设计和软件设计两部分内容。

硬件设计：1.传感器模块：DS18B20传感器模块包括一个温度传感器和一个数字转换芯片。

传感器模块通过串行总线与主控设备进行通信，并提供温度数据。

2.单片机：选择一种适合的单片机作为主控设备，负责与传感器模块通信，并实现相关功能。

3.显示模块：通过液晶显示屏或数码管等模块，将测量到的温度实时显示出来。

4.电源模块：为系统提供稳定的直流电源，使系统能够正常工作。

软件设计：1.通信协议：将单片机与传感器模块之间的通信协议设置为1-Wire协议，该协议简单易实现，并且可以同时连接多个传感器。

2.初始化：在系统启动时，初始化单片机与传感器模块之间的通信，并对传感器模块进行必要的设置，如分辨率、精确度等。

3.数据读取：通过1-Wire协议，单片机向传感器模块发送读取温度的指令，传感器模块将温度数据以数字形式返回给单片机。

4.数据处理：单片机接收到温度数据后，进行相应的数据处理，可以进行单位转换、滤波处理等。

5.数据显示：将处理后的温度数据通过显示模块实时显示出来。

系统应用：1.工业自动化：用于监测生产设备的温度，实现设备状态监控和预警功能。

2.室内温控：通过与空调系统或暖气系统的连接，实现室内温度的精确控制。

3.热管理：用于监测电子设备或电路板的温度，保证设备运行时的稳定性和散热效果。

总结：基于DS18B20的温度测量系统设计，通过选用合适的硬件模块和软件设计方案，可以实现精确、稳定的温度测量，并通过通信和显示模块实时反馈温度数据。

该系统具有应用广泛、性能可靠等优点，在工业自动化、室内温控、热管理等领域有着重要意义。

开题报告1 前言单片机技术的成熟与发展，为仓储管理自动化提供了强有力的技术支持。

但目前的仓储管理系统一般技术比较落后、性能较差且很不完备，人工干涉多，操作使用不方便，有的还故障率高而不实用。

随着社会信息交流的日益加强和信息量的集聚增加，仓储管理部门越来越需要一套低成本、高性能、方便使用的仓库监控管理系统。

要求它具有立即捕捉警情并提供警情发生地的有关信息，系统马上对警情做出反应，迅速通知相关部门，可能的话还可立即对警情发生地实施控制。

本温度自动报警系统可以广泛应用于温度需要实时监控的场合。

由单片机巡回监视温度信号，当温度超过一定门限值时出现报警信号（LED 数码管显示当前温度值和报警点，蜂鸣器发出报警信号）。

2方案设计2．1 功能描述本温度自动报警系统主要有以下功能：① 实时采集温度信号并显示② 单片机对温度信号能够实时监控③ 能够设置报警温度上下限④ 能够自动实现鸣叫报警2．2 系统组成本温度自动报警系统主要由四部分组成：主控模块，采集模块，显示模块和报警模块。

其中：主控模块实现巡回监视温度信号的功能，采集模块实现温度信号的采集，显示模块实现温度值和报警点的显示，报警模块实现报警的功能。

系统框图如下所示：2．4 芯片选择2．4．1 主控模块主控模块采用ATMEL 公司生产的AT89C51。

AT89C51是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4K 的可反复擦写的FLASH 只读存储器和128 BYTES 的随机存取数据存储器，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O ）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口。

AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。

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，其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。

DS18B20数字温度计的设计与实现一、实验目的１．了解DS18B20数字式温度传感器的工作原理。

２．利用DS18B20数字式温度传感器和微机实验平台实现数字温度计。

二、实验内容与要求采用数字式温度传感器为检测器件，进行单点温度检测。

用数码管直接显示温度值，微机系统作为数字温度计的控制系统。

１．基本要求：(1)检测的温度范围：0℃～100℃，检测分辨率 0.5℃。

(2)用4位数码管来显示温度值。

(3)超过警戒值（自己定义）要报警提示。

２．提高要求(1)扩展温度范围。

(2)增加检测点的个数，实现多点温度检测。

三、设计报告要求１．设计目的和内容２．总体设计３．硬件设计：原理图（接线图）及简要说明４．软件设计框图及程序清单５．设计结果和体会（包括遇到的问题及解决的方法）四、数字温度传感器DS18B20由DALLAS半导体公司生产的DS18B20型单线智能温度传感器,属于新一代适配微处理器的智能温度传感器,可广泛用于工业、民用、军事等领域的温度测量及控制仪器、测控系统和大型设备中。

它具有体积小，接口方便，传输距离远等特点。

1.DS18B20性能特点DS18B20的性能特点：①采用单总线专用技术，既可通过串行口线，也可通过其它I/O 口线与微机接口，无须经过其它变换电路，直接输出被测温度值（9位二进制数，含符号位），②测温范围为-55℃-+125℃，测量分辨率为0.0625℃,③内含64位经过激光修正的只读存储器ROM ，④适配各种单片机或系统机，⑤用户可分别设定各路温度的上、下限，⑥内含寄生电源。

2. DS18B20内部结构DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM,温度传感器,非挥发的温度报警触发器TH 和TL,高速暂存器。

64位光刻ROM 是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列号。

64位ROM 结构图如图2所示。

不同的器件地址序列号不同。

DS18B20的管脚排列如图1所示。

基于DS18B20室内数字温度计日常生活中人们需要测量各种各样的温度。

环境温度对工业、农业、商业都有很大的影响。

传统的测温仪测量费时，准确度也较低，数字温度计与传统的温度计相比，具有读数速度快，测温范围广，其输出温度采用数字显示，便于用户使用。

随着单片机技术的不断发展，单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，本设计所介绍的数字温度计使用单片机stc89C51，测温传感器使用DS18B20，用数码管实现温度显示，利用DS18B20和一片stc89C51单片机即可构成一个简洁但功能强大的低电压温度测量控制系统。

一、设计前言1.1 设计目的1．理论联系实际，单片机应用，尝试设计案例程序2．对主要元件功能有所了解3．学会用C语言编写程序4．培养设计项目程序流程图的思想5．掌握项目中所使用到的元器件的硬件原理，并用Proteus软件仿真，并用protell99se画PCB1.2设计内容1．所设计实验装置以MCS-51系列单片机为核心器件，组成一个数字式温度计。

2．所设计实验装置能够利用数码管直接显示出外界温度及温度变化。

3．所设计实验装置测试外界温度误差范围在±0.5℃之间。

4．手机充电器作稳压电源。

1.3设计要求1．独立设计原理图及相应的硬件电路。

2．独立焊接电路板并对电路板调试。

3．针对选择的设计题目，设计系统软件。

软件要做到：操作方便，实用性强，稳定可靠。

4．设计说明书格式规范，层次合理，重点突出。

并附上设计原理图、电路板图及相应的源程序。

二、设计方案2.1方案论证鉴于此设计题目，以下想到两种可能方案：方案一热敏电阻由于此设计是测温电路，所以想到使用热敏电阻，利用它的感温效应，在实验过程中记录在其温度变化时的电压或电流，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来。

方案二温度传感器此设计利用温度传感器，采用一只温度传感器DS18B20，控制器单片机AT89S51，用液晶显示器显示温度。

目录1设计内容及基本要求 (1)2设计方案及论证 (1)3设计原理及电路图 (2)3.1硬件设计 (2)3.1.1 DS18B20的介绍 (2)3.1.2主控器STC89C52的介绍 (4)3.1.3显示电路的设计 (6)3.1.4仿真原理图 (7)3.2软件设计 (9)3.2.1软件环境 (9)3.2.2软件流程图 (9)4.元器件清单 (10)5元器件识别与检测 (11)5.1 电阻识别与检测 (11)5.3 电容识别与检测 (12)6软件编程与调试 (14)7设计心得 (14)8参考文献 (15)1设计内容及基本要求内容：设计能够对室内温度进行测量的温度检测电路，实现对常温环境的温度测量。

基本要求：（1）温度测量范围：零下50度至零上50度；（2）测量精度为0.5度。

2设计方案及论证方案一：水银温度计在生活中我们经常看到水银温度计，它只能作为就地监督的仪表，用它来测量温度时，由于读数时用眼睛观察，主观因素大，容易造成误差大，而且不同是水银温度计量程不同，在读数前需要看清它的最小分度值，还有它有热惯性，需要等到温度计达到稳定状态后才能读数，比较麻烦，并且水银有毒，不小心打破后接触到水银，对人体伤害大，所以危险性较高。

方案二：传统测温元件传统的测温元件有热电偶和热电阻。

而热电偶和热电阻测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，需要比较多的外部硬件支持，其缺点有：硬件电路复杂；软件调试复杂；制作成本高。

方案三：DS18B20传感器测温本设计采用美国DALLAS半导体公司继DS1820之后推出的一种改进型智能温度传感器DS18B20作为检测元件可以直接读出被测温度值，而且采用三线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有成本低和易使用的特点。

2.1.2 单片机STC89C52的选择STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器，内置看门狗定时器，而且STC89C52可降到0Hz静态逻辑操作，支持两种软件可选择节电模式。

使用DS18B20温度传感器设计温度控制系统设计设计说明：1.1 使用DS18B20温度传感器设计温度控制系统1.在数码管上可显示采集到的温度（0~99.9℃）2.当温度低于27℃时，蜂鸣器开始以慢地“滴”声报警，P1.0口发光二极管闪烁，当温度继续降低并低于25℃时，蜂鸣器开始以快地“滴”声报警，P1.0和P1.1口发光二极管闪烁。

3.当温度高于30℃时，蜂鸣器开始以慢地“滴”声报警，P1.2口发光二极管闪烁，当温度继续升高并高于32℃时，蜂鸣器开始以快地“滴”声报警，P1.2和P1.3口发光二极管闪烁。

1.2 元件说明：(1)使用的元器件DS18B20：电压范围3.0~5.5V ；温度可测范围-55~+125℃；可编程分辨率为9~12位，对应的可分辨温度为：0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃；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，具有极强的抗干扰纠错能力。

其引脚定义图如下图：(3) 硬件连接图硬件连接图如上图：1.3 工作原理首先看控制DS18B20的指令，只列举此设计用到的，如下表：CCH 跳过ROM44H 温度转换BEH 读暂存器原理：DS18B20测量外部温度，经过温度转换，将温度物理量转换成数字信号，再传送数据到AT89C52，AT89C52控制数码管显示及二极管、扬声器的工作，从而实现了温度在数码管上显示，还有温度范围的亮灯与报警。

1.4 C语言编程见附录1.5 实验结果可将环境温度经过DS18B20温度传感器，在数码管上显示，显示准确。

附录#include<reg51.h>#include<stdio.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit ds=P2^2;For personal use only in study and research; not for commercial usesbit dula=P2^6;sbit wela=P2^7;sbit beep=P2^3;uint temp;float f_temp;uint warn_l1=270;uint warn_l2=250;uint warn_h1=300;uint warn_h2=320;sbit led0=P1^0;sbit led1=P1^1;sbit led2=P1^2;sbit led3=P1^3;unsigned char code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0xbf,0x86,0xdb,0xcf, 0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef}; void delay(uint z){uint x,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=110;y>0;y--);}void dsreset(){uint i;ds=0;i=103;while(i>0) i--;ds=1;i=4;while(i>0) i--;}bit tempreadbit(){bit dat;ds=0;i++;ds=1;i++;i++;dat=ds;i=8; while(i>0) i--;return(dat);}uchar tempread(){uchar i,j,dat;dat=0;for(i=1;i<=8;i++){j=tempreadbit();dat=(j<<7)|(dat>>1);}return(dat);}tempwritebyte(uchar dat) {uint i;uchar j;bit testb;for(j=1;j<=8;j++){testb=dat&0x01;dat=dat>>1;if(testb){ds=0;i++;i++;ds=1;i=8;while(i>0) i--;}else{ds=0;i=8;while(i>0) i--;ds=1;i++;i++;}}tempchange(){dsreset();delay(1);tempwritebyte(0xcc); tempwritebyte(0x44);}uint get_temp(){uchar a,b;dsreset();delay(1);tempwritebyte(0xcc); tempwritebyte(0xbe);a=tempread();b=tempread();temp=b;temp<<=8;temp=temp|a;f_temp=temp*0.0625;temp=f_temp*10+0.5;f_temp=f_temp+0.05; return temp;}display(uchar num,uchar dat) {uchar i;dula=0;P0=table[dat];dula=1;dula=0;wela=0;i=0xff;i=i&(~((0x01)<<(num)));P0=i;wela=1;wela=0;delay(50);}dis_temp(uint t){uchar i;i=t/100;display(0,i);i=t%100/10;display(1,i+10);i=t%100%10;display(2,i);}warn(uint s,uchar led){uchar i;i=s;beep=0;P1=~(led);while(i--){dis_temp(get_temp());}beep=1;P1=0xff;i=s;while(i--){dis_temp(get_temp());}}deal(uint t){uchar i;if((t>warn_l2)&&(t<=warn_l1)){warn(40,0x01);}else if(t<=warn_l2){warn(10,0x03);}else if((t<warn_h2)&&(t>=warn_h1)){warn(40,0x04);}else if(t>=warn_h2){warn(10,0x0c);}else{i=40;while(i--){dis_temp(get_temp());}}}init_com(){TMOD=0x20;PCON=0x00;SCON=0x50;TH1=0xfd;TL1=0xfd;TR1=1;}comm(char *parr){do{SBUF=*parr++;while(!TI);TI=0;} while(*parr);}main(){uchar buff[4],i;dula=0;wela=0;init_com();while(1){tempchange();for(i=10;i>0;i--){dis_temp(get_temp());}deal(temp);sprintf(buff,"%f",f_temp); for(i=10;i>0;i--){dis_temp(get_temp());}comm(buff);for(i=10;i>0;i--){dis_temp(get_temp());}}}使用DS18B20温度传感器设计温度控制系统设计班级：电082班姓名：于川洋学号：33号时间：2011-11.-11仅供个人参考仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。