基于51单片机及DS18B20温度传感器的数字温度计设计

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。

基于51单片机和DS18B20的数字温度计设计毕业设计（论文）课题名称：基于51单片机和DS18B20的温度计设计指导教师：系别：电子信息系专业：楼宇智能化工程技术班级：14楼宇1班姓名：摘要随着科技的不断发展，电子设备的应用已经取得了非凡的成就。

即使是高度集成化的今天，单片机技术依旧在我们的日常生活中占据着重要的地位。

温度是日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域最常用到的一个物理量。

测量温度的基本方法是使用温度计直接读取温度。

最常见到得测量温度的工具是各种各样的温度计。

它们常常以刻度的形式表示温度的高低，人们必须通过读取刻度值的多少来测量温度。

利用单片机和温度传感器构成的电子式智能温度计就可以直接测量温度，得到温度的数字值，既简单方便，有直观准确。

本文介绍了一个基于STC89C51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，系统具有可靠性高、成本低、功耗小等优点。

通过Proteus画图以及Keil编程，成功的仿真出了能够实时测量温度并显示温度的数字温度计。

关键词：单片机、数字温度传感器、温度计目录第一章绪言1．1课题背景工农业生产中经常需要测量温度。

在设计温度测量系统时，通*要采用电池供电的极低功耗模块。

传统的温度测量手段比较多，但不论是采用分立晶体管，或者是热电偶，功耗都降不下来。

为达到低功耗要求，采用一枚极低功耗的、带Flash存储器的MCU，以及热敏电阻传感器、日历时钟和液晶模块(LCD)组成测量系统。

采用负温度系数(NTC)热敏电阻，具有测量灵敏度高、体积小，电阻值大、价格便宜等特点，且温度范围可以从-40℃～125℃，精度可达1％，基本上满足了行业中对温度的测量需求。

系统兼顾了温度测量精度和低功耗方面的要求。

温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。

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。

课题：基于51单片机数字温度计设计专业：电子信息工程班级：（1）班学号：姓名：峰指导教师：周冬芹设计日期：成绩：重庆大学城市科技学院电气学院基于51单片机数字温度计设计一、设计目的1、掌握单片机电路的设计原理、组装与调试方法。

2、掌握LED数码显示电路的设计和使用方法。

3、掌握DS18B20温度传感器的工作原理及使用方法。

二、设计要求1、本次单片机课程设计要求以51系列单片机为核心，以开发板为平台。

2、设计一个数字式温度计，要求使用DS18B20温度传感器测量温度。

3、经单片机处理后，要求用4位一体共阴LED数码管来设计显示电路，以显示测量的温度值。

4、另外还要求在设计中加入报警系统，如果我们所设计的系统用来监控某一设备，当设备的温度超过或低于我们所设定的温度值时，系统会产生报警。

5、要求在设计中加入上下限警报温度设置电路。

三、设计的具体实现1数字温度计设计的方案在做数字温度计的单片机电路中，对信号的采集电路大多都是使用传感器，这是非常容易实现的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。

采集之后，通过使用51系列的单片机，可以对数据进行相应的处理，再由LED显示电路对其数据进行显示。

2系统设计框图温度计电路设计总体设计方框图如下图所示，控制器采用单片机A T89C51，温度传感器采用DS18B20，用4位一体共阴LED数码管以串口传送数据实现温度显示。

此外，还添加了报警系统，对温度实施监控。

3主控器AT89C51芯片对于单片机的选择，可以考虑使用8031与8051系列，由于8031没有内部RAM，系统又需要大量内存存储数据，因而不适用。

AT89C51 以低价位单片机可为提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域，对于简单的测温系统已经足够。

单片机AT89C51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要该器件是INTEL公司生产的MCS一5l系列单片机中的基础产品，采用了可靠的CMOS工艺制造技术，具有高性能的8位单片机，属于标准的MCS—51的CMOS产品。

单片机应用课程设计（设计课题: 电子时钟及温度控制器院（系、部）: 机械工程系专业: 机械制造及其自动化专业一、单片机电子时钟的设计目录第一章前言 (3)第二章方案论证与比较 (3)2.1数字时钟方案 (3)2.2数码管显示方案 (4)第三章系统设计 (5)3.1总体设计 (5)3.1.1系统说明 (5)3.1.2系统框图..................................................... 错误！未定义书签。

第四章原理图与仿真图. (6)4.1 Protel原理图 (6)4.2 Proteus 仿真图 (7)4.3流程图 (8)4.4源程序清单 (10)4.5设计总结 (18)第五章实验心得体会 (19)第六章参考文献 (20)第一章前言单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。

单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。

由于具有上述优点，在我国，单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面，而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。

这次毕业设计通过对它的学习、应用，以AT89S51芯片为核心，辅以必要的电路，设计了一个简易的电子时钟，它由4.5V直流电源供电，通过数码管能够准确显示时间，日期，调整时间，日期，从而到达学习、设计、开发软、硬件的能力。

时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。

在一个单片机应用系统中，时钟有两方面的含义：一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢；二是指系统的标准定时时钟，即定时时间，它通常有两种实现方法：一是用软件实现，即用单片机内部的可编程定时/计数器来实现，但误差很大，主要用在对时间精度要求不高的场合；二是用专门的时钟芯片实现，在对时间精度要求很高的情况下，通常采用这种方法，典型的时钟芯片有：DS1302，DS12887，X1203等都可以满足高精度的要求。

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。

课程名称：微机原理课程设计题目：温度检测课程设计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,本文将介绍一种基于单片机控制的温度检测仪。

本设计使用简便，功能丰富。

可以实现温度采集，温度报警，重设上下限温度值等功能。

在现代化的工业生产中，需要对周围环境的温度进行检测和控制。

本设计对温控报警问题展开思考，设计一个能根据需求设置低温到高温进行报警并通过数码管显示的系统。

该系统使用STC89C51单片机，同时运用单线数字温度传感器DS18B20，四位共阴数码管显示，按键控制等模块可实现温度的检测与设置。

课题经过实验验证达到设计要求，具有一定的使用价值和推广价值。

本作品使用四位共阴数码管显示，可以清晰地显示当前的报警温度，一定程度避免使用者使用时出错，安全可靠，可使用于各种食品储存室，植物养殖所等地方，实用性很高。

关键字：温度报警器 STC89C51单片机数码管 DS18B20一、课程设计目的和要求 (1)1.1 设计目的 (1)1.2 设计要求 (1)二、总体设计方案 (1)三、硬件设计 (2)3.1 DS18B20传感器 (2)3.2 STC89C51功能介绍 (6)3.3 时钟电路 (8)3.4 复位电路 (8)3.5 LED显示系统电路 (9)3.6 按键控制电路 (11)3.7 蜂鸣器电路 (11)3.8 总体电路设计 (12)四、软件设计 (14)4.1 keil软件 (14)4.2 系统主程序设计 (14)4.3 系统子程序设计 (15)五、仿真与实现 (18)5.1 PROTEUS仿真软件 (18)5.2 STC-ISP程序烧录软件 (19)5.3 使用说明 (20)六、总结 (21)一、课程设计目的和要求1.1 设计目的熟悉典型51单片机，加深对51单片机课程的全面认识和掌握，对51单片机及其接口的应用作进一步的了解，掌握基于51单片机的系统设计的一般流程、方法和技巧，为我们解决工程实际问题打下坚实的基础。

基于51单片机及DS18B20温度传感器的数字温度计设计摘要本设计采用的主控芯片是ATMEL公司的AT89S52单片机，数字温度传感器是DALLAS 公司的DS18B20。

本设计用数字传感器DS18B20测量温度，测量精度高，传感器体积小，使用方便。

所以本次设计的数字温度计在工业、农业、日常生活中都有广泛的应用。

单片机技术已经广泛应用社会生活的各个领域，已经成为一种非常实用的技术。

51单片机是最常用的一种单片机，而且在高校中都以51单片机教材为蓝本，这使得51单片机成为初学单片机技术人员的首选。

本次设计采用的AT89S52是一种flash型单片机，可以直接在线编程，向单片机中写程序变得更加容易。

本次设计的数字温度计采用的是DS18B20数字温度传感器，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。

本设计根据设计要求，首先设计了硬件电路，然后绘制软件流程图及编写程序。

本设计属于一种多功能温度计，温度测量范围是-55℃到125℃。

温度值的分辨率可以被用户设定为9-12位，可以设置上下限报警温度，当温度不在设定的范围内时，就会启动报警程序报警。

本设计的显示模块是用四位一体的数码管动态扫描显示实现的。

在显示实时测量温度的模式下还可以通过查询按键查看设定的上下限报警温度。

关键词：单片机、数字温度计、DS18B20、AT89S52目录1 概述 ................................................................................................................................................................. - 1 -1.1系统概述 ................................................................................................................................................. - 1 -2 系统总体方案及硬件设计 ............................................................................................................................... - 2 -2.1 系统总体方案 ........................................................................................................................................ - 2 -2.1.1系统总体设计框图 ...................................................................................................................... - 2 -2.1.2各模块简介 .................................................................................................................................. - 2 -2.2 系统硬件设计 ........................................................................................................................................ - 5 -2.2.1 单片机电路设计 ......................................................................................................................... - 5 -2.2.2 DS18B20温度传感器电路设计.................................................................................................. - 6 -2.2.3 显示电路设计 ............................................................................................................................. - 6 -2.2.4 按键电路设计 ............................................................................................................................. - 7 -2.2.5 报警电路设计 ............................................................................................................................. - 8 -3 软件设计 ........................................................................................................................................................... - 9 -3.1 DS18B20程序设计................................................................................................................................. - 9 -3.1.1 DS18B20传感器操作流程.......................................................................................................... - 9 -3.1.2 DS18B20传感器的指令表.......................................................................................................... - 9 -3.1.3 DS18B20传感器的初始化时序................................................................................................ - 10 -3.1.4 DS18B20传感器的读写时序.................................................................................................... - 10 -3.1.5 DS18B20获取温度程序流程图................................................................................................ - 11 -3.2 显示程序设计 ...................................................................................................................................... - 13 -3.3 按键程序设计 ...................................................................................................................................... - 13 -4实物制作及调试 .............................................................................................................................................. - 14 -5电子综合设计体会 .......................................................................................................................................... - 15 -参考文献 ............................................................................................................................................................. - 16 -附1 源程序代码 .............................................................................................................................................. - 17 -附2 系统原理图 .............................................................................................................................................. - 32 -1 概述1.1系统概述本系统所设计的数字温度计采用的是DS18B20数字温度传感器测温，DS18B20直接输出的就是数字信号，与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，上下限报警功能。

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。

信息与通信工程学院课程设计项目：基于单片机的DS18B20数字温度计设计指导老师：湛腾西设计人：尹世强彭娇礼班级：电实11-1BF2013 年06 月18 日1 设计要求1.1 基本要求1、测量精度0.5℃2、范围：-50℃-110℃3、可测多点温度，演示两点以上4、LED直读显示5、可任意设计温度报警的上限与下限6、可上传通信（RS232口）,也可以相互对通(485口)1.2 扩展功能温度报警，能任意设定温度范围实现声光报警；每隔10分钟记录一次温度数据，至少能查询过去10个时刻的温度情况。

2 元器件清单3 总体方案设计2.1 方案论证 2.1.1 方案一由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件，将随被测温度变化的电压或电流采样，进行A/D 转换后就可以用单片机进行数据处理，实现温度显示。

这种设计需要用到A/D 转换电路，增大了电路的复杂性，而且要做到高精度也比较困难。

2.1.2 方案二考虑到在单片机属于数字系统，容易想到数字温度传感器，可选用DS18B20数字温度传感器，此传感器为单总线数字温度传感器，起体积小、构成的系统结构简单，它可直接将温度转化成串行数字信号给单片机处理，即可实现温度显示。

另外DS18B20具有3引脚的小体积封装，测温范围为-55~+125摄氏度，测温分辨率可达0.0625摄氏度，其测量范围与精度都能符合设计要求。

以上两种方案相比较，第二种方案的电路、软件设计更简单，此方案设计的系统在功耗、测量精度、范围等方面都能很好地达到要求，故本设计采用方案二。

图1 系统总体方框图2.2 总体设计框图本方案设计的系统由单片机系统、数字温度传感器、LED显示模块、按键控制模块、温度报警模块组成，其总体架构如图1。

3 硬件设计3.1 单片机系统1.本设计采用STC89C52单片机作为控制器，完成所有功能的控制，包括：●DS18B20数字温度传感器的初始化和读取温度值●LED数码管显示驱动与控制●按键识别和响应控制●温度设置和报警●温度值的存储和读取2.单片机系统电路原理图：图2 单片机系统原理图4.1 数字温度传感器模块4.1.1 DS18B20性能●独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通信●简单的多点分布应用●无需外部器件●可通过数据线供电●零待机功耗●测温范围-55~+125℃，以0.5℃递增●可编程的分辨率为9~12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃●温度数字量转换时间200ms，12位分辨率时最多在750ms内把温度转换为数字●应用包括温度控制、工业系统、消费品、温度计和任何热感测系统●负压特性：电源极性接反时，传感器不会因发热而烧毁，但不能正常工作4.1.2 DS18B20外形及引脚说明图3 DS18B20外形及引脚●GND：地●DQ：单线运用的数据输入/输出引脚●VD：可选的电源引脚4.1.3 DS18B20接线原理图单总线通常要求接一个约4.7K左右的上拉电阻，这样，当总线空闲时，其状态为高电平。