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1、数字温度计的设计第1章引言11.1 研究背景11.2 研究内容1第2章系统硬件设计32.1 数字温度计的稳压电源电路的设计与分析32.2 中央控制器AT89c2051及其外围电路的设计与分析4芯片AT89c2051的性能及其常用参数的分析42.2.1 时钟振荡电路的设计与工作原理分析5单片机复位电路的设计与分析52.3 温度传感器18B20的原理及相关知识的介绍62.4 数字式温度计温度读取电路与显示电路的分析与设计7温度读取电路的设计与分析72.4.1 显示局部的电路的设计与分析82.5 数字温度计的总电路图与总体实现9第3章线性化处理113.1 MATLAB的开展与应用113.2 多项式拟
2、合12阻值与温度的关系123.2.1 MATLAB 程序13第4章系统软件设计154.1 系统主程序设计流程图154.2 系统的温度读取程序设计流程图154.3 系统的显示程序设计流程图16总结18参考文献19致谢错误!未定义书签。附录A源代码20第2章系统硬件设计图2.8电路原理图单独的那个一位数码管连接a, b, c, d, dp脚，并倒置，显示“C”符号。数码管引脚图如2.9所示。3）管脚排列（俯视图）（b）共阳极结构 共阴极结构图2.9码管引脚图2.5数字温度计的总电路图与总体实现通过以上分析我们已经对数字式温度计的硬件各个局部都有了一个深刻的了解。下 面对其总体实现情况作一个简单的说
3、明。该系统能用软件的方式设计硬件，用软件方式设计的系统向硬件系统的转换是由有 关开发软件自动完成的。电源电路中，我们直接外接6V-16V直流电源，再接过三端稳 压器7805进行稳压，这样输出来的是恒定的5V电源，供给单片机，以及温度传感器T 作，而18B20温度传感器把感应外界温度的变化量直接有变化的输出，送入到单片机P2.7 口进行处理，然后通过编程，使得单片机直接驱动数码管进行静态显示其温度值，这样 一个既复杂又简单的数字式温度计就这样制作完成了。总电路图如图2.10所示。电路功能实现说明:第2章系统硬件设计如电路正常，接通电源后，只显示C符号，无温度值；按下AN3,先显示上次存贮下来的设
4、定温度（报警控制）值，然后再显示环境温 度值，并随环境温度的变化而变化；图2.10数字式温度计的总体实现图再按一下AN3,温度数字闪烁，待调节；接着按AN1或AN2：按AN1为报警温度值变大，最大为125；按AN2为报 警温度值变小，最小为-55C；调好后再按一下AN3,调好的报警温度值被存贮，数码管又显示环境温度。当温 度到达存贮的报警值时，电路发出报警信号和动作。10第3章线性化处理第3章线性化处理3.1 MATLAB的开展与应用从20世纪80年代起，为了将计算机更好地应用于大学包括大专的课程教学和科学 研究，开发了多种科学计算语言，也称为数学软件。其中比拟著名的商品化软件已有 等，它们的
5、功能大同小异，又各有千秋。 但就普及性和易学性而言，首推MATLAB.o这就是我们为什么第一个专题首先介绍 MATLAB的原因。MATLAB是Matrix Laboratory英文缩写。MATLAB程序与科技人员的思维方式和 书写习惯相似，易于科技人员接受。MATLAB具有强大的作图功能.智能化程度高，功能 丰富强大，扩展性强。美国Mathworks公司在1984年正式推出MATLAB,至今已升级到 6.X版本。随着版本的升级，对使用环境提出了更高的要求，内容不断扩充，功能更为强 大。20世纪80年代末，国外许多大专院校将MATLAB列入电气工程系的教学计划，作 为大学的必修课程和验环境中必须
6、掌握的技术工具。目前国内不少院校在教学实践中应 用MATLAB进行教学改革的探索，并取得了一定的成果。目前在高职高专这一领域采 用MATLAB的还不多，可以在这一领域做些探索研究。MATLAB软件分为基本局部和专业扩展两个局部。基本局部包括代数方程和超越 方程求解，矩阵运算和各种变换，数值积分、数据处理等，可以满足大学本科理工科的多 种计算需要。入门的可从基本局部学起。扩展局部包括控制系统、模糊集合、神经元网 络、鲁棒控制、小波分析等数十个工具箱，可用于实现某一类新算法，解决某一类专门问 题,这一局部还在不断开展中，前景十分喜人。扩展局部对于电气工程系学生的毕业设计 及教师的科研教学工作是十分
7、有用。MATLAB在其它领域中的应用目前较少，尚可进一 步开发应用。MATLAB程序与科技人员的思维方式和书写习惯相似，易于为科技人员接受。 MATLAB具有强大的作图功能、智能化程度高、功能丰富强大、扩展性强。MATLAB系统主要由语言体系、工作环境、图形句柄系统，数学函数库和应用程 序接口这五局部组成。MATLAB还具有很强的功能扩展功能，可以配备各种各样的工 具箱，以完成一些特定的任务。用户也可以根据自己的工作任务，开发自己的工作箱。11第3章线性化处理在国内学术界，MATLAB已经被确认为准确，可靠的科学计算标准工具软件，也被认 作进行高校研究，开发的首选软件工具。3.2 多项式拟合热
8、敏电阻的主要优点是电阻温度系数大，灵敏度高，响应速度快，能进行精密温度 测量。主要缺点是热电特性非线性现象严重，在这里应用MATLAB进行线性化处理。采集各个温度下热敏电阻通过分压得到的电压值作为采样点。利用这些数据进行多 项式拟合，到达线性化的要求。3.2.1 阻值与温度的关系本设计外接硬件电路采用电阻串联分压电路，对热敏电阻两端电压进行采集处理0 采用5V电源，4.3K串联电阻，利用公式Rx/（Rx+4.3）*5=U输出。查表3.1得知各温度 对应电阻的阻值，在利用上式计算分压得到电压值。表3.1热敏电阻随温度变化阻值表25度10K热敏电阻阻值表温度（度）阻值（K欧）温度（度）阻值（K欧）
9、-1566. 53503. 788-1051.8553. 17-539. 55602.66030. 88652. 223524.3701.9121019.2751.631515. 38801.3952012. 36851.22510901.035308.141950. 8967356. 6681000. 7796405. 4921050. 6802454. 5491100. 5955根据上表在Excel中计算热敏电阻在各温度下通过分压得到的电压值，根据公式利 用插入函数功能计算出在-10110各个温度所对应的电压值。利用公式U=Rx/（Rx+4.3）*5计算得到数据如表3.2所示：表3.2热敏
10、电阻对应电压值12第3章线性化处理串联电阻温度热敏电阻值电压值4. 3-1051.84.6167557934. 3-539. 554.5096921324. 3030. 884. 3888573054.3524. 34.2482517484.31019.24.0851063834. 31515. 383.9075203254.32012. 363.7094837944.325103.4965034974. 3308. 1413.2718430994. 3356. 6683.0397520064. 3405.4922.8043300654.3454. 5492.5703469324.3503.
11、7882.3417408514.3553. 172.1218206164.3602. 661.910919544.3652.2231. 7039705664. 3701.9121.5389568584. 3751.631.3743676224. 3801. 3951.224758564.3851.21.0909090914.3901.0350.9700093724.3950. 89670.8627590594.31000. 77960.7673832594.31050. 68020.6829043014. 31100. 59550.6082116233.2.2 MATLAB 程序创立2个数组叩
12、表示电压值,cO口表示对应的温度值，对这2组数据进行一阶和三阶 多项式曲线拟合，比拟2条曲线的拟合程度。设定电压的变化范围从0.1到5V,每次增 加0.01V。并用所得多项式计算频率样点的放大器输出，用以与实际输出比拟。在MATLAB中编写如下程序：u=4.616755793,4.509692132,4.388857305,4.248251748,4.085106383,3.9075203253709483794,3.496503497,3.271843099,3.039752006, 2.804330065,2.570346932,2.341740851,2.121820616,1.9109
13、1954, 1.703970566,1.538956858,1.374367622,1.22475856,1.090909091, 0.970009372,0.862759059,0.767383259,0.682904301,0.608211623;c0=-10,-5,0,5,10,15,20,25,30,35,40,45,50,55,60,65,70,75,80,85,90,95, 100,105,110;cl=polyfit(u,cO,l)c3=polyfit(u,cO,3)ul=0.1:0.01:5;13第3章线性化处理c 1 O=polyval(c l,ul);c30=polyval
14、(c3,u 1);plot(u,cO/*u 1 ,c 10：,ul,c30);grid;legendCMeasurement DataVFirst order fittingVThind order fitting*) 执行后得图3.1多项式拟合曲线cl =-26.7401 116.1518c3 =-2.350819.8366 -75.5290 147.6373既得到多项式为：cl(u) = -26.7401 X + 116.1518c3()= -2.3508 X 3 +19.8366 -X2 -75.5290 X +147.6373观察图2-1比拟一阶与三阶多项式拟合曲线，显然拟合阶数越大拟
15、合的越好。固采 用三阶拟合后的公式。14第4章系统软件设计第4章系统软件设计整个系统的功能是由硬件电路配合软件来实现的，当硬件基本定型后，软件的功能 也就基本定下来了。该系统的程序主要包括主程序，温度采样子程序，显示子程序等等。4.1 系统主程序设计流程图主程序的主要功能是负责数字温度循环实时显示、读出并处理DS18B20测量的温 度值，并时检查温度值是否超出预设值，同时通过判断按键读入的值选择DS18B20,对 其单点温度进行检测，其程序流程见图4.1所示。Y 报警发光二极管亮图4.1主程序流程图系统的温度读取程序设计流程图c的工作流程主要如下：首先单片机发出一复位脉冲，使信号线上所有的DS
16、18B2015第4章系统软件设计芯片都被复位，然后从器件DS18B20回送一存在脉冲，告知主机已准备就绪。主机检 测到存在脉冲就发出一个ROM操作命令，使序列号编码匹配的DS18B20被激活，准备 接收下面的内存访问命令，其中包括读ROM,符合ROM,跳过ROM,警告搜索等。 内存访问命令控制DS18B20的工作状态，完成温度转换、存储、读取等一系列工作， 图4.2所示为同步启动单片机某位线上DS18B20进行温度转换，然后从某指定的 DS18B20中读取转换温度结果，完成一个DS18B20的操作后，又转向另一个DS18B20 的操作，如此反复，直至所有在线DS18B20的操作完成的工作流程。
17、温度读取程序流 程见图4.2所示。图4.2温度读取程序流程图系统的显示程序设计流程图本次设计的显示器选择的是LED三位数码管，温度显示的范围为：-55C至U 125 0 C之间，精度为1。最左边的那位数码管显示负号单独的那个数码管倒放置， 显示“C”符号。按键后显示温度值。数码管编程比拟简单，界面直观，因此更加易于 使用者操作和观测。其流程图如图4.3所示。16第4章系统软件设计图4.3显示程序流程图17总结本设计是采用一个单片机系统和数据采集系统来进行数字温度计的设计与制作，并 具有有效的温度值显示输出，它具有全集成化，智能化，高精度，高性能，高可靠性和 低价格等优点。在设计本作品时，我通过
18、查阅网络与图书馆到的资料，再加上指导老师的指导 与资料提供，与加上生活中对于单片机的工作原理的观察，设计出了这一套数字温度计, 基本完成了课题的要求，但是由于设计的理论基础尚浅，对课题的研究经验还不成熟, 使得在技术的解决与运用上显得粗糙了一些，在某些技术关键上的表达不能到达详细、 精辟。但是这个系统的设计却不缺乏自己的特点和创新点，如该产品的互换性好，响应 速度快，抗干扰能力强，外围电路简单易懂，因此体积小；该系统能用软件的方式设计 硬件，所以用软件方式设计的系统向硬件系统的转换是由有关开发软件自动完成的，易 操作；在硬件上使用了 AT89c2051单片机；在软件上，充分利用了 AT89c2
19、051的强大 功能，实现了信息的快速处理和控制、显示功能，能精确检测。由于本人的水平有限，设计当中，难免会有不少的缺点和缺乏之处，恳请教导老师 批评并改正。18第1章引言第1章引言1.1 研究背景温度是一种最基本的环境参数，人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过 程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法 和装置具有重要的意义。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式，从集成化 向智能化方向飞速开展。以AT89C51单片机为控制器构成的温度测量装置适用于人民 的日常生活和工、农业生产用于温度测量。但是常用的温度计多为管式温度计，不仅读 数很不方便，还
20、容易损坏。为此我们在DS18B20数字温度传感器技术的基础上制作了 数字温度计，数码管直接显示温度，读数方便快易，而且电路简单、平安可靠。大学里我们学习了许多的理论知识，而学习理论知识就是为了更好的将知识在现实 生活中得到应用。通过设计，让我们的理论知识在实际中得到应用,同时也使我们的知识 得到了巩固、加深，为我们学会独立思考和提高综合应用能力提供了一个很好的平台。为 今后的开展起到一个引导作用。1.2 研究内容设计一个数字温度计，可以用于人民的日常生活和工、农业生产用于温度测量，数 码管直接显示温度，读数方便快易，而且电路简单、平安可靠。该电路是由18B20温度 传感器作为温度传感器材，由A
21、T89c2051单片机进行数据处理，由0.56寸的三位共阳 数码管显示温度值。可由电脑USB接口供电，也可外接6V-16V的直流电源。温度 显示（和控制）的范围为：-55C到125 之间，精度为1,也就是显示整数。如 果你设定报警的温度为20。那么当环境温度到达2FC时，报警发光二极管发光，同时 继电器动作。如果你不需要对温度控制（报警），可以将报警温度值设置高些。如果控 制的是某局部的温度，可将18B20用引线引出，但距离不宜过大，注意其引脚绝缘。本次设计研究的基本方法就是对数字温度计的方案进行研究整理，并选择合适的原 理图，提出整个系统结构和设计思路。利用单片机的原理与应用的有关知识，设计
22、出系 统硬件电路。采用单片机AT89c2051与18B20.利用电压电流式数字式温度传感器18B20, 它是一种线性数字化温度传感器，其输出的电压电流值的变化与温度的变化成一个线性 值，不需要通过AD转换就可以实现信号的快速检测与输出。主要原理:温度传感器18B20参考文献参考文献1谢延兴.基于AT89C51单片机最小系统的数字体温计设计J.机电技术,2009, (04)： 60-612陈明,邱超凡.基于DS18B20数字温度传感器的设计与实现J.现代电子技术，2008, (05)： 20-273余瑾，姚燕.基于DS18B20测温的单片机温度控制系统J微计算机信息,2009, (08)： 44
23、-494曹海平.基于单片机和DS18B20的分布式多点温度检测系统的设计J.自动化技术与 应用.2008,27( 11)： 90-1275程安宇，孙士民滁洋.基于DS18B20的单片机温度测量控制系统J.兵工自动化.2007, (02)： 27-366李毅，余少辉,周步洲.基于DS18B20的测温系统设计J.电子技术.2009, (01)： 8-137臧玉萍，姜宝林,张德江.数字温度计DS1820及其应用J.吉林工学院学报(自然科学 版).2001,(02)： 5-68胡天明，齐建家.基于DS18B20的数字温度计设计及其应用J.黑龙江工程学院学 报.2008, (02)： 55-579汤三,
24、韩红培.基于DS18B20和AT89C2051单片机的温度控制系统设计J.许昌学院 学报.2009, (02)： 18-2010徐玮.51单片机综合学习系统DS18B20温度实验篇J.电子制作.2008, (05)： 17-29fill Yu Jun, Wang Yanyu. Multi-channel Precious Temperature Measurement System based on MSP430 and DS18B20 J.IMP & HIRFL Annual Report.2008,28(06)： 147-148Dogan Ibrahim.Microcontroller P
25、rojects in C for the 8051 J.2000： 1-1312 Jack R.Smit.Digital Temperature Sensors and Real-Time ClocksJ.Programming thePIC Microcontroller with MBASIC.2005 ： 231-25919附录A源代码附录A源代码#include #define Key_UP#define Key_DOWN#define Key_SET#define RelayOutPort#define LEDPort#define LEDOneC#define LEDTwoC#de
26、fine LEDThreeC#define TMPort#include #define Key_UP#define Key_DOWN#define Key_SET#define RelayOutPort#define LEDPort#define LEDOneC#define LEDTwoC#define LEDThreeC#define TMPortinclude P3_0上调温度P3_l 下调温度Pl_7 /设定键（温度设定，长按开电源）P3_5继电器输出PlLED 控制口P3_2/LED DS 1 控制（百位）P3_3:LEDDS2 控制（十位）P3_4LEDDS3 控制（个位）P3_
27、7/DS1820 DataPortUnsigned char code LEDD is=OxCO,0xF9,OxA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,OxFEOxBF; /0-9 的 LED 笔 划,0xFF为空,0xF7为负号static unsigned char bdata StateREG; 可位寻址的状态寄存器sbit DS1820ON = StateREGAO;/DS 1820 是否存在sbit SetTF = StateREGAl;是否是在温度设置状态sbit KeySETDown = StateREGA2;是否已按过 SET 键标识sbit
28、 PowTF = StateREGA3;电源电源标识sbit KeyTF = StateREGA4;键盘是否允许/sbit KeySETDowning = StateREGA5; /SET 是否正在按下static unsigned char bdata TLV _at_ 0x0029;温度变量高低位static unsigned char bdata THV _at_ 0x0028;static signed char TMV; 转换后的温度值static unsigned char Key V,TempKey V;键值static signed char TMRomV _at_ 0x002
29、7; 高温限制20附录A源代码static signed char TMSetV _at_ 0x0026;温度设定值static unsigned char KSDNum;/SET 键连按时的采集次数static unsigned char IntNumJntNum2,IntNum3; 中断发生次数，IntNum 用于 SET 长按检测，IntNum2用于设定状态时LED闪烁static signed char LED_One,LED_Two,LED_Three; /LED 的显示位 LED_One 为百位，LED_Two为十位static unsigned char Sign; 负号标识21
30、第1章引言将温度信号转化为电流信号，其输出的电流变化值与温度的变化相对应。经电流电压转 换电路，转换成相应的电压信号，再经过单片机对所信号进行处理，最后通过LED数 字显示器显示出测量的温度。所要到达的指标有：测量范围在-55125度，测量精度为 1度。数码管直接显示当前温度对于软件设计那么采用C语言。本系统不仅要满足在LED 上显示实时的所测的数据，还要到达一定测量精度。在设计的过程中，为了能掌握电路设计的基本方法和步骤，论文首先对稳压电路的 一些参数进行分析与比拟，然后详细分析电路各组成局部（温度采集电路，流滤波稳压 电路，温度显示电路，控制电压输出电路等），还详细介绍了有关集成芯片的中央
31、处理 器AT89c2051,还有温度传感器DS18B20的工作原理及电路的设计情况。第2章系统硬件设计第2章系统硬件设计为使数字温度计能够具有更好的实用性，并且具有更高的性能，我们对该系统的硬 件进行精心的设计。在设计的过程中，为了能掌握电路设计的基本方法和步骤，论文首先对一些电源的 稳压电路的一些参数进行分析与比拟，然后详细分析电路各组成局部（温度采集电路, 稳压电路，温度显示电路，外围控制电路等），还详细介绍了有关集成芯片的中央处理 器AT89C51,还有温度传感器DS18B20的工作原理及电路的设计情况。该系统的硬件设计采用了的整体系统设计方法。按实现的功能来分，可分为以下几 个局部。其
32、中，AT89c2051单片机是整个电路的核心，它控制其他模块来完成各种复杂 的操作。外围电路包括复位电路，电源电路、控制输出显示电路、温度采集电路等。2.1 数字温度计的稳压电源电路的设计与分析在设计多路巡检系统之前，我们应该设计一个高精度的电源，而我们首先对稳压电 路的工作原理及其一些基本的参数进行分析。再根据其性质对多路巡检系统的电源进行 精心设计。电源电路如下列图2.1所示。因为系统是由单片机直接控制处理，其稳定的电压是十分重要的，所以我们专门精 心设计了一个稳压电源，如图2-1所示,使步进电机能在各种特殊的环境都能正常工作。 为了改善波纹特性，在稳压电源的输入端加接电容C4；在其输出端
33、加接电容C5,目的是 为了改善负载的瞬态响应、防止自激振荡和减少高频噪声。三脚稳压块选择：该装置中的稳压块选用LM7805集成稳压块。LM7805系列集成稳压块主要技术参数：输入电压：DC3V35V；最大输出电流:第2章系统硬件设计1.5Ao LM7805系列稳压块封装如图2.2所示:1脚为输入端(e); 2脚为公共端(b)； 3脚为输出端(c)考前须知：引脚不能接错，公共端不能悬空；为防止过热应安装散热片；(在安装 时,由于用力过猛，把引脚给压断过，因此在后面的安装过程中，我们特别小心)。印制板 上的滤波电容应直接与引脚相连。2.2 中央控制器AT89C2051及其外围电路的设计与分析芯片A
34、T89c2051的性能及其常用参数的分析AT89C2051是由美国Atmel公司生产的至今为止世界上最新型的高性能八位单片 机。该芯片采用FLASH存储技术，内部具有2KB字节快闪存存储器，采用DIP封装, 是目前在中小系统中应用最为普及的单片机。其引脚图如下列图2.3所示。PDIP/SOICRST/VPP 匚120Z) VCC(RXD) P3.0 匚219 P1.7(TXD) P3.1 匚318 P1.6XTAL2 匚417口 P1.5XTAL1 匚516ZJ P1.4(INTO) P3.2 -615Z) P1.3(INT1 ) P3.3 匚714n P1.2(TO) P3.4 (：813Z
35、) P1.1 (AIN1)(T1) P3.5 匚912Z) P1.0 (AINO)GND匚101 1二 P3.7图2.3 AT89C2051引脚分布图AT89C2051 的特点：1、和MCS-51产品兼容；2、片内有2k字节在线可重复编程快擦写程序存储器;3、工作电压范围2.7-6V；4、全静态工作，工作范围:0Hz24MHz；第2章系统硬件设计5、128X8 位内部 RAM；6、两个十六位定时器/计数器；7、15条可编程I/O线;8、六个中断源，两级中断优先级；9、高精度电压比拟器（Pl.O, Pl.l, P2.6）；10、直接驱动LED的输出端口。2.2.1 时钟振荡电路的设计与工作原理分
36、析本系统在引脚XTAL1和XTAL2外接晶体振荡器（简称晶振）或陶瓷谐振器，就构成 了内部振荡方式。由于单片机内部有一个高增益反相放大器，当外接晶振后，就构成了 自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。振荡电路如下列图2.4所示。图中，电容Cl, C2容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡工作的稳定性、起振的难易程度及温度稳定性, 这里电容使用30pF。振荡器采用了 12MHz的石英晶体。图2.4时钟内部外部振荡方式详图2.2.2 单片机复位电路的设计与分析当MCS-51系列单片机的复位引脚RST（全称RESET）出现2个机器周期以上的高电 平时，单片机就执行复位操作。如果RST持续为高电平，单片机就
37、处于循环复位状态。 根据应用的要求，复位操作通常有两种基本形式：上电复位和上电或开关复位。这里是 上电复位电路如图2.5显示。上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。图中电容C3和电阻R1对电源十 5V来说构成微分电路。其中：C3 = 10uF, Rl = 10kQ。R1第2章系统硬件设计C3VCCO-41IK10UFC1RST O VCC P3.0(RKD) P1.7 P3.1(TXD) Pl.6 rrEA八ts i e2019 n r2019 n r图2.5复位电路2.3 温度传感器18B20的原理及相关知识的介绍DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20简介新的“一线器件”体积更
38、小、适 用电压更宽、更经济。数字化温度传感器DS18B20也支持“一线总线”接口，测量温 度范围为-55 C+125 C,在-10+85 C范围内，精度为0.5 Co DS1822的精度较 差为土 2 C o现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干 扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费 电子产品等。支持3V5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。而且，用户设定的 报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。DS18B20的性能是新一代产品中最好 的！性能价格比也非常出色！ DS18B20的引脚图如2.6所示。引脚排列底视1oa
39、-0M12345678 la ccccccoo NNNNNN3NCNCNCNC器 31E65432109DALLASDS1820引脚说明GND OQ Vdo NC图2.6一 Nfc-数据工/o一可选VDD一空脚DS1820的引脚说明DS18B20的性能特点如下:独特的单线接口方式，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的双向通讯 DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组第2章系统硬件设计网多点测温 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 只三极管的集成电路内 适应电压范围更宽，
40、电压范围：2.05.5V,在寄生电源方式下可由数据线供电 温范围-55+ 125C,在-10+85时精度为0.5 可编程的分辨率为912位，对应的可分辨温度分别为0.5、0.25, 0.125 和0.0625,可实现高精度测温 在9位分辨率时最多在92.75ms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 用户可定义报警设置 报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件 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 负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正
41、常工作9以上特点使DS18B20非常适用与多点、远距离温度检测系统。所以本次设计选择 DS18B20作为温度传感器。2.4数字式温度计温度读取电路与显示电路的分析与设计经过上面的分析我们对其系统的简单的外围电路，电源电路及单片机等一些大体上 有了一个深刻的了解了，现在我们对其温度读电路与显示电路作一个进一步的分析。2.4.1 温度读取电路的设计与分析由于我们采用了一线制集成温度传感器件DS18B20,使得我们在对这局部电路的硬 件设计上变得非常简单，温度读取电路原理图如图2.7所示。第2章系统硬件设计其中IC2为集成温度传感器DS18B20,当向其提供5V的工作电源后，便可以正常 工作，对系统
42、温度数据的读取，我们将单片机的P2.7脚作为与DS18B20的通讯端口, 通过软件控制P2.7脚，完成对集成温度传感器温度数据的读取。2.4.2 显示局部的电路的设计与分析经过上面的分析，我们对整个系统的工作原理都有了较为详细的了解，为了使设计 出的电路具有更好的操作性和人机对话功能，我们对显示局部电路也进行了精心地设计。 显示电路如图2.8示。我们将P1 作为显示数据接口，7个数据端与数码管的7个引脚相连，由于单片 机的P1 口有较理想的吸电流能力，为了充分利用单片机的系统资源，我们选用了共阳 型数码管作为显示数码管。由于采用的是一个P1 口控制三位数码管的显示。温度上限 最大为125；温度下限最小为-55C；因此必须用扫描的方式完成显示，为此，我们 将P2.2, P2.3和P2.4作为扫描开关，配合对数码管的扫描需要。12到18脚为数据信号端口，6、7、8脚所接为显示电路的扫描开关，控制三位发 光管的发光显示。当数据信号输出假设为“2”时，假设Q3开通，那么十位就显示“2”；显示 一段时间后，再关断Q3,再向数据线送出不同的数字信号，如“8”，再开通Q4,这时 个位就显示“8”，以上操作重复进行，两位数码管便输出“28”这个信息了。