u数字温度测量仪设计

u数字温度测量仪设计

吴文昊

哈尔滨石油学院      黑龙江哈尔滨    150000

摘要：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，本文设计了一种基于单片机控制的数字温度计，利用单片机AT89S52设计了一种数字温度计，它由单片机、DS18B20传感器以及LED数码管等部件组成，本温度计属于多功能温度计，功能较强，可以设置上下限报警温度，且测量准确、误差小。当测量温度超过设定的温度上下限时，启动蜂鸣器和指示灯报警。

关键词：单片机AT89S52；温度计；DS18B20；温度显示

1.概述

随着新技术的不断开发与应用，单片机技术在近年来发展十分迅速。单片机具有集成度高，通用性好，功能强，特别是体积小，重量轻，耗能低，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便等独特优点。利用单片机为核心器件制作的电子温度计，能够快速有效的解决温度的采集和数据处理等一系列问题，很好的克服了传统温度计所带来的各种不便，具有广泛的适用性。利用单片机为主要控制器件，以温度传感器构建数据采集电路，对温度进行实时检测与控制，将测量结果利用液晶屏显示。

2.总体设计方案

（1）基本要求：基本范围：①0℃-99℃；②精度误差小于0.5℃；③LED数码直读显示；④实现声光报警；⑤可以任意设定温度的上下限报警功能。

（2）方案设计

数字温度测量仪是基于AT89S52单片机及温度传感器DS18B20来设计的，温度测量范围0到99.9摄氏度，精度为0.1摄氏度，可见测量温度的范围广，精度高的特点。可设置上下限报警温度，默认上限报警温度为38℃、默认下限报警温度为5℃（通过程序可以更改上下限值）。报警值可设置范围：最低上限报警值等于当前下限报警值，最高下限报警值等于当前上限报警值。将下限报警值调为0时为关闭下限报警功能。

3.系统硬件电路设计

（1）系统整体电路图

该系统电路主要包括：单片机最小系统、DS18B20温度传感器系统、报警系统、LED显示模块电路及电源接口和数据下载接口等电路。

（2）温度传感器系统

DS18B20采用单线进行数据传输，外接一个4.7k上拉电阻与单片机的P10口相连进行数据的双向传输。DS18B20温度传感器电路。

（3）报警电路设计

报警电路中加一PNP三极管驱动，基极接单片机P11口，当端口变成低电平时，驱动三极管会导通，VCC电压加载到蜂鸣器使其发声、报警发光二极管亮。

（4）显示电路设计

采用LG3641BH LED数码管显示电路采用4位共阳LED数码管从P14，P15，P16，P17串口输出段码。用PNP三极管进行驱动，当相应的端口变成低电平时，驱动相应的三极管会导通，驱动三极管给数码管相应的位供电，这时只要P0口送出数字的显示代码，数码管就能正常显示数字。

4.系统软件设计

（1）主程序

主程序的主要功能是负责读出并处理DS18B20的测量的当前温度值，温度的实时显示，并根据设置的上下限判断是否报警。系统开始运行时，温度传感器测

量并计算温度值通过P1.0口传输进单片机里进行处理，经过处理后的数据再通过P0口传输到数码管进行显示。

（2）温度转换命令子程序

温度转换命令子程序主要是发温度转换开始命令，当采用12位分辨率时转换时间约为750ms，在本程序设计中采用1s显示程序延时法等待转换的完成。

5.仿真测试

（1）在Proteus中仿真

将生成的cao.hex文件调入Proteus电路图的单片机中，点击图左下角的开始键运行，程序的开始界面如图1所示，数码管显示“— — — —”。

图1 仿真程序初始化

程序初始化后通过调节DS18B20温度传感器的数值，数码管会显示相应的数值，例如10℃，其结果如图2所示。

图2 仿真程序正常运行结果

6.结论

本文主要对数字温度测量仪的设计进行了方案论证，完成了单片机、温度传感器等元器件的选择，以及对系统软硬件的详细设计，最后进行了仿真测试，比较成功的实现了数字温度的测量。

参考文献

[1] 周国立.单片机功能测试向量生成技术的研究与故障覆盖率分析[D].哈尔滨工业大学.2006.

[2] 陈振豪.空气源热泵热水器性能研究及其控制装置开发[D].上海交通大学.

    2005.

[3] 钟丽.大尺寸测量中温度测量与控制关键技术研究[D].哈尔滨工业大学.2007.