基于单片机的温度测量系统的设计

郭豫荣

（陕西理工学院 电气工程学院，陕西 汉中 723003）

基于单片机的温度测量系统的设计

郭豫荣

（陕西理工学院 电气工程学院，陕西 汉中 723003）

本设计由AT89S52单片机，温度检测电路和显示电路等组成；介绍了DS18B20和 LCD12864液晶显示模块的工作原理，给出了系统的硬件电路设计和软件设计.

AT89S52；DS18B20；LCD12864

温度计是现代工业及日常生活中常用到的一种测量仪器，最早使用的温度计大都是采用水银制成，测温缓慢，现代多采用温度检测元件结合单片机技术设计.

传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件，热敏电阻虽然成本低但转换成的电信号是模拟量，与单片机通讯时需要A/D转换，不但系统结构复杂，而且所接信号处理电路又会带来引线及零点漂移等问题.热敏电阻本身的可靠性相对较差，测温的准确度低，检测系统的精度差.现代的温度检测多采用数字温度传感器，该传感器具有结构简单，抗干扰能力强，适用恶劣环境下进行现场温度测量等优点.本系统由数字温度传感器DS18B20进行温度采集送给单片机AT89S52进行处理，通过软件编程控制并显示出所测量的温度值.

1 系统设计要求

1.1 基本功能

检测温度并显示温度

1.2 主要技术参数

温度检测范围：-55℃～+125℃，测量精度：±1℃，显示方式：温度：五位显示

2 系统的硬件设计

2.1 系统主要的模块

2.1.1 温度测量和控制模块.这是温度测量系统的主要结构部分，由一块数字温度传感器DS18B20组成.DS18B20是硬件电路的核心芯片，本次设计中的温度采集、温度转换和模拟到数字信号的转换都通过该芯片完成，最后将输出信号送入AT89S52的P0口.

2.1.2 单片机部分.设计的测温系统采用AT89S52作为控制系统的核心，主要作用是控制显示单元及时钟、复位、测温外围电路的通讯接口，AT89S52的优点在于具有8K字节在系统可编程Flash存储器，兼容MCS-51单片机；器件采用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，低功耗空闲和掉电模式，有利于系统的升级和扩展.

2.1.3 显示模块.液晶显示模块LCD12864提供两种界面和微处理机相连接：8位并行及串行两种连接方式.具有多种功能：光标显示，画面移位，睡眠模式等.本设计采用AT89S52串行接口静态显示方式.这种显示亮度大，占用机时少，显示稳定可靠.

2.2 系统的连接

本次需要设计一个温度测量系统，这里选用单片机为执行器（核心器件），通过温度检测电路，控制系统，显示电路等做成一个温度测量系统,系统电路设计框图如图1.

图1 系统电路设计框图

系统的工作原理是：DS18B20采集被测物体的温度，在内部进行转换成数字量，送人单片机处理，最终由显示模块LCD-12864显示其温度值.

3 单片机控制的原理

系统电路图如图2,

图2 系统电路图

整个温度测量过程是由单片机89S52控制的，DS18B20的2端与单片机的P3.4相连，DS18B20内部包括一低温度系数晶振和一高温度系数晶振，分别对内部计数器1和计数器2计数，高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，计数器1的值从预置值减到零后内部温度寄存器的值增加一，同时计数器2的值递减一，重新装入预置值到计数器1中，如此反复循环，直到计数器2的值减为零，此时温度寄存器的值为被测物体的温度.单片机读出并处理DS18B20的测量温度值，在读出时必须进行CRC校验，如果有错不能进行温度数据的改写，接下来进行温度转换及计算温度值.LCD12864的数据端和P0口相连，读写控制端和使能端与P2口连接，当读写控制端和使能端有效时，测量的温度值显示在LCD上.

4 软件系统设计

整个系统的软件设计包括主程序的设计，读出温度子程序、温度转换子程序、计算温度子程序及显示程序，这里给出主程序流程图和读DS18B20温度子程序流程图：

图3 主程序流程图

图4 读DS18B20子程序流程图

5 结束语

本文以protuse软件为设计平台，采用C语言实现了温度测量系统的整体设计，对人体及环境温度进行测量，测温时间短，与水银温度计相比误差小，节约了测量时间.所设计的系统软硬件结构简单、成本低廉、可靠性高，即可应用在日常生活中如做成数字温度计，又可以用在仓库、大棚的温度检测等方面，所以具有一定的应用价值.

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