数字温度检测系统设计

邵阳学院 王 志 许建明 李 忠



数字温度检测系统设计

邵阳学院 王 志 许建明 李 忠

【摘要】本文介绍了基于单片机的温度测量和液晶显示系统，主要由三个模块组成：单片机核心控制模块、DS18B20温度检测模块、液晶显示模块。通过实验比较，DS18B20温度检测电路设计方案是常用温度检测的最佳设计方案，硬件设计阐述各个单元电路模块的工作原理，软件设计介绍了系统的软件系统的工作流程，及用编程语言来实现预期功能目标。经测试本系统具有电路简单、性能良好、成本低等诸多特点，具有很好的应用价值。

【关键词】单片机；温度传感器；显示

1 系统工作原理

系统结构由硬件系统和软件系统构成，当单片机向温度传感器发送温度转换指令后，DS18B20就开始进行温度转换，将转化后的温度数据存放在16位暂存寄存器中，温度传感器与单片机进行通信，将传感器转换后的数字信号读入到单片机进行处理，由显示程序完成对LCD1602液晶显示屏驱动将温度值显示出来。当温度值比用户设定的温度下限值低或者比用户设定的温度上限值高时，则单片机控制系统会自动开启报警电路。该系统的系统框图如图1所示。

图1 系统框图

2 硬件系统设计

2.1 微控制器

AT89C51是一款低电压，高性能的8位单片机，片内采用高密度、非易失性存储技术制造，功能强大的AT89C5可应用在很多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域，包括温度、压力、流量等工业控制中。

2.2 温度传感器电路

DS18B20是一种单总线的温度传感器，采用3个TO-92引脚、小体积封装的形式。温度测量范围可达为负55至正125摄氏度，可实现9至12位不同A/D转换精度，测量分辨率为0.0625摄氏度，转换后的温度数据采用16位二进制码进行串行输出。工作电源可采用远端接入，也可以采用寄生电源方式接入。单片机只需要一根I/O口线就能够对多个DS18B20检测传感器通讯，单片机的I/O口资源利用较少，可节省大量的I/O口引脚。

2.3 液晶显示电路

本系统采用LCD液晶显示器进行显示，由于液晶显示器是一种功耗极低的显示器件，它广泛应用于便携式电子产品总，它不仅省电，而且具有体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到广泛的应用。根据本设计要求，利用程序的控制进行显示检测的温度数据完全能符合要求，使整个电路结构简单，也控制了设计成本。

3 软件设计及仿真

软件设计主要任务就是怎样实现DS18B20传感器的正常工作。DS18B20属于单总线式器件，利用一根数据线实现双向传输数据。需要一个符合读和写数据时序工作的要求，才能完成数据的正确传输工作。软件系统的主程序是通过初始化程序、键盘扫描子程序、温度数据读取子程序、温度显示子程序、报警子程序等完成。通过一个完整循环控制，系统会自动地对被测温度进行检测及数字显示，实现了温度检测系统的全部功能。系统仿真效果如图2所示。

图2 系统仿真电路

4 结束语

本文是一款基于DS18B20的温度检测系统。DS18B20 传感器具有精度高和互换性好等优点，可以直接将被测温度数字量进行编码，只需一根I/O口线完成整个温度检测和数据的传输，以这种电路结构构成的温度检测系统具有电路简单、系统维护方便、测量结果准确等特点，应用范围较广。

参考文献

［1］江世明，许建明，朱群峰，申寿云.单片机原理及应用［M］.上海﹕上海交通大学出版社，2015.

［2］江世明，黄同成.单片机及应用［M］.北京﹕中国铁道出版社，2010.

［3］王东锋，王会良等.单片机C语言应用100例［M］.西安﹕电子工业出版社，2009.

作者简介：

王志（1993—），男，湖南岳阳人，大学本科，现就读于电子科学与技术专业。

通信作者：

许建明（1977—），男，湖南武冈人，硕士，副教授，主要从事电子技术研究。