邵陽學(xué)院 王 志 許建明 李 忠

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數(shù)字溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計

邵陽學(xué)院 王 志 許建明 李 忠

【摘要】本文介紹了基于單片機的溫度測量和液晶顯示系統(tǒng)，主要由三個模塊組成：單片機核心控制模塊、DS18B20溫度檢測模塊、液晶顯示模塊。通過實驗比較，DS18B20溫度檢測電路設(shè)計方案是常用溫度檢測的最佳設(shè)計方案，硬件設(shè)計闡述各個單元電路模塊的工作原理，軟件設(shè)計介紹了系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)的工作流程，及用編程語言來實現(xiàn)預(yù)期功能目標(biāo)。經(jīng)測試本系統(tǒng)具有電路簡單、性能良好、成本低等諸多特點，具有很好的應(yīng)用價值。

【關(guān)鍵詞】單片機；溫度傳感器；顯示

1 系統(tǒng)工作原理

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)構(gòu)成，當(dāng)單片機向溫度傳感器發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換指令后，DS18B20就開始進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)化后的溫度數(shù)據(jù)存放在16位暫存寄存器中，溫度傳感器與單片機進(jìn)行通信，將傳感器轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號讀入到單片機進(jìn)行處理，由顯示程序完成對LCD1602液晶顯示屏驅(qū)動將溫度值顯示出來。當(dāng)溫度值比用戶設(shè)定的溫度下限值低或者比用戶設(shè)定的溫度上限值高時，則單片機控制系統(tǒng)會自動開啟報警電路。該系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框圖

2 硬件系統(tǒng)設(shè)計

2.1 微控制器

AT89C51是一款低電壓，高性能的8位單片機，片內(nèi)采用高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，功能強大的AT89C5可應(yīng)用在很多高性價比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域，包括溫度、壓力、流量等工業(yè)控制中。

2.2 溫度傳感器電路

DS18B20是一種單總線的溫度傳感器，采用3個TO-92引腳、小體積封裝的形式。溫度測量范圍可達(dá)為負(fù)55至正125攝氏度，可實現(xiàn)9至12位不同A/D轉(zhuǎn)換精度，測量分辨率為0.0625攝氏度，轉(zhuǎn)換后的溫度數(shù)據(jù)采用16位二進(jìn)制碼進(jìn)行串行輸出。工作電源可采用遠(yuǎn)端接入，也可以采用寄生電源方式接入。單片機只需要一根I/O口線就能夠?qū)Χ鄠€DS18B20檢測傳感器通訊，單片機的I/O口資源利用較少，可節(jié)省大量的I/O口引腳。

2.3 液晶顯示電路

本系統(tǒng)采用LCD液晶顯示器進(jìn)行顯示，由于液晶顯示器是一種功耗極低的顯示器件，它廣泛應(yīng)用于便攜式電子產(chǎn)品總，它不僅省電，而且具有體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。根據(jù)本設(shè)計要求，利用程序的控制進(jìn)行顯示檢測的溫度數(shù)據(jù)完全能符合要求，使整個電路結(jié)構(gòu)簡單，也控制了設(shè)計成本。

3 軟件設(shè)計及仿真

軟件設(shè)計主要任務(wù)就是怎樣實現(xiàn)DS18B20傳感器的正常工作。DS18B20屬于單總線式器件，利用一根數(shù)據(jù)線實現(xiàn)雙向傳輸數(shù)據(jù)。需要一個符合讀和寫數(shù)據(jù)時序工作的要求，才能完成數(shù)據(jù)的正確傳輸工作。軟件系統(tǒng)的主程序是通過初始化程序、鍵盤掃描子程序、溫度數(shù)據(jù)讀取子程序、溫度顯示子程序、報警子程序等完成。通過一個完整循環(huán)控制，系統(tǒng)會自動地對被測溫度進(jìn)行檢測及數(shù)字顯示，實現(xiàn)了溫度檢測系統(tǒng)的全部功能。系統(tǒng)仿真效果如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)仿真電路

4 結(jié)束語

本文是一款基于DS18B20的溫度檢測系統(tǒng)。DS18B20 傳感器具有精度高和互換性好等優(yōu)點，可以直接將被測溫度數(shù)字量進(jìn)行編碼，只需一根I/O口線完成整個溫度檢測和數(shù)據(jù)的傳輸，以這種電路結(jié)構(gòu)構(gòu)成的溫度檢測系統(tǒng)具有電路簡單、系統(tǒng)維護(hù)方便、測量結(jié)果準(zhǔn)確等特點，應(yīng)用范圍較廣。

參考文獻(xiàn)

［1］江世明，許建明，朱群峰，申壽云.單片機原理及應(yīng)用［M］.上海﹕上海交通大學(xué)出版社，2015.

［2］江世明，黃同成.單片機及應(yīng)用［M］.北京﹕中國鐵道出版社，2010.

［3］王東鋒，王會良等.單片機C語言應(yīng)用100例［M］.西安﹕電子工業(yè)出版社，2009.

作者簡介：

王志（1993—），男，湖南岳陽人，大學(xué)本科，現(xiàn)就讀于電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)。

通信作者：

許建明（1977—），男，湖南武岡人，碩士，副教授，主要從事電子技術(shù)研究。