郭豫榮

（陜西理工學院 電氣工程學院，陜西 漢中 723003）

基于單片機的溫度測量系統(tǒng)的設計

郭豫榮

（陜西理工學院 電氣工程學院，陜西 漢中 723003）

本設計由AT89S52單片機，溫度檢測電路和顯示電路等組成；介紹了DS18B20和 LCD12864液晶顯示模塊的工作原理，給出了系統(tǒng)的硬件電路設計和軟件設計.

AT89S52；DS18B20；LCD12864

溫度計是現(xiàn)代工業(yè)及日常生活中常用到的一種測量儀器，最早使用的溫度計大都是采用水銀制成，測溫緩慢，現(xiàn)代多采用溫度檢測元件結(jié)合單片機技術(shù)設計.

傳統(tǒng)的溫度檢測以熱敏電阻為溫度敏感元件，熱敏電阻雖然成本低但轉(zhuǎn)換成的電信號是模擬量，與單片機通訊時需要A/D轉(zhuǎn)換，不但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，而且所接信號處理電路又會帶來引線及零點漂移等問題.熱敏電阻本身的可靠性相對較差，測溫的準確度低，檢測系統(tǒng)的精度差.現(xiàn)代的溫度檢測多采用數(shù)字溫度傳感器，該傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強，適用惡劣環(huán)境下進行現(xiàn)場溫度測量等優(yōu)點.本系統(tǒng)由數(shù)字溫度傳感器DS18B20進行溫度采集送給單片機AT89S52進行處理，通過軟件編程控制并顯示出所測量的溫度值.

1 系統(tǒng)設計要求

1.1 基本功能

檢測溫度并顯示溫度

1.2 主要技術(shù)參數(shù)

溫度檢測范圍：-55℃～+125℃，測量精度：±1℃，顯示方式：溫度：五位顯示

2 系統(tǒng)的硬件設計

2.1 系統(tǒng)主要的模塊

2.1.1 溫度測量和控制模塊.這是溫度測量系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)部分，由一塊數(shù)字溫度傳感器DS18B20組成.DS18B20是硬件電路的核心芯片，本次設計中的溫度采集、溫度轉(zhuǎn)換和模擬到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換都通過該芯片完成，最后將輸出信號送入AT89S52的P0口.

2.1.2 單片機部分.設計的測溫系統(tǒng)采用AT89S52作為控制系統(tǒng)的核心，主要作用是控制顯示單元及時鐘、復位、測溫外圍電路的通訊接口，AT89S52的優(yōu)點在于具有8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器，兼容MCS-51單片機；器件采用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，低功耗空閑和掉電模式，有利于系統(tǒng)的升級和擴展.

2.1.3 顯示模塊.液晶顯示模塊LCD12864提供兩種界面和微處理機相連接：8位并行及串行兩種連接方式.具有多種功能：光標顯示，畫面移位，睡眠模式等.本設計采用AT89S52串行接口靜態(tài)顯示方式.這種顯示亮度大，占用機時少，顯示穩(wěn)定可靠.

2.2 系統(tǒng)的連接

本次需要設計一個溫度測量系統(tǒng)，這里選用單片機為執(zhí)行器（核心器件），通過溫度檢測電路，控制系統(tǒng)，顯示電路等做成一個溫度測量系統(tǒng),系統(tǒng)電路設計框圖如圖1.

圖1 系統(tǒng)電路設計框圖

系統(tǒng)的工作原理是：DS18B20采集被測物體的溫度，在內(nèi)部進行轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，送人單片機處理，最終由顯示模塊LCD-12864顯示其溫度值.

3 單片機控制的原理

系統(tǒng)電路圖如圖2,

圖2 系統(tǒng)電路圖

整個溫度測量過程是由單片機89S52控制的，DS18B20的2端與單片機的P3.4相連，DS18B20內(nèi)部包括一低溫度系數(shù)晶振和一高溫度系數(shù)晶振，分別對內(nèi)部計數(shù)器1和計數(shù)器2計數(shù)，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，計數(shù)器1的值從預置值減到零后內(nèi)部溫度寄存器的值增加一，同時計數(shù)器2的值遞減一，重新裝入預置值到計數(shù)器1中，如此反復循環(huán)，直到計數(shù)器2的值減為零，此時溫度寄存器的值為被測物體的溫度.單片機讀出并處理DS18B20的測量溫度值，在讀出時必須進行CRC校驗，如果有錯不能進行溫度數(shù)據(jù)的改寫，接下來進行溫度轉(zhuǎn)換及計算溫度值.LCD12864的數(shù)據(jù)端和P0口相連，讀寫控制端和使能端與P2口連接，當讀寫控制端和使能端有效時，測量的溫度值顯示在LCD上.

4 軟件系統(tǒng)設計

整個系統(tǒng)的軟件設計包括主程序的設計，讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換子程序、計算溫度子程序及顯示程序，這里給出主程序流程圖和讀DS18B20溫度子程序流程圖：

圖3 主程序流程圖

圖4 讀DS18B20子程序流程圖

5 結(jié)束語

本文以protuse軟件為設計平臺，采用C語言實現(xiàn)了溫度測量系統(tǒng)的整體設計，對人體及環(huán)境溫度進行測量，測溫時間短，與水銀溫度計相比誤差小，節(jié)約了測量時間.所設計的系統(tǒng)軟硬件結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、可靠性高，即可應用在日常生活中如做成數(shù)字溫度計，又可以用在倉庫、大棚的溫度檢測等方面，所以具有一定的應用價值.

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