摘要：本设计采用51单片机和DS18B20 数字温度传感器来进行温度测量的方法,包括温度传感器芯片的选取、单片机与温度传感器接口电路的设计,以及实现温度信息采集和数据传输的软件设计。DS18B20 数字温度传感器是单总线器件,与51 单片机组成一个测温系统,具有线路简单、体积小等特点,而且在一根通信线上,可以挂接很多这样的测温系统,十分方便。
关键词：单片机；温度传感器；数字温度计
第一章 绪论
1.1 温度计的介绍
气体温度计多用氢气和氦气作测温物质，因为氢气和氦气的液化温度很低，接近于绝对零度，故它的测温范围很广。这种温度计精确度很高，多用于精密测量。
电阻温度计分为金属电阻温度计和半导体电阻温度计，都是根据电阻值随温度的变化这一特性制成的。金属温度计主要有用铂、金、铜、镍等纯金属的及铑铁、磷青铜合金的；半导体温度计主要用碳、锗等。电阻温度计使用方便可靠，已广泛应用。它的测量范围为-260℃至600℃左右。
温差电偶温度计是一种工业上广泛应用的测温仪器。利用温差电现象制成。两种不同的金属丝焊接在一起形成工作端，另两端与测量仪表连接，形成电路。把工作端放在被测温度处，工作端与自由端温度不同时，就会出现电动势，因而有电流通过回路。通过电学量的测量，利用已知处的温度，就可以测定另一处的温度。这种温度计多用铜—康铜、铁—康铜、镍铭—康铜、金钻—铜、铂—铑等组成。它适用于温差较大的两种物质之间，多用于高温和低浊测量。有的温差电偶能测量高达3000℃的高温。有的能测接近绝对零度的低温。[1][]
1.2选题的目的和意义
1.2.1选题的目的
利用单片机STC89C52和温度传感器DS18B20设计一个设计温度计，能够测量-55 ～+125℃之间的温度值，用LCD液晶屏直接显示，误差在±0.5℃以内，同时要求使用的元器件数目最少。通过这次设计能够更加了解数字温度计的工作原理和熟悉单片机的发展和应用，巩固所学的知识。
1.2.2选题的意义
单片机是随着超大规模集成电路技术的发展而诞生的，由于它具有体积小、功能强、性价比高等特点，所以广泛应用于电子仪表、家用电器、节能装置、军事装置、机器人、工业控制等诸多领域，使产品小型化、智能化，既提高了产品的功能和质量，又降低了成本，简化了设计。本设计主要利用单片机和LCD液晶显示屏设计一个数字显示的温度计。选题的意义在于通过这次设计可以将平时在课堂上学到的关于单片机的知识应用与实践中，而且更加深入的认识到单片机在现代生活和生产中的重要性。
2.1 设计方案的确立及论证
功能要求：数字式温度计测温范围在-55～+125℃，误差在±0.5℃以内，采用LCD液晶屏显示，直接读取测温值。
2.1单片机STC89C52的选择
STC89C52是一种低功耗，高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器，内置看门狗定时器，而且STC89C52可降到0Hz静态逻辑操作，支持两种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器∕计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内存被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到一个中断或硬件复位为止。而且STC89C52的工作电压为3.3V，因此可以用来开发三节5号电池供电的便携式产品。和AT89S52单片机的对比：
STC89C52RC单片机: ①8K字节程序存储空间； ②512字节数据存储空间； ③内带4K字节EEPROM存储空间； ④可直接使用串口下载。
AT89S52单片机：①8K字节程序存储空间;②256字节数据存储空间；③没有内带EEPROM存储空间。
因此选用STC89C52更适合。
按照系统设计功能的要求，确定系统由3个模块组成；主控制器、测温电路和显示电路。
图3.1DS18B20数字温度计总原理图
将数码管的ABCDEFG和DP接单片机的P0口，1，2,3,4为数码管的公共口，下接三极管，起放大电路，然后再由三极管接入单片机的I/O口。
DS18B20中，VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。DQ是数据输入/输出引脚，开漏单总线接口引脚，当被用在寄生电源下，也可以向器件提供电源，接入单片机的P3.3口；GND是地址信号；
单片机的18,19管脚接晶振，其目的就是驱动单片机的运行，C1,、C2两个电容的作用是驱动晶振运行。
结语：本次的课程设计使我们进一步巩固了书本上的知识，做到了学以致用。这是我们第二次自己动手设计的电路，通过系统仿真软件protues和编译软件keil，使我们进一步了解了单片机的设计制作过程，其中最为困难的是软件部分，即编程部分，我们上网找了好多资料，虽然经过自己的修改，但还是有很多功能不能实现，如温度上下限设置。由于protues并不是很熟练，在使用的过程中有很多。原件的名称不知道，从而花费了大量的时间在网上查找，今后应该在这方面多多努力。最后一步的焊接硬件也遇到了不少麻烦，P0端口没有加上拉电阻，P1端口没有加电阻导致数码管不亮或者亮度不够。总结经验的时候我们得出这样的结论，学习应该学以致用，有目的的去学习，如果学了不用等于没学。其次，要学以致用，理论联系实际，这样才会取得事半功倍的效果。
参考文献：
[1]胡汉才.单片机原理及其接口技术（第2版）[M].北京：清华大学出版社，2004:49-75.
[2]楼然苗，胡佳文，李光飞，刘玉良，俞红杰，李良儿.单片机实验与课程设计[M].杭州：浙江大学出版社，2010:127-148
[3]刘雨刚，洪炳林，郝文慧.基于DS18B20的高精度矿用温度计传感器设计[J].国外电子元器件，2006（12）:35-37.
论文作者:闫明
论文发表刊物:《防护工程》2017年第35期
论文发表时间:2018/4/16
标签：单片机论文; 温度计论文; 测温论文; 温度论文; 测量论文; 电阻论文; 目的论文; 《防护工程》2017年第35期论文;