成绩

南京工程学院 通信工程学院

单片机课程设计

题 目 DS18B20数字温度计设计

课 程 名 称 单片机原理及应用 专 业 班 级 学 生 姓 名 学 号 设 计 地 点 指 导 教 师

设计起止时间：2013年12月16日至2013年12月20日

摘要

随着社会的进步和工业技术的发展，人们越来越重视温度因素，许多工农业场所对温度范围要求严格，而目前市场上普遍存在的温度检测仪器大都功能单一，同时有温度传递不及时、精度不够的缺点，不利于控制者根据温度变化及时作出决定。在这样的形式下，开发一种功能丰富，并且实时性高、精度高的测温系统就很有必要。

本系统是基于温度传感器DS18B20与P89C51单片机设计的实时温度检测系统。由控制器部分、温度采集部分、温度显示部分、报警部分、设置部分和控制部分组成。采集的温度由控制器处理并在LCD屏上显示，设置部分能够设置报警的上下限温度，上位机还能通过各种命令获取下位机的各种信息，用户根据报警提示或观察实时温度能够通过控制部分启动加热设备或降温设备工作。

实际应用表明。该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下现场温度的测量，可应用于仓库测温、楼宇空调控制和生产过程监控等领域。

关键词：DS18B20 实时测温 单片机 LCD1602

目录

第一章 绪 论 ........................................................................................................................................ 1

1.1概述 .............................................................................................................................................. 1 1.2本系统研究意义 .......................................................................................................................... 1 1.3系统设计任务分析 ...................................................................................................................... 1 第二章 系统方案设计、论证与选择 .............................................................................................. 2

2.1方案设计 ...................................................................................................................................... 2 2.2方案论证 ..................................................................................................................................... 2 第三章 硬件设计 ................................................................................................................................. 2

3.1单片机最小系统 .......................................................................................................................... 2

3.1.1单片机简介 ........................................................................................................................ 2 3.1.2单片机的结构特点 ............................................................................................................ 2 3.1.3单片机引脚配置 ................................................................................................................ 3 3.1.4单片机最小系统电路 ........................................................................................................ 7 3.2温度采集电路 .............................................................................................................................. 7

3.2.1 DS18B20概述 ................................................................................................................... 7 3.2.2 DS18B20的管脚配置和内部结构 ................................................................................... 8 3.2.3DS18B20的指令介绍 ...................................................................................................... 10 3.2.4DS18B20的工作时序 ...................................................................................................... 10 3.2.5DS18B20电路 .................................................................................................................. 12 3.3LCD1602显示电路 ...................................................................................................................... 12

3.3.1LCD1602概述 .................................................................................................................. 12 3.3.2LCD1602管脚及其功能 .................................................................................................. 13 3.3.3LCD1602指令 .................................................................................................................. 13 3.3.4LCD1602字符集 .............................................................................................................. 14 3.3.5LCD1602电路 .................................................................................................................. 15 3.4声光报警电路 ............................................................................................................................ 15 3.5独立按键电路 ............................................................................................................................ 16 3．6系统总电路图 .......................................................................................................................... 16 第四章 软件设计 ................................................................................................................................... 17

4.1主程序设计 ................................................................................................................................. 17 4.2DS18B20部分程序设计 ............................................................................................................. 18

4.2.1读温度程序设计 .............................................................................................................. 18 4.2.2温度转换程序设计 .......................................................................................................... 18 4.3LCD1602部分程序设计 ............................................................................................................. 19

4.3.1自定义字符程序设计 ...................................................................................................... 19 4.3.2初始化程序设计 .............................................................................................................. 20 4.3.3显示程序设计 .................................................................................................................. 21 4.4声光报警部分程序设计 ............................................................................................................. 22 4.5报警温度设置部分程序设计 ..................................................................................................... 22 第五章 系统测试 ................................................................................................................................... 23 第六章 设计小结 ..................................................................................................................................... 24

第一章 绪 论

1.1概述

21世纪，科学技术的发展日新月异，科技的进步带动了测量技术的发展，现代控制

设备的性能和结构发生了翻天覆地的变化。我们已经进入了高速发展的信息时代，测量技术也成为当今科技的一个主流，广泛地深入到研究和应用工程的各个领域。

温度是一个和人们生活环境有着密切关系的物理量，也是一种在生产、科研、生活中需要测量和控制的重要物理量，是国际单位制七个基本量之一。温度的变化会给我们的生活、工作、生产等带来重大影响，因此对温度的测量至关重要。其测量控制一般使用各式各样形态的温度传感器。随着现代计算机和自动化技术的发展，作为各种信息的感知、采集、转换、传输相处理的功能器件，温度传感器的作用日显突出，已成为自动检测、自动控制系统和计量测试中不可缺少的重要技术工具，其应用已遍及工农业生产和日常生活的各个领域。

1.2本系统研究意义

随着科学技术的不断进步与发展，温度控制在工业控制、电子测温计、医疗仪器、家用电器等各种温度控制系统中广泛应用。目前温度传感器有模拟和数字两类传感器，为了克服模拟传感器与微处理器接口时需要信号调理电路和A/D转换器的弊端，大多数多点测温控制系统采用数字传感器，并大大方便了系统的设计。比较有代表性的数字温度传感器有DS18B20、MAX6575、DS1722、MAX6635、SMT160-30等。

在传统的温度测量系统设计中，往往采用模拟技术进行设计，这样就不可避免地遇到诸如引线误差补偿、多点测量中的切换误差和信号调理电路的误差等问题；而其中某一环节处理不当，就可能造成整个系统性能的下降。随着现代科学技术的飞速发展，特别是大规模集成电路设计技术的发展，微型化、集成化、数字化正成为传感器发展的一个重要方向。美国Dallas半导体公司推出的数字温度传感器DS18B20，具有独特的单总线接口，仅需要占用一个通用I/0端口即可完成与微处理器的通信；在-10～+85℃ 温度范围内具有?0．5℃ 精度；用户可编程设定9～12位的分辨率。以上特性使得DS18B20非常适用于构建高精度的温度测量系统。

1.3系统设计任务分析

本系统主要是实现对温度进行实时测量并准确显示。整个系统由单片机控制，它接收DS18B20温度传感器的数据，经过处理后输出到液晶屏上显示出来。本系统还能够实现温度过高或过低的声光报警，以提示使用者进行相关操作，用户可以通过按键控制加热或降温设备进行温度调节。当然，本系统的报警上下限温度是可以通过四个独立按键设置调整的。

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