摘要在這個資訊化高速發展的時代，微控制器作為一種最經典的微控制器，微控制器技術已經普及到我們生活，工作，科研，各個領域，已經成為一種比較成熟的技術，作為自動化專業的學生，我們學習了微控制器，就應該把它熟練應用到生活之中來。本文將介紹一種基於微控制器控制的數字溫度計，本溫度計屬於多功能溫度計，可以設定上下報警溫度，當溫度不在設定範圍內時，可以報警。本文設計的數字溫度計具有讀數方便，測溫範圍廣，測溫精確，數字顯示，適用範圍寬等特點。
關鍵詞：微控制器，數字控制，數碼管顯示，溫度計，ds18b20，at89s52。
1.1設計目的
隨著人們生活水平的不斷提高,微控制器控制無疑是人們追求的目標之一，它所給人帶來的方便也是不可否定的，其中數字溫度計就是乙個典型的例子，但人們對它的要求越來越高，要為現代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設施就需要從數微控制器技術入手，一切向著數位化控制，智慧型化控制方向發展。
本設計所介紹的數字溫度計與傳統的溫度計相比，具有讀數方便，測溫範圍廣，測溫準確，其輸出溫度採用數字顯示，主要用於對測溫比較準確的場所，或科研實驗室使用，可廣泛用於食品庫、冷庫、糧庫、溫室大棚等需要控制溫度的地方。目前,該產品已在溫控系統中得到廣泛的應用。
1.2設計原理
本系統是乙個基於微控制器at89s52的數字溫度計的設計，用來測量環境溫度，測量範圍為-50℃—110℃度。整個設計系統分為4部分：微控制器控制、溫度感測器、數碼顯示以及鍵盤控制電路。
整個設計是以at89s52為核心，通過數字溫度感測器ds18b20來實現環境溫度的採集和a/d轉換，同時因其輸出為數字形式，且為序列輸出，這就方便了微控制器進行資料處理，但同時也對程式設計提出了更高的要求。微控制器把採集到的溫度進行相應的轉換後，使之能夠方便地在數碼管上輸出。led採用四位一體共陰的數碼管。
1.3設計難點
此設計的重點在於程式設計，程式要實現溫度的採集、轉換、顯示和上下限溫度報警，其外圍電路所用器件較少，相對簡單，實現容易。
2.1數字溫度計設計方案論證
由於本設計是測溫電路，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應，在將隨被測溫度變化的電壓或電流採集過來，進行a/d轉換後，就可以用微控制器進行資料的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來，這種設計需要用到a/d轉換電路，感溫電路比較麻煩。進而考慮到用溫度感測器，在微控制器電路設計中，大多都是使用感測器，所以這是非常容易想到的，所以可以採用乙隻溫度感測器ds18b20，此感測器，可以很容易直接讀取被測溫度值，進行轉換，就可以滿足設計要求。
2.2總體設計框圖
溫度計電路設計總體設計方框圖如圖1所示，控制器採用微控制器at89s52，溫度感測器採用ds18b20，用4位共陽led數碼管以串列埠傳送資料實現溫度顯示。
圖1 總體設計框圖
2.2.1 主控制器
微控制器at89s52具有低電壓供電和體積小等特點，四個埠只需要兩個口就能滿足電路系統的設計需要，適合便攜手持式產品的設計使用。
at89s52微控制器晶元具有以下特性：
1）指令集合晶元引腳與intel公司的8052相容；
2）4kb片內在系統可程式設計flash程式儲存器；
3）時鐘頻率為0~33mhz；
4）節片內隨機讀寫儲存器（ram）；
5）6個中斷源，2級優先順序；
6）2個16位定時/記數器；
7）全雙工序列通訊介面；
8）監視定時器；
9）兩個資料指標；
2.2.2 顯示電路
顯示電路採用4位共陰led數碼管，從p0口輸出段碼，p2.0—p2.3作片選端。
但在焊電路板的時候發現數碼管亮度不夠，所以在p2.0—p2.3埠接四個10k的電阻和四個npn的三極體，以使數碼管高亮顯示。
2.2.3溫度感測器
ds18b20溫度感測器是美國dallas半導體公司推出的一種改進型智慧型溫度感測器，與傳統的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，並且可根據實際要求通過簡單的程式設計實現9-12位的數字值讀數方式。ds18b20的效能特點如下：
●獨特的單線介面僅需要乙個埠引腳進行通訊，無須經過其它變換電路；
●多個ds18b20可以併聯在惟一的三線上，實現多點組網功能；
●內含64位經過雷射修正的唯讀儲存器rom；
●可通過資料線供電，內含寄生電源，電壓範圍為3.0~5.5ｖ；
●零待機功耗；
●溫度以９或１２位數字；
●使用者可定義報警設定；
●報警搜尋命令識別並標誌超過程式限定溫度（溫度報警條件）的器件；
●負電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發熱而燒毀，但不能正常工作；●測溫範圍為-55℃-+125℃，測量解析度為0.0625℃①採用單匯流排專用技術，
ds18b20採用３腳pr－35封裝或８腳soic封裝，其內部結構框圖如圖2所示。
圖2 ds18b20內部結構
64位rom的結構開始８位是產品型別的編號，接著是每個器件的惟一的序號，共有48位，最後８位是前面56位的crc檢驗碼，這也是多個ds18b20可以採用一線進行通訊的原因。溫度報警觸發器ｔｈ和ｔｌ，可通過軟體寫入使用者報警上下限。
ds18b20溫度感測器的內部儲存器還包括乙個高速暫存ram和乙個非易失性的可電擦除的eeram。高速暫存ram的結構為８位元組的儲存器，結構如圖3所示。頭２個位元組包含測得的溫度資訊，第３和第４位元組ｔｈ和ｔｌ的拷貝，是易失的，每次上電復位時被重新整理。
第５個位元組，為配置暫存器，它的內容用於確定溫度值的數字轉換解析度。ds18b20工作時暫存器中的解析度轉換為相應精度的溫度數值。該位元組各位的定義如圖3所示。
低５位一直為１，ｔｍ是工作模式位，用於設定ds18b20在工作模式還是在測試模式，ds18b20出廠時該位被設定為０，使用者要去改動，r1和r0決定溫度轉換的精度位數，來設定解析度。
圖3 ds18b20位元組定義
由下面表1可見，ds18b20溫度轉換的時間比較長，而且解析度越高，所需要的溫度資料轉換時間越長。因此，在實際應用中要將解析度和轉換時間權衡考慮。
高速暫存ｒａｍ的第６、７、８位元組保留未用，表現為全邏輯１。第９位元組讀出前面所有８位元組的crc碼，可用來檢驗資料，從而保證通訊資料的正確性。
當ds18b20接收到溫度轉換命令後，開始啟動轉換。轉換完成後的溫度值就以16位帶符號擴充套件的二進位制補碼形式儲存在高速暫存儲存器的第１、２位元組。微控制器可以通過單線介面讀出該資料，讀資料時低位在先，高位在後，資料格式以0.
0625℃／lsb形式表示。
當符號位ｓ＝０時，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進位制位轉換為十進位制；當符號位ｓ＝１時，表示測得的溫度值為負值，要先將補碼變成原碼，再計算十進位制數值。表2是一部分溫度值對應的二進位制溫度資料。
表1 ds18b20溫度轉換時間表
ds18b20完成溫度轉換後，就把測得的溫度值與ram中的th、tｌ位元組內容作比較。若ｔ＞th或t＜tl，則將該器件內的報警標誌位置位，並對主機發出的報警搜尋命令作出響應。因此，可用多隻ds18b20同時測量溫度並進行報警搜尋。
在64位rom的最高有效位元組中儲存有迴圈冗餘檢驗碼（crc）。主機rom的前56位來計算crc值，並和存入ds18b20的crc值作比較，以判斷主機收到的rom資料是否正確。
ds18b20的測溫原理是這這樣的,器件中低溫度係數晶振的振盪頻率受溫度的影響很小，用於產生固定頻率的脈衝訊號送給減法計數器1；高溫度係數晶振隨溫度變化其振盪頻率明顯改變，所產生的訊號作為減法計數器２的脈衝輸入。器件中還有乙個計數門，當計數門開啟時，ds18b20就對低溫度係數振盪器產生的時鐘脈衝進行計數進而完成溫度測量。計數門的開啟時間由高溫度係數振盪器來決定，每次測量前，首先將－55℃所對應的乙個基數分別置入減法計數器１、溫度暫存器中，計數器１和溫度暫存器被預置在－55℃所對應的乙個基數值。
減法計數器１對低溫度係數晶振產生的脈衝訊號進行減法計數，當減法計數器１的預置值減到０時，溫度暫存器的值將加1，減法計數器１的預置將重新被裝入，減法計數器１重新開始對低溫度係數晶振產生的脈衝訊號進行計數，如此迴圈直到減法計數器計數到０時，停止溫度暫存器的累加，此時溫度暫存器中的數值就是所測溫度值。其輸出用於修正減法計數器的預置值，只要計數器門仍未關閉就重複上述過程，直到溫度暫存器值大致被測溫度值。
表2 一部分溫度對應值表
數字溫度計
數字溫度計 0 100 目錄1.摘要 2.方案設計與論證 2.1數字溫度計設計方論證 2.2方案二的總體設計框圖 2.3 ds18b20溫度感測器與微控制器的介面電路 2.4 系統整體硬體電路 3.系統軟體演算法分析 3.1主程式 3.2讀出溫度子程式 3.3溫度轉換命令子程式 3.4 計算溫度子程...
數字溫度計報告
課程設計 設計題目 溫度報警系統的設計與製作 專業班級 應用電子技術2009級 1 班 學號 200930210133 姓名馮立業 指導教師 李玉平王海華 設計時間 2011 6 13 2011 6 24 設計地點k2 微控制器實驗室 課程設計任務書 1 第一章 緒論 2 1.1 課題名稱 2 1....
數字溫度計課程設計
課程設計 題目名稱數字溫度計 課程名稱電子技術課程設計 學生姓名 學號系 專業 指導教師 2011年 12 月 16 日 摘要溫度計是工農業生產及科學研究中最常用的測量儀表。使用溫度測量儀，首先經過ad590整合溫度感測器的作用，使外界溫度轉換為電流用表示。因為上述為絕對溫度k和電流之間的轉換關係，...