基于AT89C2051單片機的數字溫度計的設計

龍 吉

（吉林航空工程學校，吉林 吉林 132102）

溫度在人們日常生活、工業控制和科學實驗中都是個重要的參數，特別是近些年來，隨著社會的發展，人們對居住環境的舒適程度要求越來越高，采用溫度計可以對室溫進行高精度采集，滿足人們的需要。本設計中采用AT89C2051單片機作為主控核心、包括測溫模塊、控制模塊、顯示模塊等組成，電路結構簡單典型、成本低、測量精度高。

1 數字溫度計的硬件設計

1.1 設計框圖

基于AT89C2051的數字溫度計硬件框圖（如圖1所示）。在整個設計過程中，考慮到成本以及制作出的硬件電路大小，采用AT89C2051作為控制核心，簡化電路，以數碼管顯示、報警電路為輸出，這樣電路既可以做的很小，節約成本，又可以精確顯示溫度。

圖1 數字溫度計硬件框圖

1.2 AT89C2051單片機

AT89C2051是美國 ATMEL公司生產的低電壓、高性能CMOS 8位單片機，雙列直插封裝為20引腳，比普通8051單片機更加節省空間。片內含2k bytes的可反復擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和128bytes的隨機數據存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS－51指令系統，片內置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，功能強大的AT89C2051單片機更多應用到許多高性價比的場合。

1.3 溫度傳感器

溫度傳感器在本設計中是關鍵器件。本設計中采用的是Dallas半導體公司的單總線數字溫度傳感器DS18B20，它支持單總線接口，與微處理器連接時僅需一條口線即可實現微處理器與DS18B20的雙向通訊。測溫范圍－55～＋125 ℃，固有測溫分辨率 0.5 ℃。最大特點是支持多點組網功能，目前民用倉庫、工廠等測溫都采用這種方法，多個DS18B20并聯在一條供電和數據傳輸線上，最多并聯8個，可以實現多點測溫。工作電源直流3 V～5 V。具有耐磨耐碰，體積小，使用方便等特點，封裝形式多樣，常見封裝類似于小三極管，適用于各種狹小空間設備數字測溫和控制領域。

1.4 鍵盤控制

鍵盤由獨立按鍵組成，控制單片機復位以及控制溫度實時顯示等功能。本設計中采用低功耗設計，即溫度顯示一段時間后關閉數碼管顯示，直到按鍵按下后繼續顯示或者設置顯示時間，當在關閉顯示的同時，發光二極管發光，表示系統正運行在低功耗狀態。

1.5 數字溫度計的硬件電路

在實際制作過程中考慮到芯片的體積，使用 AT89C2051單片機采用雙列直插封裝，與普通AT89C51相比僅為其四分之一大小，溫度傳感器DS18B20采用TO－92封裝，大小與小型三極管封裝一致，由于需要對溫度精確顯示，所以溫度精確到0.01 ℃，選用4位數碼管顯示溫度。考慮到低功耗設計，在編程過程中控制數碼管顯示持續時間，并且可以通過獨立按鍵控制是否顯示和修改顯示時間。通過對DS18B20進行編程，用萬能板焊接成功，可以對溫度進行精確測量和顯示，成本低，測量精度高。

圖2 程序流程圖

2 數字溫度計的軟件設計

本設計中采用AT89C2051作為核心處理器，把經過數字傳感器DS18B20現場實時采集的溫度數據，存入單片機內部數據存儲器，送數碼管顯示，并檢測是否有按鍵按下，來由單片機控制是否顯示。進行溫度檢測和顯示的設計應考慮如下問題：溫度實時采集；精確顯示溫度：采用4位數碼管顯示當前溫度，精確到0.01 ℃；定時器啟動，設置顯示持續時間；按鍵處理，判斷按鍵然后顯示溫度。軟件設計主要有：主程序、系統初始化程序、溫度采集子程序、顯示子程序、鍵盤查詢子程序、按鍵處理子程序等。具體流程圖（如圖2所示）。

3 結論

本設計采用 AT89C2051單片機作為主控核心，DS18B20數字單總線溫度傳感器作為測溫器件，通過4位數碼管顯示溫度，并考慮低功耗設計，顯示有持續時間。作為數字溫度計，具有低功耗、低成本、體積小等優點。