數字溫度檢測系統設計

邵陽學院 王 志 許建明 李 忠

?

數字溫度檢測系統設計

邵陽學院 王 志 許建明 李 忠

【摘要】本文介紹了基于單片機的溫度測量和液晶顯示系統，主要由三個模塊組成：單片機核心控制模塊、DS18B20溫度檢測模塊、液晶顯示模塊。通過實驗比較，DS18B20溫度檢測電路設計方案是常用溫度檢測的最佳設計方案，硬件設計闡述各個單元電路模塊的工作原理，軟件設計介紹了系統的軟件系統的工作流程，及用編程語言來實現預期功能目標。經測試本系統具有電路簡單、性能良好、成本低等諸多特點，具有很好的應用價值。

【關鍵詞】單片機；溫度傳感器；顯示

1 系統工作原理

系統結構由硬件系統和軟件系統構成，當單片機向溫度傳感器發送溫度轉換指令后，DS18B20就開始進行溫度轉換，將轉化后的溫度數據存放在16位暫存寄存器中，溫度傳感器與單片機進行通信，將傳感器轉換后的數字信號讀入到單片機進行處理，由顯示程序完成對LCD1602液晶顯示屏驅動將溫度值顯示出來。當溫度值比用戶設定的溫度下限值低或者比用戶設定的溫度上限值高時，則單片機控制系統會自動開啟報警電路。該系統的系統框圖如圖1所示。

圖1 系統框圖

2 硬件系統設計

2.1 微控制器

AT89C51是一款低電壓，高性能的8位單片機，片內采用高密度、非易失性存儲技術制造，功能強大的AT89C5可應用在很多高性價比的應用場合，可靈活應用于各種控制領域，包括溫度、壓力、流量等工業控制中。

2.2 溫度傳感器電路

DS18B20是一種單總線的溫度傳感器，采用3個TO-92引腳、小體積封裝的形式。溫度測量范圍可達為負55至正125攝氏度，可實現9至12位不同A/D轉換精度，測量分辨率為0.0625攝氏度，轉換后的溫度數據采用16位二進制碼進行串行輸出。工作電源可采用遠端接入，也可以采用寄生電源方式接入。單片機只需要一根I/O口線就能夠對多個DS18B20檢測傳感器通訊，單片機的I/O口資源利用較少，可節省大量的I/O口引腳。

2.3 液晶顯示電路

本系統采用LCD液晶顯示器進行顯示，由于液晶顯示器是一種功耗極低的顯示器件，它廣泛應用于便攜式電子產品總，它不僅省電，而且具有體積小、顯示內容豐富、超薄輕巧的諸多優點，在袖珍式儀表和低功耗應用系統中得到廣泛的應用。根據本設計要求，利用程序的控制進行顯示檢測的溫度數據完全能符合要求，使整個電路結構簡單，也控制了設計成本。

3 軟件設計及仿真

軟件設計主要任務就是怎樣實現DS18B20傳感器的正常工作。DS18B20屬于單總線式器件，利用一根數據線實現雙向傳輸數據。需要一個符合讀和寫數據時序工作的要求，才能完成數據的正確傳輸工作。軟件系統的主程序是通過初始化程序、鍵盤掃描子程序、溫度數據讀取子程序、溫度顯示子程序、報警子程序等完成。通過一個完整循環控制，系統會自動地對被測溫度進行檢測及數字顯示，實現了溫度檢測系統的全部功能。系統仿真效果如圖2所示。

圖2 系統仿真電路

4 結束語

本文是一款基于DS18B20的溫度檢測系統。DS18B20 傳感器具有精度高和互換性好等優點，可以直接將被測溫度數字量進行編碼，只需一根I/O口線完成整個溫度檢測和數據的傳輸，以這種電路結構構成的溫度檢測系統具有電路簡單、系統維護方便、測量結果準確等特點，應用范圍較廣。

參考文獻

［1］江世明，許建明，朱群峰，申壽云.單片機原理及應用［M］.上海﹕上海交通大學出版社，2015.

［2］江世明，黃同成.單片機及應用［M］.北京﹕中國鐵道出版社，2010.

［3］王東鋒，王會良等.單片機C語言應用100例［M］.西安﹕電子工業出版社，2009.

作者簡介：

王志（1993—），男，湖南岳陽人，大學本科，現就讀于電子科學與技術專業。

通信作者：

許建明（1977—），男，湖南武岡人，碩士，副教授，主要從事電子技術研究。