一种新型数字温度计的设计

　　随着单片机技术的不断发展,单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛,温度传感器DS18B20具有线性优良、性能稳定、灵敏度高、抗干扰能力强、使用方便等优点,广泛应用于冰箱、空调器、粮仓等日常生活中温度的测量和控制。传统的温度计有反应速度慢、读数麻烦、测量精度不高、误差大等缺点,下面介绍一款基于AT89S51单片机和温度传感器DS18B20的新型数字温度计的设计过程,其电路简单,软硬件结构模块化,易于实现。

　　1　系统功能原理及硬件组成

　　该数字温度计利用DS18B20集成温度传感器来完成温度的测量,然后送到单片机AT89S51中进行处理变换,最后将温度值显示在D3、D2、D1共3位七段码LED显示器上。系统以AT89S51单片机为控制核心,加上DS18B20测温电路、4位温度数据显示电路以及外围电源、时钟电路等组成。温度计电路设计总体设计框图如图1所示。

　　1. 1　主控制器

　　AT89S51是一个低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内含4k可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元,功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S51具有如下特点:40个引脚,4k Bytes Flash片内程序存储器,128 bytes的随机存取数据存储器(RAM),32个外部双向输入/输出(I/O)口,5个中断优先级2层中断嵌套中断,2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,看门狗(WDT)电路,片内时钟振荡器。

　　1.2　显示电路

　　显示电路采用3位共阳LED数码管,利用动态扫描方式,从P0口输出段码,P2口的P2.5、P2.6、P2.7输出位控制码。

　　1. 3　温度传感器

　　DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器,与传统的热敏电阻等测温元件相比,它能直接读出被测温度,并且可根据实际要求通过简单的编程实现9~12位的数字值读数方式。

　　DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EERAM。系统对DS18B20的各种操作按协议进行。操作协议为:初使化DS18B20(发复位脉冲)→发ROM功能命令→发存储器操作命令→处理数据。分别说明如下:

　　(1)初始化　单总线的所有处理均从初始化开始。初始化过程是主机通过向作为从机的DS18B20芯片发一个有时间宽度要求的初始化脉冲实现的。初始化后,才可进行读写操作。

　　(2)存储器操作命令　总线主机检测到DS18B20的存在,便可以发出ROM操作命令,这些命令见表1: