温度测量仪
摘要：在日常生活及工农业生产中经常要检测温度，传统的方式是采用热电偶或
热电阻。其硬件电路和软件调试比较复杂，制作成本较高。近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正不断走向深入。所以我们选用单片机作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生，用单片机本生的优势节约成本，使电路更简单。温度的检测与控制是工业生产过程中比较典型的应用之一，随着传感器在生产和生活中的更加广泛的应用，利用新型单总线式数字温度传感器实现对温度的测试与控制得到更快的开发。在这里介绍了一种基于STC89C51单片机的温度测量及控制系统的硬件结构以及C语言程序设计，该系统设计和布线简单，结构紧凑，体积小，重量轻，抗干扰能力强，性价比高，扩展方便，在大型仓库，工厂，智能化建筑等领域的多点温度检测中有广阔的应用前景。 关键词 DS18B20 STC89C51 温度测量
Temperature measuring instrument
Abstract:often in the daily life and industrial and agricultural production to test the temperature, the traditional way is to use the thermocouple or heat resistance. The hardware circuit and software debugging is more complex, higher production costs. In recent years, with the rapid development of science and technology, SCM applications are constantly go ahead. So we chose to use single chip microcomputer as the core components, logic control and signal with the advantage of microcontroller Bunsen cost savings, make the circuit more simple. Temperature detection and control is one of typical application in industrial production process, as the sensor more widely application in production and life, using new type single bus digital temperature sensor for temperature test and control get faster development. Here introduces a kind of STC89C51 microcontroller based temperature measurement and control system, hardware structure and the C language programming, the system design and the wiring simple, compact structure, small volume, light weight, strong anti-interference ability, high cost performance, convenient extension, in large warehouses, factories, the multipoint temperature test of intelligent building and other fields have broad application prospects.
Keywords DS18B20 STC89C51 temperature measurement
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第一章 引言
温度的测量对人类日常生活、工业生产、气象预报、物资仓储等都起着极其重要的作用，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。近年来，温度检测领域发展迅速，并且随着数字技术的发展，温度的测控芯片也相应的登上历史 的舞台，能够在工业、农业等各个领域中广泛使用。温度的测量的关键之处是温度传感器，其往往决定着一个温度检测系统的性能。传统的温度检测以热敏电阻和AD590为温度敏感元件。热敏电阻虽成本低， 但需信号处理电路，电路复杂，可靠性较低，测温准确度及抗干扰能力也有一定的不足。近年来，传感器正处于传统型向新型传感器转型的发展阶段。新型的温度传感器的特点是微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它提高了抗干扰能力和可靠性，而且使系统结构更简洁，维护方便，缩小了空间。单片机具有集成度高、功能强、体积小、价格低、抗干扰能力等优于一般CPU的优点，因此往往采用单片机作为数字控制器取代模拟控制器。
温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。成熟的温控产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主，它们只能适应一般温度系统控制，而用于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表，国内技术还不十分成熟，形成商品化并广泛应用的控制仪表较少。随着我国经济的发展及加入WTO，我国政府及企业对此都非常重视，对相关企业资源进行了重组，相继建立了一些国家、企业的研发中心，开展创新性研究，使我国仪表工业得到了迅速的发展。
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第二章 设计题目及要求
2.1设计要求
主要实现实时温度测量及显示。本温度测量仪是基于51单片机及温度传感器DS18B20来设计的，温度测量范围-55到125摄氏度，精度为0.1摄氏度，可见测量温度的范围广，精度高的特点。 2.2设计目的
数字温度计采用温度敏感元件也就是温度传感器（如铂电阻，热电偶，半导体，热敏电阻等），将温度的变化转换成电信号的变化，如电压和电流的变化，温度变化和电信号的变化有一定的关系，如线性关系，一定的曲线关系等，将电信号转换成数字信号。如单片机或者PC机等，处理单元经过内部的软件计算将这个数字信号和温度联系起来，成为可以显示出来的温度数值，如25.0摄氏度，然后通过显示单元，如LED,LCD或者电脑屏幕等显示出来给人观察。这样就完成了数字温度计的基本测温功能。该系统利用STC89C51芯片控制温度传感器DS18B20进行时温度检测并显示，能够实现快速检测环境温度。 2.3设计所需器件及元件清单 万用板7*9 3pin圆孔母座 2.2K电阻*4 stc89C51单片机 40脚IC座
DS18B20温度传感器 10K电阻*2 10uF电容 小按键
12MHz晶振 30pF瓷片电容*2 9012三极管*4
四位一体共阳数码管0.56 DC电源插座 USB电源线 自锁开关 导线 焊锡
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第三章 电路的设计及元器件识别和检测
3.1电路组成及工作原理
本温度测量仪采用数字温度芯片DS18B20测量温度，输出信号全数字化。便于单片机处理和控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。且该芯片的物理化学性质稳定，它温用作工业测温元件，此元件线性较好。在0-100摄氏度时，最大线性偏差小于1摄氏度。DS18B20的最大特点之一是采用了单总数的数据传输，由数字温度计DS18B20和微控制器STC89C51构成温度测量装置，它直接输出温度的数字信号，可直接和计算机连接。这样温度系统的结构就比较简单，体积也不大。采用51单片机控制软件编程的自由度大，而且体积小，硬件实现简单，安装方便。
该系统利用STC89C51芯片控制温度传感器DS18B20进行温度的实时检测并显示，能够实现快速测量环境温度。
硬件以微控制器为核心，外接时钟电路、复位电路、温度测量电路、LED显示电路组成。硬件设计方案如下图所示。
时钟电
微控制
器 复位电
模块
图2.1 系统硬件框图
LED显示电温度传感微处理器模块
单片机STC89C51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。
STC89C51是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，内置功能强大的微型计算机的STC89C51提供了高性价比的解决方案。
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STC89C51是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。
图2.2 STC89C51单片机的管脚图
表2-1 STC89C51单片机的管脚功能
兼容MCS-51指令系统 32个双向I/O口 两个16位可编程定时/计数器 1个串行中断 两个外部中断源 可直接驱动LED 低功耗空闲和掉电模式 VCC：供电电压。 GND：接地。
4k可反复擦写（>1000次）Flash ROM 可编程UARL通道 全静态操作0-24MHz 128x8bit内部RAM 共6个中断源 3级加密位 软件设置睡眠和唤醒功能 复位电路
为确保两点间温度控制系统中电路稳定可靠工作，复位电路是必不可少的一部分，复位电路的第一功能是上电复位。一般电路正常工作需要供电电源为5V±5%，即4.75～5.25V。复位是单片机的初始化操作，其目的是使CPU及各专用寄存器处于一个确定的初始状态。如：把PC的内容初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当单片机系统在
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