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简易的数字温度计 学 院:物理与电信工程学院 年 级:2008级 专 业:物理学 学 号:20082301002 作 者:甘腾胜 指导老师:杨志勇 简易的数字温度计 摘要： 温度测量涉及各行各业，而传统的温度测量仪器有酒精温度计、煤油温度计、水银温度计等，都需人工手动测量.在科学技术发展的今天很多场合(有毒、高温、无人等)，用传统的温度测量技术就显得比较麻烦。单片机的出现，电子技术的飞速发展，使温度计的自动化、数字化就变得容易。 本文将介绍一种基于STC89C52单片机和温度传感器DS18B20的数字温度计，用4位共阳极LED数码管以动态方式实现温度显示。该温度计具有读数方便，测温范围广（能够测出﹣55~﹢125℃之间的温度），测温准确的特点。适合日常生活、工业生产和科学研究等领域对温度测量的需要。 关键词：单片机、DS18B20、STC89C52、温度计、数字控制 方案设计与讨论： 1.方案一 由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，再将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。 2.方案二 进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。 方案特点： 功耗低，线路简单，体积小，测温精确度高，测温范围广。 原理： 1.DS18B20产品的特点 DS18B20数字温度计是DALLAS公司生产的1－Wire即单总线器件具有线路简单，体积小的特点在一根通信线可以挂很多这样的数字温度计。只要求一个I/O口即可实现通信(2).在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号(3).实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温(4).测量温度范围在到125℃之间(5).数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择(6).内部有温度上、下限告警设置。DS18B20详细引脚功能描述 1GND电源地2DQ为数字信号输入/输出端；3 VDD外接供电电源输入（在寄生电源接线方式时接地） 图1 DS18B20引脚示意图 3.DS18B20工作原理图2DS18B20内部结构图DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s减为750ms。DS18B20测温原理如图3所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在－55℃所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图3中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非 线性，其输出用于修正计数器1的预置值。 图3DS18B20测温原理框图 DS18B20有个主要的数据部件（1）光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是开始8位（28H）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号最后8位是前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。（2）DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625℃/LSB形式表达其中S为符号位。表1DS18B20温度值格式表 ???? 这是12位转化后得到的12位数存储在18B20的两个8比特的RAM中二进制中的前面5位是符号位如果测得的温度大于0这5位为0只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度例如+125℃的数字输出为07D0H+25.0625℃的数字输出为0191H，-25.0625℃的数字输出为FF6FH，-55℃的数字输出为FC90H。表2DS18B20温度数据表 （3）DS18B20温度传感器的存储器DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电