基于单片机的数字温度计设计论文草稿-学位论文.doc

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1、武汉理工大学华夏学院 本科生毕业设计（论文）学 院： 信息工程系 专 业： 电子信息工程 学 生： 陈晓庆 指导教师： 吕雪 完成日期 2015 年 5 月武汉理工大学华夏学院本科生毕业设计（论文） 基于单片机的数字温度计设计The design of digitalthermometerbased on MCU 总 计： 42 页 表 格： 5 个 插 图： 21 幅武汉理工大学华夏学院本科毕业设计（论文）基于单片机的数字温度计设计The design of digitalthermometerbased on MCU学 院： 信息工程系 专 业： 电子信息工程 学 生 姓 名： 陈 晓 庆

2、 学 号： 10211811232 指 导 教 师： 吕 雪 评 阅 教 师： 完 成 日 期： 武汉理工大学华夏学院Wuhan University of TechnologyHuaxia College基于单片机的数字温度计设计电子信息工程专业 陈晓庆 摘 要 在日常生活及工业生产过程中，经常要用到温度的检测及控制，温度的检测与控制是生产过程和科学实验中比较典型的应用。本系统由主控器、温度检测电路、温度显示电路、报警控制电路组成，主要介绍了一种利用AT89C51单片机做控制及数据处理器、智能温度传感器DS18B20做温度检测器、LED数码显示管做温度显示输出设备的测温系统。使用Proteu

3、s画图、Keil编程，完成了能够实时测量并显示的数字温度计。DS18B20与AT89S51结合实现的最简温度检测系统，不仅结构简单，抗干扰能力强，而且适合于在恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。 关键词 温度测量、AT89C51单片机、DS18B20温度传感器、仿真The design of digitalthermometerbased on MCUElectronic Information Engineering Specialty CHEN Xiao-qingAbstract Indaily life and industrial production process,oft

4、en used in the detection and control of temperature.Temperature detection and control isthe typical applicationin production process and scientific experiments.This system consists ofmain controller,temperature detection circuit,the temperature display circuit,alarmcontrol circuit.This paper introdu

5、ces aAT89C51 microcontrollercontrol,and data processor,intelligent temperature sensor DS18B20 temperature detector,LED digital display output devicetemperaturemeasurement system.The use ofProteus drawing,Keil programming,cancomplete thereal-time measurementand displayof thedigital thermometer.DS18B2

6、0 andAT89S51 combined with the mostsimpletemperature detectionsystem,not only anti-interferencehas the advantages of simple structure, strong anti-interference ability,but also is suitable foron-site temperature measurement in harsh environment,and has wide application prospect. keywordTemperature m

7、easurement,AT89C51 Microcontroller,DS18B20 temperature sensor,Simulation目录引言1第1章 设计简介21.1 设计背景2 1.1.1 课题概述和意义2 1.1.2 温度计的介绍2 1.1.3 单片机的发展状况 3 1.1.4 温度传感器的发展与分类31.2 选题的目的和意义4 1.2.1 选题的目的4 1.2.2 选题的意义4第2章 系统概述5 2.1 设计方案的选择5 2.1.1 传感器部分5 2.1.2 主控部分62.2 系统设计7 2.2.1 系统描述7 2.2.2 主控制器8 2.2.3 温度传感器8 2.2.4 显

8、示电路8 2.2.5 报警电路9第3章 系统硬件的设计93.1 系统硬件组成93.2 AT89C51的介绍9 3.2.1 AT89C51简介9 3.2.2 主要性能参数9 3.3.3 引脚排列与说明103.3 DS18B20的介绍11 3.3.1 DS18B20的引脚排列11 3.3.2 DS18B20的内部结构11 3.3.3 DS18B20的测温原理143.4 数字温度计电路设计15 3.4.1数字温度计原理图15 3.4.2时钟电路的设计15 3.4.3复位电路的设计15 3.4.4 接口电路的设计16 3.4.5 LED数码管显示电路的设计17 3.4.6 报警电路的设计17第4章 系

9、统软件的设计18 4.1 系统主程序18 4.2 读出温度子程序19 4.3 温度转换命令子程序19 4.4 计算温度子程序19 4.5 温度数据的计算处理方法20 4.6 源程序20第5章 软件仿真21 5.1 软件介绍21 5.1.1 Proteus软件21 5.1.2 Keil软件21 5.2 Proteus软件仿真22结束语25致谢26参考文献27附录28引言 随着电子信息技术的快速发展和传统工业的逐步完善，人们对各种信息参数的要求都有了几何级的增长。在三大信息：信息采集、信息传输和信息处理中，传感器技术（信息采集）位于信息技术的前沿，尤其是温度传感器技术，在国内外各领域已经受到了广泛

10、的引用，而能够独立工作的温度检测和监控系统也早已应用于诸多领域。人们的生活环境与温度密不可分，在日常生活中温度是最常用到的一个物理量，对它进行准确的测量和实时的检测是必须的。传统的温度检测以热电阻和热电偶为测温元件，不仅需要复杂麻烦的信号处理电路，制作价格昂贵，而且可靠性差，准确度低，误差较大。相比之下，本设计利用单片机AT89C51和温度传感器DSl8B20构成的智能数字温度计就可以直接进行温度测量，并实时显示温度的数字值，不仅方便可靠，直观准确，而且测温范围广，适用范围宽。选用单片机AT89C51作为主控器，DSl8B20作为测温传感器，借助6位共阴极LED数码管串口传送数据，实现温度的实

11、时传输与显示。 20世纪90年代中期诞生的数字温度传感器是计算机、微电子与自动测试技术的结晶，它能输出信号全数字化。科技的进步使人们对传感器的需求日渐增高，如今的温度传感器在单片机的基础上正朝着数字式智能化、总线式标准化、虚拟式网络化、安全式功能化等高技术的方向迅速发展。 本文说明了智能温度传感器DS18B20的结构特征、测温原理与工作过程，并详细介绍了AT89C51单片机与DS18B20传感器结合构成的检测系统的工作原理，不仅读数方便、结构简单，而且测温准确、抗干扰性强，适合于在艰难环境下现场测温。 该论文主要介绍了利用51单片机来实现温度的检测、控制与显示，系统包括数据采集和温度检测两个部

12、分，既有硬件设计，也有软件设计，并对各模块的功能做了应有的分析，其实现的功能如下： 以MCS-51系列单片机为核心器件，实现了数字式温度计的设计 利用温度传感器DS18B20进行单点温度检测 测量范围为0100，检测精度误差在0.5以内 用6位共阴极LED数码管进行实际温度值显示 具有温度上下限报警功能第1章 设计简介1.1 设计背景1.1.1 课题概述和意义 随着各行各业的不断发展与壮大，单片机的应用几乎无处不在，而数字温度计更是被人们紧追不舍。由于超大规模集成电路技术的发展，更由于高科技的不断创新与改造，单片微型计算机在这种社会背景下应运而生了。体积小、功能强、集成度高、价格便宜是它最大的

13、特点，正是由于这些特点，所以在工农业控制、电子器件、各种装置设备中都有它的影子。因为它的加入，许多产品走向了小型化和智能化，不仅改善了产品的质量，优化了产品的功能，而且降低了制作成本，简化了电路设计。 在我们的周围，温度总是如影随形的陪伴着我们，无论何时何地，我们总可以感受到温度的气息。温度是各行各业最常见到的一个物理量，有时候人们总希望温度不要存在，因为它的改变会造成很大的影响。譬如：在高温环境中，会有很多物质无法保存，这样不仅会造成人们生活上的困扰，也会给许多产业带来意料之外的损害。尽管如此，温度还是人们生活中不可或缺的一部分，在我们的人生中扮演着无法取代的角色。因此，在很多时候，对温度进

14、行准确的测量与显示，进而来完成对它的控制是很有必要的。生活中，我们有冷、热、温、凉、烫等词，这些都是用来描述物质的冷热程度的。但这些词只是粗糙的形容了物质，而为了更加准确地描述物质的冷热程度，人们又引入了温度这一物理量。大多时候，我们都是使用温度计来直接测量、读取温度，若使用传统的热电偶或热电阻作为测温元件来测量温度，不但需要复杂麻烦的硬件支持，而且软件调试困难，制作成本高。若采用单片机AT89S51与温度传感器DS18B20结合实现温度检测系统就可以直接测量、读取温度，不仅简单方便，测温准确，而且抗干扰能力强，适合于在困难环境中进行现场温度测量，应用前景非常广泛。因此，开发研究更加简洁方便、

15、高效可靠的智能型数字温度计成为一个很有意义的课题。本文主要介绍了51单片机在采集、检测环境温度中的应用。利用智能温度传感器DS18B20检测环境温度，单片机AT89C51控制、执行程序，并对温度传感器传输的数据进行分析与处理，转换成环境对应的实际温度值，通过I/O口输出到LED数码管显示出来。系统中还设有报警电路，用来监控某一设备，通过对设定的最高、最低温度的控制来完成报警功能的设计，当设备的温度超过所设温度时，系统会报警提醒，以便人们能及时的进行处理，避免因温度变化而造成不必要的损失。1.1.2 温度计的介绍 温度是生活与生产领域中最常接触到的物理量之一，很多时候我们都需要对其进行准确的温度

16、检测。随着各行各业的飞速发展和人们的需求，测温技术也不断地改善和提高，测温范围也逐渐推广。由于需求的不同，人们又制造出了各种不同样式和功能的测温仪器，接下来就对几种常见的温度计做个简单的介绍。电阻温度计：有金属电阻和半导体电阻温度计之分，它们都是利用电阻值随温度的变化而变化这一特性制作的。电阻温度计的测温范围在-260600之间，操作简单方便、直观可靠，已广泛应用于各行各业。 气体温度计：常用氢气或氦气作为测温原料，由于这些原料的液化度很低，接近于绝对零度，所以由此制成的气体温度计具有广泛的测温范围。除此之外，它还具有很高的精确度，多用于精密测量场合。 压力式温度计：利用封闭测温系统内，蒸发液

17、体的饱和蒸气所产生的体积、压力与温度的变化关系而进行温度检测的便是压力式温度计。它主要由毛细管、温包和指示表三部分组成，具有体积小、反应快、结构简单、灵敏度高、读数方便等优点，同时也存在测温范围受限，热损厉害等缺点。指针式温度计：指针式温度计形如仪表盘，又称寒暑表，采用金属的热胀冷缩原理。它是用铆在一起的铜片和铁片组成的双金属片作为感温元件的，通常被用来测量室温，也用来控制指针。， 水银温度计：常用的膨胀式温度计便是由水银制作而成的温度计，由于水银的凝固点为-38.87，沸点为356.7，所以只能作为就地监督的仪表，通常用来检测0500范围内的温度。用它来监控温度，不仅直观可靠，而且还可以有效

18、的避免因外部远传温度计所带来的误差。1.1.3 单片机的发展状况 单片机是发展最快，应用最广的一款芯片，是微型计算机的一个重要分支，既能够直接处理控制电信号，又能够间接操控温度、湿度、压力等非电信号。正是由于这种特性，因而在生活与工业生产领域被广泛使用。由于单片机的接口电路是数字信号，若使用单片机来控制处理温度、湿度、压力等非电信号，就必须借助相应的传感器来外加A/D或D/A转换电路，然后将信号传送给单片机进行温度数据的处理和显示。在许多测温领域，温度传感器通常被用来将温度信息转换成对应的电流或电压信号，进而完成温度的采集和数据处理显示。单片机的种类很多,按应用可分为通用型和专用型。专用型是专

19、为某些特定的产品而设计的,如洗衣机。通用型有总线型、非总线型、8位和16位之分。1.1.4 温度传感器的发展传感器是能感应外界信息，并将这些信息按一定的规律转换成可用信号的装置，简而言之，传感器是一种能将外界信号转换为电信号的装置，通常由信号感受器和信号转换器组成。 随着现代科技的发展，传感器技术在国内外都有广泛的的应用。其中，应用最为广泛的要数温度传感器了。 温度传感器是开发最早，应用最广的一类传感器。1821年，德国物理学家赛贝发明了能把温度转变成电信号的传感器，即后来的热电偶传感器。50年后，德国西门子发明了铂电阻温度计。后来又相继开发了半导体热电偶传感器、声学温度传感器、PN结温度传感

20、器和红外传感器等。传感器在我国的发展相对较晚，在信息采集、信息传输和信息处理中，传感器技术位于最前端，尤其是温度传感器技术。温度传感器是测量温度的关键，现在应用最广的便是智能集成温度传感器。1.2选题的目的和意义1.2.1选题的目的 选用单片机AT89C51作为主控器，DSl8B20作为测温传感器，结合AT89C51与DSl8B20便可以设计成一个智能数字温度计。它既可以直接对环境进行温度测量，并实时显示数值，又可以对温度进行预设，设计一个温度报警电路，方便人们维护。本设计能够测量的温度范围为-55128，并且小于0、大于100时报警，用6位共阴极LCD数码管显示。通过毕业课题的设计，我了解了

21、单片机的发展与应用，熟悉了数字温度计的工作原理，也巩固了大学所学的知识，并为大学生涯画上了圆满的句号。1.2.2选题的意义 伴随着科技的发展和社会的进步，人们的生活正在朝着数字化的方向发展，而多功能的智能数字温度计给我们带来了很大的便利。用美国MAXIM/DALLAS半导体公司的支持“一线总线”接口的单总线温度传感器DS18B20为感温器件，既简化了数字温度计的设计，又降低了成本；用ATMEL公司的AT89C51单片机为主控器来设计的智能数字温度计不仅简单方便、直观准确，还具有一定的控制报警功能。 随着电子信息技术的快速发展和传统工业改造的逐步完善，人们对各种信息参数的要求都有了几何级的增长。

22、在三大信息：信息采集、信息传输和信息处理中，传感器技术（信息采集）位于信息技术的前沿，尤其是温度传感器技术，在国内外各领域已经受到了广泛的引用，而能够独立工作的温度检测和监控系统也早已应用于诸多领域。人们的生活环境与温度密不可分，在日常生活中温度是最常用到的一个物理量，对它进行准确的测量和实时的检测是必须的。因此，开发研究更加简洁方便、高效可靠的智能型数字温度计成为一个很有意义的课题。第2章 系统概述2.1 设计方案的选择 设计温度检测系统的关键在于两个部分：温度传感器和主控单元的选取。2.1.1 传感器部分 1. 方案一 采用低温热偶作为温度检测部分的测温元件，热电偶的结构很简单，仅由两个异

23、金属导线焊接在一起就能构成，由单一导体产生的温差电势和两种金属造成的接触电势便组成了电偶的热电势。利用带有A/D通道的单片机来进行温度的数据采集，将随温度变化的电压或电流信号采集过来，通过A/D转换后，就可以用单片机来执行程序、处理数据，然后用显示电路就可以对被测的温度进行实时的显示。热电偶有着测温范围宽、体积小的特点，但也存在着输出电压小、漂移较高、易受外界噪声的影响等缺点，而且这种方案需要另加A/D转换电路，给设计带来了困难。 采用热电偶来设计测温系统不仅包括了对ADC0809（A/D转换器）的数据采集和温度检测，还含有51芯片的执行和处理，并且还有复位电路，晶振电路，显示电路、报警电路和

24、启动电路等。系统框图如图2-1所示。 AT89C51 单 片 机 报警电路ADC0809按键防抖动复位电路晶振电路显示电路 测温电路图2-1 热电偶测温系统框图2. 方案二 传统的温度传感器多以热敏电阻作为测温元件，一根线上只能挂一个传感器，不利于进行多点的测量，一定程度上加大了软件实现的难度。由于热敏电阻的可靠性差，准确率低，测温范围小，故不适用于检测1的信号。用传统的温度传感器输出的信号是模拟信号，要用A/D转换电路才能转换成数字信号，这样便加大了测温装置的复杂性，不仅使得硬件电路复杂，软件调试麻烦，而且制作成本昂贵。 3. 方案三在温度检测系统中，传统的测温方法是对温度进行远距离采样，通

25、过A/D转换电路将模拟信号转换成数字信号。为了获得高精度数值，必须解决测量切换与零点漂移等产生的误差。采用输出信号全数字化的DS18B20芯片测量温度，便于单片机的处理与控制，省去了很多外围电路。由于DS18B20的物理化学性稳定，线性较好，在0100时，最大线性偏差小于1，常用做产业测温元件。由温度传感器DS18B20与单片机AT89C51结合构成的温度测量装置可以直接与计算机相连，直接读出温度的数值，且由于51单片机可以同时带多个DSB1820，因此可以非常容易的实现多点温度测量。 该方案利用AT89C51芯片控制DS18B20进行实时温度监控并显示，既可快速实现对环境温度的测量，又可根据

26、需要设定上下限报警功能。DS18B20的扩展性很强，可在电路中加入时钟芯片以获取时间数据并同时显示时间，也可利用AT89C51芯片来实现对某时间点的温度数据的存储，还可利用键盘来进行时间的调整和温度的查询。从上述三种方案中能够看出：方案一的可测温度范围广、体积小，但是线性误差大，硬件电路麻烦。方案二的测温系统结构复杂，算法繁琐，不能多点测量，某种程度上增加了软件实现的难度。方案三的操作简单、精确度高、实现方便，用DS18B20芯片测量温度，体现了系统芯片化、模块集成化的趋势，有效地减少了外界的干扰，提高了检测控制的精确度。本方案采用DS18B20温度芯片，也是顺应发展趋势。故本次设计采用的是方

27、案三。2.1.2 主控部分 1. 方案一采用PC机控制，可实现在线编程、在线仿真的功能，不仅方便了调试，且体现了人机交互友好的宗旨。由于PC机的输出信号不能直接与DS18B20上传数据，需要RS232电平转换，这使得硬件的合成与调试较为繁琐，操作困难。再加上PC机的体积较大，性能不稳定，携带与安装都很不方便，在一定程度上给工程带来了很多麻烦！ 2. 方案二此方案采用AT89C51芯片来实现。单片机控制编程的自由度很大，可通过软件编程来实现各种逻辑算法的运算与控制，既能单独控制DS18B20工作，硬件实现简单，还可以与计算机直接通信。另外，51单片机可以同时带多个DSB1820，非常容易的实现了

28、多点温度测量，并且AT89C51在生活和生产领域中都有着广泛的应用，在编程技术和外围功能电路的配合使用上也很成熟。 PC机不能直接与DS18B20连接，使用很不方便。并且PC机的结构复杂，体积庞大，稳定性不强，不能在环境中长期工作。而DS18B20与AT89S51结合实现的温度监控系统可直接进行温度的读取与显示，操作简单方便，抗干扰性强，性能稳定，适合于在各种环境下使用。因而，主控部分采用第二种方案。综上所述,传感器部分采用温度传感器DS18B20，主控部分采用AT89C51单片机来实现。2.2 系统设计2.2.1 系统描述本设计是以AT89C51单片机为核心设计而成的一种数字式温度监控系统。

29、系统的硬件电路包括温度数据的采集电路，温度的显示电路，上下限报警电路，单片机主控电路等。软件部分使用Kiel软件进行汇编语言程序的编写与运行，利用Proteus软件进行仿真与调试。系统框图如图2-2所示。 AT89C51 单 片 机 LED显示 时钟振荡 单片机复位 DS18B20温度传感器 报警系统图2-2 系统框图系统采用智能温度传感器（DS18B20）采集环境温度，直接读取被测温度值，温度传感器DS18B20将读取的模拟温度值经过处理后转换为数字值；单片机（AT89C51）执行程序，并对温度传感器传输的温度数据做进一步的分析与处理，转换成环境对应的温度值，并用6位共阴极LED数码管以串口

30、传送数据实现温度的数字显示；报警电路对设定的最高、最低温度进行监控比较，超过限度后通过二极管或扬声器进行报警提醒。系统整体设计电路图如图2-3所示。 图2-3 系统整体设计电路图 设计电路包括硬件和软件两个部分，硬件电路包括AT89C51单片机及其外围电路、数据的采集电路、温度的显示电路以及上下限报警电路等。而软件部分的设计，包括数据初始化程序的设计、主程序、处理子程序与显示子程序的设计，并使用Kiel软件进行汇编语言程序的编写，用Proteus软件进行仿真调试。2.2.2 主控制器本设计以单片机AT89C51为核心，通过单片机来执行程序，并对温度传感器传输的温度数据做进一步的分析与处理，然后

31、转换成环境所对应的温度值。51单片机的P1口八个引脚分别对应接LED数码管的八个引脚，P3口的P3.1P3.6分别控制对应的数码管片选引脚16，第一个数码管用来显示“-”（表示当前温度低于零度），第二个数码管用来显示温度的百位，第三个数码管显示十位，第四个数码管显示个位，第五个数码管显示的是温度的一位小数位，第六个数码管显示字母“L”或”H”(L表示低温，H表示高温）。P3.0与温度传感器DS18DS20的引脚DQ相连，用来输入DS18DS20的转化数据。P2.0用来控制温度报警指示灯D1，当温度低于预设最低温时，二极管红灯闪烁报警。蜂鸣器通过Q1(NPN管）放大后与引脚P2.1相连，若温度超

32、出预设高温范围，则蜂鸣器发出声音报警。 该系统中单片机采用12MHz的石英晶振和30pF的微调电容，由此构成的自激振荡器被作为时钟电路，一般情况下复位电路采用简单的上电开关复位电路。2.2.3 温度传感器 这里选用的温度传感器是采用美国DALLAS半导体公司生产的DS18B20。DS18B20的最大特点就是输出信号全数字化，解决了A/D转换的问题，有利于单片机的处理与控制。温度传感器将温度的变化转换成电压、电流等电信号的变化，然后通过A/D转换电路将模拟信号转换为数字信号，数字信号再传送给AT89C51的处理单元，处理单元利用芯片内部的软件功能将数字信号和温度关联起来，变成能够显示的温度数值，

33、最后利用LED数码管显示出来。 温度传感器是获取信息的关键器件，是信息系统和各种装置必不可少的的信息采集元件。由于DS18B20的物理化学性稳定，线性较好，在0100时，最大线性偏差小于1，常用做产业测温元件。由温度传感器DS18B20与单片机AT89C51结合构成的温度测量装置可以直接与计算机相连，直接读出温度的数值，能够对环境的温度进行快速的测量，且由于单片机可以同时带多个DSB1820，因此可以非常容易的实现多点温度测量。2.2.4 显示电路显示电路采用6位共阴极LCD数码管，片选信号16分别接至51单片机的P3.1P3.6口，P1口的八个引脚分别对应接LED数码管的八个引脚，从而实现数

34、字温度的动态显示。第一个数码管用来显示“-”（表示当前温度低于零度），第二个数码管用来显示温度的百位，第三个数码管显示十位，第四个数码管显示个位，第五个数码管显示的是温度的一位小数位，第六个数码管显示字母“L”或”H”(L表示低温，H表示高温）。2.2.5 报警电路对于数字温度计的设计，除了实现温度的数字显示功能外还加入了报警电路。若用我们设计的系统来监控某一设备，当设备的温度超过我们所预设的温度时，系统会产生报警提醒，以便人们能更好的对设备进行维护与处理，从而有效地避免一些不必要的损失。 本设计中我们采用二极管和蜂鸣器进行报警提醒。第3章 系统硬件的设计3.1 系统硬件组成本设计电路由单片机

35、AT89C51、温度传感器DS18B20、6位共阴极LED数码管、发光二极管、NPN三极管、蜂鸣器等器件组成。通过各个芯片的连接与综合控制，实现了数字温度计的基本设计。系统硬件接线电路图如图2-3所示。AT89C51是硬件电路组成的核心器件，所有的器件都要通过它来工作，所以在此先简单介绍一下。 3.2 AT89C51的介绍3.2.1 AT89C51简介AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。芯片是采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产的，可以兼容标准的MCS-51指令系统。片内置有通用的8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功

36、能强大，是一种带有8K字节闪速可编程可擦除的只读存储器。AT89C51单片机提供了许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。3.2.2 主要性能参数l 可与MCS-51兼容l 4K字节可重擦写Flash闪速存储器l 1000次擦写周期l 数据可保留10年l 全静态操作：0Hz24MHzl 1288字节内部RAMl 32个可编程I/O口：P0P3，每一个I/O口都有8位l 2个16位定时/计数器l 5个中断源l 可编程串行UART通道l 三级程序存储器锁定l 低功耗空闲和掉电模式除此之外它本身具有振荡器和时钟电路，掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一

37、个硬件复位；空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM、定时/计数器、串行通信口及中断系统继续工作。3.3.3 引脚排列与说明 AT89C51的引脚排列图如图3-1所示。 图3-1AT89C51的管脚排列图51单片机共有40个引脚，其中40和20引脚分别为VCC（供电电压)和GND(接地)，此图被隐藏了。P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也是地址/数据总线复用口,当第一次被写“1”时，默认定义为高阻抗输入；P1、P2和P3都是内部自带上拉电阻的8位双向I/O口，当他们全被写“1”后，其管脚都被内部上拉为高，均可用作输入；在访问外部程序存储器或数据存储器时，P2口送出高8位地址数据，P3口除了

38、作为一般的I/O口线外，还可以作为控制端口，具体一些特殊的功能，例如：P3.0/P3.1可作为串行输入/出口，P3.2/P3.3可用作外部中断0/1，P3.4/P3.5是计时器0/1外部输入口，P3.6/P3.7是片外数据存储器“写”/“读”选通控制输出。 RST：复位输入。ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节； /PSEN：程序储存允许输出,是外部程序存储器的读选通信号；/EA/Vpp：外部访问允许使能端；XTAL1：反相振荡放大器及内部时钟发生器的输入端；XTAL2：反相振荡放大器的输出端。3.3 DS18B20的介绍

39、 美国MAXIM/DALLAS半导体公司最新推出的单总线智能型温度传感器DS18B20是全国第一个支持“一线总线”接口的温度传感器。用这个数字式温度传感器DS18B20为感温器件，既支持了“一线总线”的数字方式传输，简化了数字温度计的设计，又降低了成本，加强了系统的抗干扰性，适合于在艰难的环境中进行现场温度测量。 DS18B20的测温范围为-55+128，在-10+85之间的精度为0.5。可以通过编程来实现DS18B20的912位的数字值读数方式，掉电后仍然保存。3.3.1 DS18B20的引脚排列 DS18B20的外形与三极管类似，如图3-2所示。图3-2DS18B20的引脚排列图图中GND

40、为接地端，VDD可接电源，也可接地。由于DS18B20可以设置成数据总线供电方式，也可设置成外部供电方式，若采用数据总线供电方式，则VDD需接地，此时DS18B20工作于寄生电源。DQ为数据输入/输出脚，若被用于寄生电源下，也可向元件提供电源。3.3.2 DS18B20的内部结构 DS18B20的内部包含了四个部分，即64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL及配置寄存器。 64位光刻ROM：它是由商家使用激光技术刻录的一个64位二进制的ROM代码，表示该芯片的标识号，如表3-1所示。表3-164位ROM标识8位循环冗余检验48位序列号8位分类标号MSB LSBMSB LS

41、BMSB LSB 前8位代表产品的分类编号，中间48位是该DS18B20本身的序列号，末尾的8位是表示前56位的CRC循环冗余校验码，即CRC=X8+X5+X4+1。由于光刻ROM的作用，致使每个DS18B20都各不相同，这样便实现了一根总线上可同时挂接多个DS18B20。温度传感器：作为DS18B20核心部分的温度传感器可完成对温度的采集与测量。用相关的程序代码可对-55+128之间的温度值按9、10、11、12位的分辨率进行量化，由于这些分辨率都包含一个符号位，因而对应的量化值分别是0.5、0.25、0.125、0.0625，可见最高分辨率为0.0625，默认情况下DS18B20的转换精度

42、为12位。温度的转换是由温度转换命令子程序控制的，当温度转换子程序发送开始命令后，温度便进行A/D转换。转换完成后以16位带符号的二进制补码的形式表示温度值，并存储在高速缓存器RAM的低两位字节中。16位二进制的前5位表示符号位，若所测温度大于0，则这5位为0，即实际温度=0.0625倍的所测温度；若所测温度小于0，则这5位为1，即实际温度等于所测温度取反加1再乘上0.0625。温度的数据格式如下表3-2所示。表3-2温度数据格式20202020 2-1 2-2 2-3 2-4LS Byte S S S SS262524 MS Byte 表中“S”表示符号位，若S0，则测得的温度值为正值，二进制可直接转换为十进制；若S1，则测得的温度值为负值，需先将补码变成原码，再进行二到十进制数值的计算。表3-3是一部分温度值的对应表。表3-3一部分温度值对应表高速暂存RAM和非易失性的可电擦除的E2PROM共同构成了DS18B20的内部存储器。RAM中有8位连续的字节，前2位是所测温度的信息，第3、4位是TH、TL的易失性拷贝，第5位是结构寄存器的易失性拷贝，第6、7位分别为R0和R1，它们决定了温度转换的精度位数，用来设置DS18B20的分辨率（详请见表3-4），第8位是TM工作模式位，