溫度傳感器設計方案（一）

設計要求：

（1）溫度低于或超出設定溫度范圍時發出報警。

（2）溫度值可在數碼管上實時數字顯示。

（3）報警溫度可以由人工自由設定。

在單片機電路設計中，大多數都是使用傳感器，所以這是非常容易想到的，所以可以采用一直溫度傳感器DS18B20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測溫度值，進行轉換，就可以滿足設計要求。

設計框圖

根據資料設計出如圖方案框圖

工作原理

（1） DS18B20溫度傳感器的簡介：

DS18B20的測溫原理中，低溫度系數晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產生固定頻率的脈沖信號送給減法計數器，高溫度系數晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產生的信號作為減法計數器的脈沖輸入。

計數門的開啟時間由高溫度系數振蕩器來決定，每次測量前，首先將-55度所對應的基數分別置入減法計數器和溫度寄存器中，減法計數器對低溫系數晶振產生的脈沖信號進行減法基數，當減法計數器的預置值減到0時溫度寄存器的值將加1，減法計數器的預制將重新被裝入，減法計數器重新開始對低溫度系數晶振產生的脈沖信號進行基數。

當斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，，其輸出用于修正減法計數器的預置值，只要計數門仍未關閉就重復上述過程，直至溫度寄存器值達到被測溫度值，這就是DS18B20的測溫原理。

（2） 主要設計過程如下：

我們設計的溫度系統是由中央控制器、溫度檢測器及顯示器組成。控制器采用單片機C51系列，溫度檢測部分采用DS18B20溫度傳感器，用LCD做顯示器。溫度傳感器DS18B20采集溫度信號送給該單片機處理，存儲器通過單片機對某些時間點的數據進行存儲，單片機再溫度數據送LCD顯示，已達到顯示當前溫度的目的。

溫度采集模塊：

單片機控制及AD轉換模塊

顯示模塊

報警模塊：

電源模塊

溫度傳感器設計方案（二）

基于DS18B20溫度傳感器設計

本設計的主要內容是應用單片機和溫度傳感器設計一個數字溫度表，DS18B20是一種可組網的高精度數字溫度傳感器，由于其具有單總線的獨特優點，可以使用戶輕松地組建起傳感器網絡，并可使多點溫度測量電路變得簡單、可靠。本設計基于數字溫度傳感器DS18B20，以AT89C51片機為核心設計此測試系統，具有結構簡單、測溫精度高、穩定可靠的優點。可實現溫度的實時檢測和顯示，本文給出了系統的硬件電路詳細設計和軟件設計方法，經過調試和實驗驗證，實現了預期的全部功能。

電路設計

1、 設備整機結構及硬件電路框圖

根據設計要求與設計思路，設計硬件電路框圖如下圖所示， 4位數碼管顯示器系統中AT89C51成對DS18B20初始化、溫度采集、溫度轉換、溫度數碼顯示。

本裝置詳細組成部分如下：

a、主控模塊：AT89C51片機；

b、 傳感器電路：DS18B20溫度傳感器；

c、電路：四位數碼管顯示。

按照系統設計功能的要求，確定系統由3個模塊組成：主控制器、測溫電路和顯示電路。

數字溫度計總體電路結構框圖所示：

2、單片機的選擇

單片機AT89C51有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統的設計需要，很適合便攜手持式產品的設計使用系統可用二節電池供電。

AT89C51的管腳結構圖：

3、 溫度顯示電路

四位共陽極數碼管，能夠顯示小數和負溫度。零下時，第一個數碼管顯示負號。當溫度超過99.9時，四個數碼管全部亮。列掃描用P2.0—P2.3來實現，列驅用NOT。電路仿真圖如下：

4、 溫度傳感器

DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，與傳統的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據實際要求通過簡單的編程實現9～12位的數字值讀數方式。電路圖如下：

系統總電路圖如下

5、 軟件設計

主要包括主程序、讀出溫度子程序、溫度轉換命令子程序、計算溫度子程序和現實數據刷新子程序等。

主程序 主程序的主要功能是負責溫度的實時顯示、讀出并處理DS18B20的測量溫度值。溫度測量每1S進行一次。主流程圖如下：

讀出溫度子程序 讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節。在讀出時須進行CRC校驗，校驗有錯時不進行溫度數據的改寫。流程圖如下：

溫度轉換命令子程序 溫度轉換命令子程序主要是發溫度轉換開始命令。當采用12位分辨率時，轉換時間約為750ms。在本程序設計中，采用1s顯示程序延時法等待轉換的完成。流程圖如下：

計算溫度子程序 計算溫度子程序將RAM中讀取值進行BCD碼的轉換運算，并進行溫度值正負的判定。

顯示數據刷新子程序 顯示數據刷新子程序主要是對顯示緩沖器中的顯示數據進行刷新操作，當最高數據顯示位為0時，將符號顯示位移入下一位。

6、 系統所運用的功能介紹：

DS18B20與單片機之間采用串行通信的方式進行數據讀寫。