引言

溫度是一種最基本的環境參數，人們的生活環境與溫度息息相關，溫度測量也被人們所異常關注。因此，研究溫度的測量方法和裝置具有重要意義，溫度測控技術也在各個領域應用越來越廣泛。采用單片機對溫度進行控制，不僅具有控制方便和組態簡單的優點，而且可以提高被控溫度的技術指標。本文介紹了一款由單片機AT89S52 和新型的智能集成溫度傳感器DS18B20 以及LCD 顯示器等部件實現的溫度測量及報警系統。同時在設計方面做了功能的擴展，鍵盤是用來調時和溫度查詢，功能較強，可以設置上下限報警溫度，且測量準確、誤差小。單片機可把由DS18B20、DS1302 讀來的數據利用軟件來進行處理，從而把數據傳輸到顯示模塊，實現溫度、日歷的顯示，還有鬧鐘功能以及語音報時功能。對溫度實施監測，即當溫度超過給定的最高溫度或者低于給定的最低溫度時，系統通過發光二極管發光報警。通過實驗測試說明，所設計的溫度計能達到精度的要求。

1 系統設計

在單片機電路設計中，大多都是使用傳感器。因此，采用溫度傳感器DS18B20。DS18B20 是一種改進型智能溫度傳感器，可以滿足從-55 攝氏度到+125 攝氏度范圍的溫度測量，且測量精度高，可在一秒內把溫度轉化成數字，測得的溫度值存儲在兩個八位的RAM 中，單片機可以直接從中讀出數據并且轉換成十進制就是溫度，使用方便。按照設計時要求，采取的設計方框圖如圖一所示，控制器采用單片機AT89S52，溫度傳感器采用DS18B20，液晶顯示器LCD1602 以串口傳送數據實現溫度的顯示。

圖一總體設計方框圖

2 硬件電路設計

系統整體硬件電路包括：傳感器數據采集電路、溫度顯示電路、上下限報警調整電路、單片機主板電路、復位電路等，如圖二所示。

圖二單片機系統整體電路

圖二中有三個獨立式按鍵可以分別調整溫度計的上下限報警設置，蜂鳴器在被測溫度超出上下限范圍時，發出報警鳴叫聲音，同時LCD 顯示屏沒有被測溫度值顯示，這時如統果調整報警上下限，可測出被測的溫度值。

按健復位電路是上電復位加手動復位，使用比較方便，在程序跑飛時，可以手動復位，這樣就不用在重起單片機電源，就可以實現復位。

液晶顯示器為TS1602-1，可以同時顯示16*2 個字符，能夠對字符進行左右平移，操作方便，占用8 個I/O 端口。

溫度測量傳感器采用DS18B20 的單總線數字化溫度傳感器，測溫范圍為-55℃~125℃，可編程為9 位~12 位A/D轉換精度，測溫分辨率達到0.0625℃，采用寄生電源工作方式，CPU 只需一根總線便能與DS18B20 通信，占用CPU 總線少，可節省大量引線和邏輯電路。

時鐘模塊采用DS1302 芯片，DS1302 是由DALLAS 公司推出的涓流充電時鐘芯片內含有一個實時時鐘/ 日歷和31字節靜態RAM，通過簡單的串行接口與單片機進行通信，實時時鐘/ 日歷電路提供秒分時日期月年的信息，每月的天數和閏年的天數，可自動調整時鐘操作，可通過AM/PM 指示決定采用24 或12 小時格式，DS1302 與單片機之間能簡單地采用同步串行的方式進行通信，僅需用到三條總線1RES 復位，2 I/O 數據線，3 SCLK 串行時鐘。時鐘/RAM 的讀/ 寫數據以一個字節或多達31 個字節的字符組方式通信，DS1302工作時功耗很低保持數據和時鐘信息時功率小于1mW。

3 軟件分析

系統程序主要包括主程序、讀出溫度子程序、溫度轉換命令子程序、計算溫度子程序，顯示數據刷新子程序等。

主程序的主要功能是負責溫度的實時顯示、讀出并處理DS18B20 的測量的當前溫度值，對鬧鐘的時、分、秒進行設置。這樣可以在一秒之內測量一次被測溫度，其程序流程見圖三所示。

圖三主程序流程圖

4 結束語

本設計所介紹的數字溫度計工作可靠、測量誤差小。與傳統的溫度計相比，具有讀數方便、測溫范圍廣及輸出溫度采用數字顯示等特點，主要適用于科研實驗室等對測溫要求比較準確的場所。本溫度計應用AT89S52 單片機對系統進行智能控制，采用溫度傳感器DS18B20 實現對外界溫度的測量，并通過串口通信將數據傳輸到單片機上進行處理和分析。同時采用C51 程序設計語言對單片機的系統控制程序進行編寫。