基于AT89C51&DS18B20的数字温度计设计

　　1引言

　　随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现， 能够独立工作的温度检测和显示系统应用于诸多领域。 传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件。 热敏电阻的成本低，但需后续信号处理电路，而且可靠性相对较差，测温准确度低，检测系统也有一定的误差。 与传统的温度计相比,这里设计的数字温度计具有读数方便，测温范围广，测温精确，数字显示，适用范围宽等特点。选用 AT89C51 型单片机作为主控制器件，DS18B20 作为测温传感器通过 4 位共阳极LED 数码管串口传送数据,实现温度显示 。 通过 DS18B20 直接读取被测温度值，进行数据转换，该器件的物理化学性能稳定，线性度较好，在 0℃～100℃最大线性偏差小于 0.1℃。 该器件可直接向单片机传输数字信号， 便于单片机处理及控制。 另外，该温度计还能直接采用测温器件测量温度，从而简化数据传输与处理过程。

　　2系统硬件设计方案

　　根据系统功能要求，构造图 1 所示的系统原理结构框图。

　　2.1单片机的选择

　　AT89C51 作为温度测试系统设计的核心器件, 该器件是INTEL 公司生产的 MCS-51 系列单片机中的基础产品 ， 采用了可靠的 CMOS 工艺制造技术， 具有高性能的 8 位单片机，属于标准的 MCS-51 的 CMOS 产品。 不仅结合了 HMOS 的高速和高密度技术及 CHMOS 的低功耗特征， 而且继承和扩展了 MCS-48 单片机的体系结构和指令系统.

　　2.2温度传感器与单片机的连接

　　温度传感器的单总线(1-Wire)与单片机的 P2.0 连接，P2.0是单片机的高位地址线 A8。 P2 端口是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O，其输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4 个TTL 逻辑门电路。 对该端口写“1”，可通过内部上拉电阻将其端口拉至高电平，此时可作为输入口使用，这是因为内部存在上拉电阻， 某一引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。

　　在访问外部程序存储器或 16 位地址的外部数据存储器时，如执行 MOVX DPTR 指令， 则表示 P2 端口送出高 8 位的地址数据。 在访问 8 位地址的外部数据存储器时， 可执行MOVX RI 指令，P2 端口内容即为特殊功能寄存器(SFR)区中R2 寄存器内容 ，整个访问期间不改变 。 在 Flash 编程和程序校验时，P2 端口也接收高位地址和其他控制信号。 图 2 为DS18B20 内部结构。 图 3 为 DS18B20 与单片机的接口电路。

　　2.3复位信号及外部复位电路

　　单片机的 P1.6 端口是 MAX813 看门狗电路中喂狗信号的输入端，即单片机每执行一次程序就设置一次喂狗信号，清零看门狗器件。若程序出现异常，单片机引脚 RST 将出现两个机器周期以上的高电平，使其复位。 该复位信号高电平有效，其有效时间应持续 24 个振荡脉冲周期即两个机器周期以上。 若使用频率为 12 MHz 的晶体振荡器， 则复位信号持续时间应超过 2 μs 才完成复位操作。