一．任务及功能要求
设计制作一个数字温度计，该温度计要求测温范围在-30℃~110℃，误差在±0.5℃以内，用LED数码管直读显示。
二．方案论证
传统的测温元件有热电偶和热电阻，而它们测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，需要比较多的外部硬件支持，电路复杂，软件调试复杂，制作成本高。所以我们改用一种智能传感器DS18B20作为检测元件，测温范围-55℃~125℃，分辨率最大可达0.0625℃。DS18B20可以直接读出被测温度值。而且采用3线制与单片机相连，减少了外部硬件电路，具有低成本和易使用的特点。
三．系统硬件电路设计
系统由3个模块组成：主控制器.测温电路和显示电路。结构框图如下所示。
3.1主控制器
单片机使用AT89S52。易于调试及烧录。
3.2显示电路
显示电路采用4位共阳LED数码管，从P1口输出段码，列扫描用P3.2~P3.5来实现，列驱动用9012三极管。
3.3系统设计电路原理图：
四．系统程序的设计
系统程序的设计主要包括C程序主函数.DS18B20复位函数. DS18B20写字节函数. DS18B20读字节函数.温度计算转换函数和显示函数等。
程序清单：
# include "reg51.h"
# include "intrins.h"
# define disdata P1
# define discan P3
# define uchar unsigned char
# define uint unsigned int
sbit DQ =P3^7;
sbit DIN =P1^7;
uint h;
uchar code ditab[16]=
{0X00,0x01,0x01,0x02,0x03,0x03,0x04,0x04,0x05,0x06,0x06,0x07,0x08,0x08,0x09,0x09};
uchar code dis_7[12]= {0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff,0xbf};
uchar code scan_con[4]={0xfb,0xf7,0xef,0xdf};
uchar data temp_data[2]={0x00, 0x00,};
uchar data display[5]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};
void delay(uint t)
{
for(;t>0;t--);
}
scan()
{
char k;
for(k=0;k<4;k++)
{
disdata=dis_7[display[k]];
if(k==1){DIN=0;}
discan=scan_con[k];delay(90);discan=0xff;
}
}
ow_reset(void)
{
char presence="1";
while(presence)
{
while(presence)
{
DQ=1;_nop_();_nop_();
DQ=0;
delay(50);
DQ=1;
delay(6);
presence=DQ;
}
delay(45);
presence =~DQ;
}
DQ=1;
}
void write_byte(uchar val)
{
uchar i;
for(i=8;i>0;i--)
{
DQ=1;_nop_();_nop_();
DQ=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
DQ=val&0x01;
delay(6);
val=val/2;
}
DQ=1;
delay(1);
}
uchar read_byte(void)
{
uchar i;
uchar value="0";
for(i=8;i>0;i--)
{
DQ=1;_nop_();_nop_();
value >>=1;
DQ=0;
_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
DQ=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
if (DQ)value|=0x80;
delay(6);
}
DQ=1;
return(value);
}
read_temp()
{
ow_reset();
write_byte(0xcc);
write_byte(0xbe);
temp_data[0]=read_byte();
temp_data[1]=read_byte();
ow_reset();
write_byte(0xcc);
write_byte(0x44);
}
work_temp()
{
uchar n="0";
if(temp_data[1]>127)
{temp_data[1]=(256-temp_data[1]);
temp_data[0]=(256-temp_data[0]);n=1;}
display[4]=temp_data[0]&0x0f;display[0]=ditab[display[4]];
display[4]=((temp_data[0]&0xf0)>>4)|((temp_data[1]&0x0f)<<4) ;
display[3]=display[4]/100;
display[1]=display[4]%100;
display[2]=display[4]/10;
display[1]=display[4]%10;
if(!display[3]){display[3]=0x0a;
if(!display[2]){display[2]=0x0a;}}
if(n){display[3]=0x0b;}
}
main ()
{
disdata=0xff;
discan=0xff;
for(h=0;h<4;h++){display[h]=8;}
ow_reset();
write_byte(0xcc);
write_byte(0x44);
for(h=0;h<500;h++)
{scan();}
while(1)
{
read_temp();
work_temp();
for(h=0;h<500;h++)
{scan();}
}
}
本程序经调试通过。
五．调试及性能分析
系统调试以程序为主。硬件调试首先检查电路的焊接是否正确，然后用万用表测试或通电检测。软件调试以编程序并进行硬件的正确性检验。由于DS18B20与单片机采用串行数据传送，因此，对DS18B20进行读/写编程时必须严格地保证读/写时序，否则将无法读取测量结果。本程序采用单片机C语言编写，用Keil C51编译器编程调试。软件调试到能显示温度值，而且在有温度变化时（例如用手去接触），显示温度能改变就基本完成本设计。
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