一、项目概述
在生活和生产中，人们经常要用到一些测温设备，但是传统的测温设备具有制作成本高、硬件电路和软件设计复杂登缺点。基于AT89C51的数字温度计具有制作简单、成本低、读数方便、测温范围广等优点，应用前景广泛。
二、项目要求
基于AT89C51的数字温度计的具体要求如下： 1.温度值用LED显示。
2.测温范围为-30~100℃，且测量误差不大于±0.5℃。 3.成品的体积、质量尽可能小。
三、设计框图及流程图
1 主控制器
单片机AT89S51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。 2 显示电路
显示电路采用4位共阳LED数码管。 3温度传感器
DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现９～１２位的数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下：
●独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；
●多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能； ●无须外部器件；
●可通过数据线供电，电压范围为3.0~5.5Ｖ； ●零待机功耗；
●温度以９或１２位数字；
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时钟振荡 报警点按键调LED单片机复位 主 显 示 控制 温 器度 传 感器 ●用户可定义报警设置；
●报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件； ●负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作；
DS18B20采用３脚PR－35封装或８脚SOIC封装，其内部结构框图如下图所示。 Vdd 四、硬件设计 C 64 位 ROM 和 单 线 接 口 存储器与控制逻辑 高速缓存 温度传感器 高温触发器TH 低温触发器TL 配置寄存器 8位CRC发生器 控制器使用单片机AT89C51，测温传感器使用DS1820，用4位共阳极LED数码管以动态扫描法实现温度显示，电路图如图1所示：
图1.电路原理图
五、软件设计
1.程序流程图
主程序的主要是负责温度的实时显示，读出并处理DS1280测量的当前温度
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值，温度测量每1s进行一次。这样可以在1s之内测量一次被测温度，其程序流程图如图2所示。
读出温度子程序的主要功能是读出RAM中的9字节，在读出是需进行CRC校验，校验有错时不进行温度数据的改写，其程序流程图如图3所示。
初始化 发DS18B20复位命令
调用显示子程序
N 发跳过ROM命令
1S到？ 发读取温度命令 Y Y 初次上电 读取操作，CRC校验 N 读出温度值温度计算处理显示数据刷新 Y N 9字节完？ Y CRC校验正？N 发温度转换开始命令 移入温度暂存器 结束 图2.主程序流程图 图3.读温度流程图
2.程序清单
基于AT89C51单片机数字温度计程序清单如下所示。
# include \"intrins.h\" # define disdata P0 # define discan P2
# define uchar unsigned char # define uint unsigned int sbit DQ = P3^7; sbit DIN = P0^7; 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]=
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{0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff,0xbf}; uchar code scan_con[4]={0xf7,0xfB,0xFD,0xFE}; 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(30); 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_();
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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]=(255-temp_data[1]);temp_data[0]=(255-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[1]/10;
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display[1]=display[1]%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();} } }
六、系统仿真及调试
将程序输入keil软件，并在proteus软件中画出电路原理图，实现keil和proteus的联调，仿真结果如图4所示。
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七、总结与体会
回顾起此次单片机课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在整整一星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。
这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的辛勤指导下，终于游逆而解。同时，在老师的身上我学得到很多实用的知识，在次我表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢，通过这一周的单片机课程设计，不仅对keil和proteus软件有了进一步的了解，对单片机编程也有的深入的认识和理解。
最后，感谢老师的耐心指导和同组同学的大力支持，使我在本次设计中将遇到的问题都解决了，顺利的完成了本次课程设计，并从中学习到了更多的知识。
再次感谢在本次设计中给予我帮助的人，谢谢你们！
八、参考文献
[1] 李朝青.单片机原理及接口技术（简明修订版）.杭州：北京航空航天大学出版社，1998
[2] 李广弟.单片机基础［Ｍ］.北京：北京航空航天大学出版社，1994
[3] 阎石.数字电子技术基础（第三版）. 北京：高等教育出版社，1989
[4] 单片机C语言程序设计（完全自学手册）北京：电子工业出版社，2008
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