德州学院2011级物理与电子信息学院电子信息科学与技术
基于温度传感器的单片机温控电路设计
摘要随着微处理器和大规模集成电路的发展,及其在测试控制技术方面的广泛应用，仪器设备的智能化已成为自动化技术发展方向，数据采集与温度检测的自动化将取代传统的方法。

本设计采用STC89C52型号的单片机，数字温度传感器采用美国DALASS公司的1–Wire器件DS18B20，即单总线器件DS18B20，与单片机组成一个测温系统，当系统上电时，温度传感器就会读出当前环境的温度，并在LED数码显示管上显示出当前的温度，该测温系统的测温范围为-40℃～110℃，按此要求设计硬件和软件以实现这一功能。

关键词：单片机温度传感器DS18B20 温度
一、实验目的
充分利用网络资料，搜集资料，设计制作由51单片机为控制核心的实用系统硬件电路，完成环境温度采集、显示、设置、报警、执行等功能。

二、实验内容
本文设计是以单片机为核心，实现温度实时测控和显示。

确定电路中的一些主要参数，了解温度控制电路的结构，工作原理，对该控制电路性能进行测试。

主要内容：
硬件部分设计
以STC89C52单片机作为处理器来处理数据，DS18B20温度传感器进行温度采集，八段数码管作为显示模块,利用键盘完成对温度测控。

三、设计方案
方案一：本设计是用来测控温度的，可以利用热敏电阻的感温效应，将被测温度变化的模拟信号，电压或电流的采集过来，首先进行放大和滤波后，再通过A/D转换，将得到的数字量送往单片机中去处理，用数码管将被测得的温度值显示出来。

但是这种电路的设计需要用到放大滤波电路，A/D转换电路，感温电路等一系列模拟电路，设计起来较麻烦。

方案二：本设计采用单片机做处理器，可以考虑使用温度传感器，采用由达拉斯公司研制的DS18B20型温度传感器，此传感器可以将被测的温度直接读取出来，并进行转换，这样就很容易满足设计要求。

方案比较：从上面的两种方案，可以很容易看出来，虽然方案(2)软件部分设计复杂点，但是电路比较简单且精度高，方案（1）所需硬件部分比较麻烦，
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且精度不是太高，故采用方案(2)
图3-1 总体方框图
本方案主处理器采用STC89C52单片机，温度采集部分采用DS18B20型温度传感器，用2位LED显示数码管作为显示部分，用来将温度显示出来。

系统硬件电路部分由四大模块组成：单片机最小系统模块、温度采集模块、温度显示模块和设置模块。

四、系统硬件设计
(一)最小系统模块
图4-1单片机最小系统
1、STC89C52单片机结构介绍
STC89C52单片机是一种8位微控制器，特点是低功耗、有高性能CMOS ，同时内置8K 字节可编程Flash 存储器。

芯片内拥有十分灵巧的8位微处理器和在系统可编程Flash ，使得STC89C52单片机提供为许多较灵活、十分有效的解决方案，主要在工农业控制系统中。

STC89C52的标准功能如下：8k 字节Flash ，256字节RAM ，32位I/O 接口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量的中断结构，全双工串行口。

另外，STC89C52可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种工作软件，用来选择节电模式。

当工作在空闲模式下，微处理器就会停止工作，允许随机存储器、定时器/计数器、串口、中断继续工作。

在掉电的时候，随机存储器中的内容会被保存起来，振荡器被冻结，单片机停止一切内外部工作，直到下一个中断或硬件复位为止。

最高运作频率35Mhz ，6T/12T 可选。

下面为单片机引脚图 图3-2
D0D1D2D3D4D5D6D7EA ALE PSEN P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST
9P3.0(RXD)10P3.1(TXD)11P3.2(INT0)12P3.3(INT1)13P3.4(T0)14P3.5(T1)15P3.6(WR)16P3.7(RD)17XTAL218XTAL119GND 20
P2.0
21
P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN 29ALE 30EA 31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039Vcc 40U1
STC89C52
P10P11P12P13P14P15P16P17P20
P21P22P23P24P25P26P27P30P31P32P33P34P35P36P37X2X1
RST Vcc
图4-5 温度传感器
2、控制模块
键盘实际是就是很多案件的一种组合，按键的按下与否形成一个高低电平，主控芯片CPU通过高低电平来识别所需信号，进而使程序进行下一步的操作。

键盘操作的软硬件的设计有以下几个方面的问题：对于此设计来说我们要准确的显示我们所要对应的信息，每按一次按键要显示所要显示的信息。

这按键是主要用来控制温度而设计的。

这样比键盘操作方便，也比较实惠。

按键电路采用中断模式。

当有按键按下时，系统产生中断，CPU响应中断后，开始计数，即查询键号，通过软件来实现该键号所对应键的功能键盘的大体设置为：K1为温度控制的上下限，K2，K3用来控制温度的加减。

如果K1没按下，则温度在上限控制状态，如果K1按下，则温度在下限控制状态。

其电路图如下图3-6所示。

图4-6按键电路
3、报警模块
本设计中的报警装置电路用到了发光二级管、1k欧姆的电阻。

将发光二级管的一端单片机相连，另一端接电阻，电阻的另一端接地。

其电路图如图3-7所示。

图4-7 报警装置电路图
(三)显示模块
此模块采用两位的数码管显示数据，LED显示数码管一般正向压降的都是1.5～2V，额定电流为10mA，通过最大的电流为20mA。

根据各种不同管接线的方式，可将数码管分成共阴极型和共阳极型。

根据要求，本设计采用2位共阳LED数码管，从P0口输出段码，列扫描用P0口来实现。

图4-8 数码管显示
(四)电源模块
图4-9电源部分(五)系统总电路图
图4-10 系统总电路图五、系统硬件制作
（一）硬件电路制作方法
本设计采用pcb制图，根据画好的pcb制作电路板。

（二）硬件电路制作过程
图5-1制作流程
（1）曝光
将印好的电路图放在曝光箱内，关好箱子，120秒后取出。

（2）显影
图5-3 显影
（3） 蚀刻
图5-4 腐蚀和腐蚀后电路板
（4） 钻孔
图5-5 钻孔过程
（5） 清洗
将电路板清洗干净，并将感光蓝油清洗掉
图5-6 清洗过程
（6） 半成品
（7）小组成员及作品展
图5-8 小组成员及作品展
六、设计总结
通过这一周的实训，加深了对单片机最小系统模块、温度控制系统、报警、显示模块等这样的模块和控制系统的结构的理解以及主要了解了利用pcb制作电路板的过程。

在这个实训过程中，锻炼了自己的动手制作能力和团体合作能力。

虽然只有短短的一周时间，但是它让我真正地理解了单片机控制系统和温度控制系统，这是一次实践和理论的接合。

这次的实训，虽然仅仅制作了单片机的硬件设施，却也让我们了解到了我们即将要学到的专业知识的重要性，生活中处处可以见到单片机控制的物体。

由此可见，我们只有在学习专业知识之前，就要为之打下一定的坚实的基础，这样学起来才会如鱼得水。

在实验中，不仅锻炼了我的魄力，更使我产生了兼顾整体的理念。

这是以后工作中所必须的心态，很有幸在这次实训中得到了提前的锻炼
参考文献
德州学院2011级物理与电子信息学院电子信息科学与技术
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