基于AT89C2051單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)

龍 吉

（吉林航空工程學(xué)校，吉林 吉林 132102）

溫度在人們?nèi)粘Ｉ?、工業(yè)控制和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中都是個(gè)重要的參數(shù)，特別是近些年來，隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)居住環(huán)境的舒適程度要求越來越高，采用溫度計(jì)可以對(duì)室溫進(jìn)行高精度采集，滿足人們的需要。本設(shè)計(jì)中采用AT89C2051單片機(jī)作為主控核心、包括測溫模塊、控制模塊、顯示模塊等組成，電路結(jié)構(gòu)簡單典型、成本低、測量精度高。

1 數(shù)字溫度計(jì)的硬件設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)框圖

基于AT89C2051的數(shù)字溫度計(jì)硬件框圖（如圖1所示）。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，考慮到成本以及制作出的硬件電路大小，采用AT89C2051作為控制核心，簡化電路，以數(shù)碼管顯示、報(bào)警電路為輸出，這樣電路既可以做的很小，節(jié)約成本，又可以精確顯示溫度。

圖1 數(shù)字溫度計(jì)硬件框圖

1.2 AT89C2051單片機(jī)

AT89C2051是美國 ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片機(jī)，雙列直插封裝為20引腳，比普通8051單片機(jī)更加節(jié)省空間。片內(nèi)含2k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）和128bytes的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS－51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的AT89C2051單片機(jī)更多應(yīng)用到許多高性價(jià)比的場合。

1.3 溫度傳感器

溫度傳感器在本設(shè)計(jì)中是關(guān)鍵器件。本設(shè)計(jì)中采用的是Dallas半導(dǎo)體公司的單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20，它支持單總線接口，與微處理器連接時(shí)僅需一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。測溫范圍－55～＋125 ℃，固有測溫分辨率 0.5 ℃。最大特點(diǎn)是支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，目前民用倉庫、工廠等測溫都采用這種方法，多個(gè)DS18B20并聯(lián)在一條供電和數(shù)據(jù)傳輸線上，最多并聯(lián)8個(gè)，可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫。工作電源直流3 V～5 V。具有耐磨耐碰，體積小，使用方便等特點(diǎn)，封裝形式多樣，常見封裝類似于小三極管，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。

1.4 鍵盤控制

鍵盤由獨(dú)立按鍵組成，控制單片機(jī)復(fù)位以及控制溫度實(shí)時(shí)顯示等功能。本設(shè)計(jì)中采用低功耗設(shè)計(jì)，即溫度顯示一段時(shí)間后關(guān)閉數(shù)碼管顯示，直到按鍵按下后繼續(xù)顯示或者設(shè)置顯示時(shí)間，當(dāng)在關(guān)閉顯示的同時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)光，表示系統(tǒng)正運(yùn)行在低功耗狀態(tài)。

1.5 數(shù)字溫度計(jì)的硬件電路

在實(shí)際制作過程中考慮到芯片的體積，使用 AT89C2051單片機(jī)采用雙列直插封裝，與普通AT89C51相比僅為其四分之一大小，溫度傳感器DS18B20采用TO－92封裝，大小與小型三極管封裝一致，由于需要對(duì)溫度精確顯示，所以溫度精確到0.01 ℃，選用4位數(shù)碼管顯示溫度?？紤]到低功耗設(shè)計(jì)，在編程過程中控制數(shù)碼管顯示持續(xù)時(shí)間，并且可以通過獨(dú)立按鍵控制是否顯示和修改顯示時(shí)間。通過對(duì)DS18B20進(jìn)行編程，用萬能板焊接成功，可以對(duì)溫度進(jìn)行精確測量和顯示，成本低，測量精度高。

圖2 程序流程圖

2 數(shù)字溫度計(jì)的軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)中采用AT89C2051作為核心處理器，把經(jīng)過數(shù)字傳感器DS18B20現(xiàn)場實(shí)時(shí)采集的溫度數(shù)據(jù)，存入單片機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，送數(shù)碼管顯示，并檢測是否有按鍵按下，來由單片機(jī)控制是否顯示。進(jìn)行溫度檢測和顯示的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮如下問題：溫度實(shí)時(shí)采集；精確顯示溫度：采用4位數(shù)碼管顯示當(dāng)前溫度，精確到0.01 ℃；定時(shí)器啟動(dòng)，設(shè)置顯示持續(xù)時(shí)間；按鍵處理，判斷按鍵然后顯示溫度。軟件設(shè)計(jì)主要有：主程序、系統(tǒng)初始化程序、溫度采集子程序、顯示子程序、鍵盤查詢子程序、按鍵處理子程序等。具體流程圖（如圖2所示）。

3 結(jié)論

本設(shè)計(jì)采用 AT89C2051單片機(jī)作為主控核心，DS18B20數(shù)字單總線溫度傳感器作為測溫器件，通過4位數(shù)碼管顯示溫度，并考慮低功耗設(shè)計(jì)，顯示有持續(xù)時(shí)間。作為數(shù)字溫度計(jì)，具有低功耗、低成本、體積小等優(yōu)點(diǎn)。