基于AT89C2051的數字溫度計設計

單片機控制已成為今天電子設計追-求的目標之一，本文將這種控制技術應用于溫度測量中。AT89C2051是美國Atmel公司生產的低電壓、高性能CMOS8位單片機，片內含有2 KB的反復擦寫的只讀程序存儲器和128 B的隨機存取數據存儲器(RAM)。美國DALLAS半導體公司生產的DSl-8B20型單線智能溫度傳感器，屬于新一代適配微處理器的智能傳感器。數字溫度計是以DS18B20為檢測元件，由AT89C2051作為主控制器的溫度計，具有功耗低、結構簡單、讀數方便、測溫范圍廣、測溫準確的特點。

1 電路構成及工作原理
1．1 硬件設計
由AT89C2051構成的溫度計主要由三部分組成：DSl8B20溫度傳感器、單片機AT89C2051、由LED數碼管構成的顯示模塊。其系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。DSl8B20作為單片機AT89C2051的外部信號源，把所采集到的溫度轉換為數字信號，通過I／O接口傳給2051，2051啟動ROM內的控制程序驅動LED數碼管，通過I／O接口和數據線(單片機和數碼管的接口)把數據傳送給數碼管，將采集到的溫度顯示出來。

1．2 總電路圖
基于AT89C2051的溫度測量系統(tǒng)電路圖把溫度轉化成帶符號的數字信號(以十六位補碼形式，占兩個字節(jié))，若采用帶屏蔽的雙絞電纜線，連線的長度可以達到150 m，輸出腳I／0直接與單片機的P3．4相連，R1為上拉電阻，傳感器采用外部電源供電。AT89C2051是整個系統(tǒng)的核心部分，內含2 KB的FLASH ROM，用戶程序存放在這里。顯示器模塊由四位一體的共陽數碼管和四個9012組成。系統(tǒng)程序分傳感器控制程序和顯示器程序兩部分，傳感器控制程序是按照DSl8B20的通信協(xié)議編制。系統(tǒng)的工作是在程序控制下，完成對傳感器的讀寫和對溫度的顯示。
產品的主要技術指標：測量范圍：-55～+125℃，測量精度：0．5℃；反應時間小于等于500 ms。

2 軟件設計
2．1 采集模塊
該模塊選用單線溫度傳感器DSl8B20完成溫度采集。單片機AT89C51對DSl8B20訪問流程如下：先對DSl8B20初始化，再進行ROM操作命令，最后才能對存儲器操作。DSl8B20每一步操作都要遵循嚴格的工作時序和通信協(xié)議。根據DSl8B20的通訊協(xié)議，需經三個步驟：每一次讀寫之前都要對DSl8B20進行復位，復位成功后發(fā)送一條ROM指令(指令代碼CCH)并置標志位，根據標志位來判斷是否初始化成功，最后發(fā)送RAM指令(指令代碼44H)DSl8B20開始轉換，再讀出溫度轉換值(指令代碼BEH)，讀取的溫度值高位字節(jié)送27H單元，低位字節(jié)送26H單元，再按照溫度值字節(jié)的表示格式及其符號位，經過簡單的變換即可得到實際溫度值。