一款简单易制的家用温度测量器

　　一、设计概况
　　
　　本制作采用USB口作为供电端口，用DS18820温度传感器进行温度信息采集，用AT89C2051单片机进行控制，采用四位共阳数码管显示，从而实现对温度的测量显示（系统框图如下图所示）。本设计可培养学生对单片机学习的兴趣，提高其制作与编程能力。

　　二、电路原理
　　
　　采用PROTEUS仿真软件进行原理图设计与程序仿真。电路如下图所示。

　　1、电源
　　
　　采用USB口供电，可将USB适配器接人电路板的USB口或直接接计算机USB口。这样，既节省了资源，又能够获得较为理想的工作电压。USB口的外形及电源口定义如下图所示。

　　2．温度信号采集
　　
　　采用DS18820（外形见下图）智能型数字温传感器作为温度信号采集装置。

　　1)DS18820工作原理DS18820的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数不同，且温度转换的延时时间由2s减为750ms。DS18820测温原理如下图所示。其中，低温度系数晶撮的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器l。高温度系数晶振的振荡频率随温度变化改变明显，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。

　　计数器l和温度寄存器被预置在一55ac所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到O时，温度寄存器的值将加1，计数器l将重新被装入预置．并重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数。如此循环，直到计数器2计数到0时停止温度寄存器值的累加，此时，温度寄存器中的数值即为所测温度。下图中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。

　　(2)DS18820的主要特性1)适应电压范围3．OV ~5.5v．在寄生电源方式下可由数据线供电。

　　2)DS18820与微处理器之间仅需要一条口线即可双向通讯。

　　3)支持多点组网功能，多个DS18820可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温。

　　4)不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在外形如一只三极管的电路内。

　　5)测温范围-55℃~+125℃，在一IO℃~+85℃时精度为正负0.5℃。

　　6)可编程的分辨率为9位—l2位，对应的可分辨温度分别为o.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温。

　　7)在9位分辨率时，最多93.75ms便可把温度转换为数字，12位分辨率时最多750ms便可把温度值转换为数字。

　　8)直接输出数字温度信号，以一线总线串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力。

　　9)电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。

　　D518820遵循单总线协议，每次测温时必须有初始化、传送ROM命令、传送RAM命令、数据交换等4个过程。

　　3．AT89C2051单片机
　　
　　采用AT89C2051单片机作为主控元件。

　　4.数码管显示
　　
　　采用四位共阳数码管进行动态显示，温度显示保留到小数点后一位。编程时，利用P3.2—P3.5作为数码管动态显示的位选端．Pl.o~P1.7作为数码管动态显示的段选位。当P3.2输出高电平时选中“l”

　　号数码管．P3.3输出高电平时选中“2”号数码管，以此类推。在电路中．P3.2-P3.5外接4p NPN三极管作为驱动。P1.O—P1.7外接8只电阻限流。

　　三、参考程序
　　
　　本设计采用单片机C语言进行编程。

　　四、制作与调试
　　
　　本设计调试较为简单，只要安装、焊接正确，程序编写准确完整，一般较为容易实现功能。

　　调试好的实物如图所示。