基于单片机的电子温度计设计
摘要：随着现代科技的发展，尤其是电子信息科学的发展，我们的生活已经变得便越来越方便。温度计是一种人们用来测量温度的器具，把单片机与温度计结合起来，使得温度计用起来更加方便与快捷。单片机温度计的功能与普通温度计相比，也有所扩充。它不仅仅有测量温度的功能，同时还可具有诸如高温报警、低温报警等一系列智能功能。单片机本身是可以运行已经编入的程序的，所以人们可以为了自己的需求自主设计程序。
关键字：单片机；温度计
1前言
单片机是指芯片本身，而单片机系统是为实现某一个控制应用需要由用户设计的，是一个围绕单片机芯片而组建的计算机应用系统，这是单片机应用系统。单片机开发系统是指单片机开发调试的工具。单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多应用场合的需要，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点，因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、高级计算器、家用电器等领域的应用日益广泛，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。单片机自动完成赋予它的任务的过程，也就是单片机执行程序的过程，即一条条执行的指令的过程，所谓指令就是把要求单片机执行的各种操作用的命令的形式写下来，这是在设计人员赋予它的指令系统所决定的，一条指令对应着一种基本操作；单片机所能执行的全部指令，就是该单片机的指令系统，不同种类的单片机，其指令系统亦不同。为使单片机能自动完成某一特定任务，必须把要解决的问题编成一系列指令（这些指令必须是选定单片机能识别和执行的指令），这一系列指令的集合就成为程序，程序需要预先存放在具有存储功能的部件——存储器中。存储器由许多存储单元（最小的存储单位）组成，就像大楼房有许多房间组成一样，指令就存放在这些单元里，单元里的指令取出并执行就像大楼房的每个房间的被分配到了唯一一个房间号一样，每一个存储单元也必须被分配到唯一的地址号，该地址号称为存储单元的地址，这样只要知道了存储单元的地址，就可以找到这个存储单元，其中存储的指令就可以被取出，然后再被执行。
温度计，是测温仪器的总称，可以准确的判断和测量温度。利用固体、液体、气体受温度的影响而热胀冷缩等的现象为设计的依据。有煤油温度计、酒精温度计、水银温度计、气体温度计、电阻温度计、温差电偶温度计1、辐射温度计和光测温度计、双金属温度计等等等等多种种类供我们选择，但要注意正确的使用方法，了解测温仪的相关特点，便于更好的使用它。利用单片机和温度传感器构成的电子式智能温度计就可以直接测量温度，得到温度的数字值，既简单方便，又直观准确。
2基于单片机的电子温度计特点
1.直接USB口供电，可通过电脑USB口下载程序，方便没有串口的笔记本电脑下载并直接烧写程序。
2.直接在线下载烧写程序，不需要另外购买单片机烧写器，也能随时方便的烧写程序到单片机里查看程序运行情况，学习、调试程序省去复杂频繁的烧写、换片过程。
3.具有直接在线仿真功能，不需要另外购置昂贵的仿真器。将仿真芯片安在实验上后便可直接进行在线单步,全速调试等。
4.昂天AT-12A学习板集实验开发板、编程器、烧写器、仿真器四合一，简单高效。
5.丰富的硬件资源：AD模数转换芯片，DA数模转换芯片，先进的光耦隔离驱动继电器模块，红外接收通信模块，18B20温度传感模块，三个端口复用锁存器，基于IIC协议的EEPROM 24C0**系列芯片，全八位数码管，全八位发光二激管（和单片机8位系统完整对应），发声音乐实验的蜂鸣器，串口RS232转换芯片，4x4矩阵键盘和4个特殊功能键盘等等。
6.丰富的扩展接口：1602字符液晶接口（液晶对比度亦可任意调节），12864字符、汉字、图形液晶接口（液晶对比度亦可任意调节），继电器外控电源接口，TTL串行数据外扩接口（方便做与其他单片机通信实验），单片机IO引脚全部40个外扩接口，全部可以自行扩展，这是非常重要的。
7，人性化设计：芯片全部采用插座可更换式，方便根据需求随时更换芯片。单片机采用紧锁装置，方便更换仿真芯片和批量烧写程序。串行下载程序状态指示灯。功能模块布局合理，使用方便，开发板四端加电保护螺丝等等。使用方便舒适。
3工作原理
采用单总线数字温度传感器DS18B20测量温度，直接输出数字信号。便于单片机处理及控制，节省硬件电路。且该芯片的物理化学性很稳定，此元件线形性能好，在0～100℃时，最大线形偏差小于1摄氏度。DS18B20的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS1820和微控制器AT89S52构成的温度测量装置，它直接输出温度的数字信号到微控制器。每只DS18B20具有一个独有的不可修改的64位序列号，根据序列号可访问不同的器件。这样一条总线上可以挂接多个DS18B20传感器，实现多点温度测量，轻松的组建传感网络。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。
DSI8B20的主要性能特点如下:
.具有独特的单线接口方式，DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。
.在使用中不需要任何外围元件。
.可用数据线供电，电压范围为3.0~5.5V。测温范围为-55—+125℃，测温分辨率为0.5℃。
.通过编程可实现9~12位的数字读数方式。
.用户可自己设定非易失性的报警上下门限值，并支持多点组网功能，多个Dsl8B20可以并联在唯一的三线上来实现多点测温。
.具有独特的负压特性，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的测温原理：低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，故可用于产生固定频率的脉冲信号给减法计数器1，高温度系数晶振随温度变化，其振荡频率会有明显改变，其所产生的信号可作为减法计数器2的脉冲输人。隐含着的计数门可在打开时，使DS18B20对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲进行计数，进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器决定，每次测量前，首先将-55℃所对应的基数分别置人减法计数器1和温度寄存器中，以使测量时减法计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。减法计数器l可对低温度系数晶振所产生
的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器l的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，此后减法计数器l的预置将重新被装人，此后减法计数器卫重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器2计数到0时，系统将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。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数门未关闭，系统就会重复上述过程，直到温度寄存器达到被测温度值。
另外，由于DSI8B20的单线通信功能是分时完成的，它有严格的时隙概念，因此，其读写时序很重要。对DS18B20的各种操作都必须按协议进行。操作协议为:初始化DSI8B20(发复位脉冲)~发ROM功能命令~发存储器操作命令斗处理数据DS18B20的各种操作的时序I到均与DS1820相同。
采用液晶显示器件，液晶显示平稳、省电、美观，更容易实现题目要求，对后续的功能兼容性高，只需将软件作修改即可，可操作性强，也易于读数，采用RT1602 两行十六个字符的显示，能同时显示日期、时间、星期、温度。在实际电路中，P2与RT1602的D0-D7相接，R/W与单片机的WR相连接，RS与单片机的RD相接，E与单片机的T1相接，控制RT1602的显示。
DS1302是DALLAS公司推出的涓流充电时钟芯片，内含有一个实时时钟/日历和31字节静态RAM，通过简单的串行接口与单片机进行通信。实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日、月、年的信息，每月的天数和闰年的天数可自动调整，时钟操作可通过AM/PM指示决定采用24或12小时格式，DS1302与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信，仅需用到三个口线：（1）RES复位；（2）I/O数据线；（3）SCLK串行时钟。时钟RAM的读/写数据以一个字节或多达31个字节的字符组方式通信。
本系统中用到八个按键，用P1的8个I/O口接8个独立式按键即可满足需要，软件消抖处理，准确判断去执行相应的程序。
4总结
基于单片机的电子温度计技术是近年来国际学术界兴起的一个前沿研究领域。在电子技术迅速发展的今天，电子温度计技术的研究更具现实意义。单片机技术作为电子技术的重要分支，在实际中应用广泛。
5参考文献
[1] 李广弟.朱月秀.冷祖祁《单片机基础》.北京航空航天大学出版社.
[2] 沈克永.罗中华《单片机原理与应用》.人民邮电出版社.
[3] 邹振春.王宗和《单片机实训》.高等教育出版社.
[4] 周志德.《单片机原理及应用》.高等教育出版社.
[5] 黄友锐.《单片机原理及应用》.合肥工业大学出版社.
[6]V. Yu. Teplov,A. V. Anisimov. Thermostatting System Using a Single-Chip Microcomputer and Thermoelectric Modules Based on the Peltier Effect[J] ,2002
[7] Yeager Brent.How to troubleshoot your electronic scale[J].. Powder and Bulk Engineering. 1995
[8]Meehan Joanne,Muir Lindsey.SCM in Merseyside SMEs:Benefits and barriers[J].. TQM Journal. 2008
基于单片机的电子温度计设计
摘要：随着现代科技的发展，尤其是电子信息科学的发展，我们的生活已经变得便越来越方便。温度计是一种人们用来测量温度的器具，把单片机与温度计结合起来，使得温度计用起来更加方便与快捷。单片机温度计的功能与普通温度计相比，也有所扩充。它不仅仅有测量温度的功能，同时还可具有诸如高温报警、低温报警等一系列智能功能。单片机本身是可以运行已经编入的程序的，所以人们可以为了自己的需求自主设计程序。
关键字：单片机；温度计
1前言
单片机是指芯片本身，而单片机系统是为实现某一个控制应用需要由用户设计的，是一个围绕单片机芯片而组建的计算机应用系统，这是单片机应用系统。单片机开发系统是指单片机开发调试的工具。单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多应用场合的需要，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点，因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、高级计算器、家用电器等领域的应用日益广泛，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。单片机自动完成赋予它的任务的过程，也就是单片机执行程序的过程，即一条条执行的指令的过程，所谓指令就是把要求单片机执行的各种操作用的命令的形式写下来，这是在设计人员赋予它的指令系统所决定的，一条指令对应着一种基本操作；单片机所能执行的全部指令，就是该单片机的指令系统，不同种类的单片机，其指令系统亦不同。为使单片机能自动完成某一特定任务，必须把要解决的问题编成一系列指令（这些指令必须是选定单片机能识别和执行的指令），这一系列指令的集合就成为程序，程序需要预先存放在具有存储功能的部件——存储器中。存储器由许多存储单元（最小的存储单位）组成，就像大楼房有许多房间组成一样，指令就存放在这些单元里，单元里的指令取出并执行就像大楼房的每个房间的被分配到了唯一一个房间号一样，每一个存储单元也必须被分配到唯一的地址号，该地址号称为存储单元的地址，这样只要知道了存储单元的地址，就可以找到这个存储单元，其中存储的指令就可以被取出，然后再被执行。
温度计，是测温仪器的总称，可以准确的判断和测量温度。利用固体、液体、气体受温度的影响而热胀冷缩等的现象为设计的依据。有煤油温度计、酒精温度计、水银温度计、气体温度计、电阻温度计、温差电偶温度计1、辐射温度计和光测温度计、双金属温度计等等等等多种种类供我们选择，但要注意正确的使用方法，了解测温仪的相关特点，便于更好的使用它。利用单片机和温度传感器构成的电子式智能温度计就可以直接测量温度，得到温度的数字值，既简单方便，又直观准确。
2基于单片机的电子温度计特点
1.直接USB口供电，可通过电脑USB口下载程序，方便没有串口的笔记本电脑下载并直接烧写程序。
2.直接在线下载烧写程序，不需要另外购买单片机烧写器，也能随时方便的烧写程序到单片机里查看程序运行情况，学习、调试程序省去复杂频繁的烧写、换片过程。
3.具有直接在线仿真功能，不需要另外购置昂贵的仿真器。将仿真芯片安在实验上后便可直接进行在线单步,全速调试等。
4.昂天AT-12A学习板集实验开发板、编程器、烧写器、仿真器四合一，简单高效。
5.丰富的硬件资源：AD模数转换芯片，DA数模转换芯片，先进的光耦隔离驱动继电器模块，红外接收通信模块，18B20温度传感模块，三个端口复用锁存器，基于IIC协议的EEPROM 24C0**系列芯片，全八位数码管，全八位发光二激管（和单片机8位系统完整对应），发声音乐实验的蜂鸣器，串口RS232转换芯片，4x4矩阵键盘和4个特殊功能键盘等等。
6.丰富的扩展接口：1602字符液晶接口（液晶对比度亦可任意调节），12864字符、汉字、图形液晶接口（液晶对比度亦可任意调节），继电器外控电源接口，TTL串行数据外扩接口（方便做与其他单片机通信实验），单片机IO引脚全部40个外扩接口，全部可以自行扩展，这是非常重要的。
7，人性化设计：芯片全部采用插座可更换式，方便根据需求随时更换芯片。单片机采用紧锁装置，方便更换仿真芯片和批量烧写程序。串行下载程序状态指示灯。功能模块布局合理，使用方便，开发板四端加电保护螺丝等等。使用方便舒适。
3工作原理
采用单总线数字温度传感器DS18B20测量温度，直接输出数字信号。便于单片机处理及控制，节省硬件电路。且该芯片的物理化学性很稳定，此元件线形性能好，在0～100℃时，最大线形偏差小于1摄氏度。DS18B20的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS1820和微控制器AT89S52构成的温度测量装置，它直接输出温度的数字信号到微控制器。每只DS18B20具有一个独有的不可修改的64位序列号，根据序列号可访问不同的器件。这样一条总线上可以挂接多个DS18B20传感器，实现多点温度测量，轻松的组建传感网络。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。
DSI8B20的主要性能特点如下:
.具有独特的单线接口方式，DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。
.在使用中不需要任何外围元件。
.可用数据线供电，电压范围为3.0~5.5V。测温范围为-55—+125℃，测温分辨率为0.5℃。
.通过编程可实现9~12位的数字读数方式。
.用户可自己设定非易失性的报警上下门限值，并支持多点组网功能，多个Dsl8B20可以并联在唯一的三线上来实现多点测温。
.具有独特的负压特性，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的测温原理：低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，故可用于产生固定频率的脉冲信号给减法计数器1，高温度系数晶振随温度变化，其振荡频率会有明显改变，其所产生的信号可作为减法计数器2的脉冲输人。隐含着的计数门可在打开时，使DS18B20对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲进行计数，进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器决定，每次测量前，首先将-55℃所对应的基数分别置人减法计数器1和温度寄存器中，以使测量时减法计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。减法计数器l可对低温度系数晶振所产生
的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器l的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，此后减法计数器l的预置将重新被装人，此后减法计数器卫重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器2计数到0时，系统将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。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数门未关闭，系统就会重复上述过程，直到温度寄存器达到被测温度值。
另外，由于DSI8B20的单线通信功能是分时完成的，它有严格的时隙概念，因此，其读写时序很重要。对DS18B20的各种操作都必须按协议进行。操作协议为:初始化DSI8B20(发复位脉冲)~发ROM功能命令~发存储器操作命令斗处理数据DS18B20的各种操作的时序I到均与DS1820相同。
采用液晶显示器件，液晶显示平稳、省电、美观，更容易实现题目要求，对后续的功能兼容性高，只需将软件作修改即可，可操作性强，也易于读数，采用RT1602 两行十六个字符的显示，能同时显示日期、时间、星期、温度。在实际电路中，P2与RT1602的D0-D7相接，R/W与单片机的WR相连接，RS与单片机的RD相接，E与单片机的T1相接，控制RT1602的显示。
DS1302是DALLAS公司推出的涓流充电时钟芯片，内含有一个实时时钟/日历和31字节静态RAM，通过简单的串行接口与单片机进行通信。实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日、月、年的信息，每月的天数和闰年的天数可自动调整，时钟操作可通过AM/PM指示决定采用24或12小时格式，DS1302与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信，仅需用到三个口线：（1）RES复位；（2）I/O数据线；（3）SCLK串行时钟。时钟RAM的读/写数据以一个字节或多达31个字节的字符组方式通信。
本系统中用到八个按键，用P1的8个I/O口接8个独立式按键即可满足需要，软件消抖处理，准确判断去执行相应的程序。
4总结
基于单片机的电子温度计技术是近年来国际学术界兴起的一个前沿研究领域。在电子技术迅速发展的今天，电子温度计技术的研究更具现实意义。单片机技术作为电子技术的重要分支，在实际中应用广泛。
5参考文献
[1] 李广弟.朱月秀.冷祖祁《单片机基础》.北京航空航天大学出版社.
[2] 沈克永.罗中华《单片机原理与应用》.人民邮电出版社.
[3] 邹振春.王宗和《单片机实训》.高等教育出版社.
[4] 周志德.《单片机原理及应用》.高等教育出版社.
[5] 黄友锐.《单片机原理及应用》.合肥工业大学出版社.
[6]V. Yu. Teplov,A. V. Anisimov. Thermostatting System Using a Single-Chip Microcomputer and Thermoelectric Modules Based on the Peltier Effect[J] ,2002
[7] Yeager Brent.How to troubleshoot your electronic scale[J].. Powder and Bulk Engineering. 1995
[8]Meehan Joanne,Muir Lindsey.SCM in Merseyside SMEs:Benefits and barriers[J].. TQM Journal. 2008