一、总体方案的设计与选择
1.1 数字温度计的设计标准与要求
1、设计温度测量电路；
2、测量范围为-40℃～60℃； 3、要求精度为0.01℃
4、制作并调试所设计电路； 5、掌握数字电路的设计及调试方法；
1.2 系统基本方案
根据系统要求，本次设计可分为三个模块，分别为以DS18B20为传感器的温度检测模块，以AT89S51的转换模块和以液晶显示的显示模块。具体框图如图：
温度采集 信号转换模块 液晶显示模块
1.3 方案的讨论与选择
方案一：采用二极管做温度传感器
晶体二极管或三极管的PN结的结电压是随温度而变化的。例如硅管的PN结的结电压在温度每升高1℃时，下降-2mV，利用这种特性，一般可以直接采用二极管（如玻璃封装的开关二极管1N4148）或采用硅三极管（可将集电极和基极短接）接成二极管来做PN结温度传感器。这种传感器有较好的线性，尺寸小，其热时间常数为0.2—2秒，灵敏度高。测温范围为-50—+150℃。典型的温度曲线如图1所示。同型号的二极管或三极管特性不完全相同，因此它们的互换性较差。
方案二：用LM35做温度传感器
LM35是一种得到广泛使用的温度传感器。芯片从电源吸收的电流几乎是不变的（约50μA），所以芯片自身几乎没有散热的问题。这么小的电流也使得该芯片在某些应用中特别适合，比如在电池供电的场合中，输出可以由第三个引脚取出，根本无需校准。 在使用单一电源时，LM35的一个缺点是无法指示低至零度的温度。据称利用LM35可测出20mV的电压，这一值相当于2℃（一些情况下甚至可测出0～2mV的电压！），但要指示零度或更低的温度时，还需一个负电源和一只下拉电阻。而且精度不够。
方案三：用可编程器件DS18B20做温度传感器
DS18B20数字温度计是DALLAS公司生产的1－Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。 DS18B20产品的特点：
（1）、只要求一个端口即可实现通信。 （2）、在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。 （3）、实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。 （4）、测量温度范围在－55。C到＋125。C之间。 （5）、数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。 （6）、内部有温度上、下限告警设置。
通过比较和对本次设计要求的的考虑，决定采用方案三用可编程器件DS18B20做温度传感器。
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二、DS18B20的基本原理
该产品采用美国DALLAS公司生产的 DS18B20可组网数字温度传感器芯片封装而成，具有耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。
2.1 DS1624基本特性
1、无需外围元件即可测量温度
2、测量范围为－55℃～＋125℃，精度为0.03125℃ 3、测量结果以9~12位数字量方式串行传送 4、工作电源: 3~5V/DC
2.2 DS18B20引脚定义：
(1) DQ为数字信号输入/输出端； (2) GND为电源地；
(3) VDD为外接供电电源输入端 （在寄生电源接线方式时接地）。
2.3.DS18B20内部结构图
2.4工作原理
DS18B20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因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s 减为750ms。 DS18B20测温原理如图3所示。图中低温度系数晶振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1。高温度系数晶振 随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在－55℃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0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1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。图3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。
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2.5.DS18B20温度值格式表
这是12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0， 这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际 温度。 例如+125℃的数字输出为07D0H，+25.0625℃的数字输出为0191H，-25.0625℃的数字输出为FE6FH，-55℃的数字输出为FC90H 。
2.6.DS18B20温度数据表
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三、LCD1602液晶显示器
LCD1602是字符型 LCD 通常有 14 条引脚线或16条引脚线的LCD， 多出来的2条线是背光电源线VCC(15脚)和地线GND(16脚)，其控制原理与14脚的LCD完全一样，定义如下表所示：
字符型LCD的引脚定：
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