便携式温度记录仪设计

计京鸿 李冰 李煜泽

哈尔滨华德学院 机器人工程学院，黑龙江哈尔滨 150025

摘 要 ：本文是便携式温度记录仪设计，便携式的温度检测装置携带方便，并且数据直观，可以实现对宽范围内的温度的检测，直接显示出当前的温度值，通过单片机来实现对外围电路的控制，通过温度传感器对温度进行采集，采集到的数据经过单片机的接收和处理在显示出来，这种方式直观稳定，可以实现不同环境的温度检测，提高了温度检测的便利性。

关键词 ：温度记录仪；单片机；温度传感器

1.前言

本次研究的便携式温度记录仪与日常使用的温度测量装置相比，可以实现数据的实时读取和记录，且测量的精度比较高，系统使用环境比较灵活，可以方便对一些环境进行温度测量，然后通过按键来调取测量的温度记录和对应的时间，相对于固定的温度测量装置，固定的测量装置就显得力不从心，因此需要灵活的装置来弥补定点测量的缺点。

2.系统方案设计

便携式温度记录仪最大的特色就是可以实现便携的温度测量，并可以记录温度数据和上传温度数据，通过按键等人机操作界面实现数据的调取，这样就可以进行高效快速的温度采集，系统包括单片机的处理电路，对外部发送到单片机的数字量进行处理，前端的温度传感器是对温度的采集，是系统精准的重要指标，通过显示模块来对数据进行显示。为了使便携式温度记录仪可以大量存储数据，通过通讯电路实现对其他终端的连接，预留工业通信接口，如果系统存储的温度数据超过一周，通过按键来调取数据记录，显示器上同时兼有时间显示功能，按键查询等。便携式温度记录仪设计如图1-1所示。

图1-1 便携式温度记录仪设计图

3. 按键电路设计

键盘输入是人机交互界面中重要的组成部分，通过按键可以进行数据的设定，例如当KP2按下时，触点闭合P2.5口会被拉为低电平，单片机的IO口会检测到低电平，并认为按键已经按下，执行相应的程序，当键松开时，触点断开，P2.5口重新恢复高电平，单片机跳出按键程序。

按键的一端与单片机的IO口连接，另一端与GND相连接，其中电阻与5V的电压相连接，起到上拉的作用，按键KP2与单片机的P2.5口相连接，它的功能是设置，按下设置键，系统就会进入到设置模式，KP3是加键，KP4是减键，KP5是切换键，进入到设置模式后，数码管会显示一个数值，这个数值可以通过加减按键来进行设置，同时为了不使单片机受到影响，电路中加入了上拉电阻，因此每当没有按键按下时，单片机的IO口时保持高组态的状态的。

4 温度检测电路设计

DSl8B20是一种数字式温度传感器，这种传感器支持单总线接口，在进行测试时可以直接读取温度值。当DS18B20测量-55～+125℃、-10℃～+85℃范围之内的温度时，测量精度可以达到±0.5℃，稳定度可以达到为1%。单片机可以控制传感器的输出精度，通过控制寄存器来选择精度，通常使用12位的精度，并将数据输出到单片机，数据的各个标志位都有自己的含义，通过不同标志位的设定，传感器的输出精度可以实现0.5℃、0.25℃等。通过单根的DQ总线来将数据写入单片机为了保证数据的准确性，一般总线上挂的DS18B20不超过8个。

DS18B20的VCC管脚接5V电压给传感器供电，DQ管脚为数据线与AT89C51的P1.6连接，DQ引脚接一个4.7kΩ电阻，如果系统处于空闲，则它能自动使数据线上拉为高电平，GND管脚接地。AT89C51通过程序控制DS18B20，完成对温度的读写。

5显示电路设计

显示部分使用的是目前应用较多的LCD1602，它可以显示显两行字符和数字， 通过单片机的并行口连接，外部可以通过一个电位器进行对比度的调节，而且驱动方便，不需要外加控制电路，使用方便，数据表达直观，工作电压一般为4.5-5.5V，本设计中采用4.5V电源，工作电流2mA，容量16×2个字符。液晶显示电路图如图3-4所示。

采用LCD1602进行数据的显示，它可以显示两行字符和汉字，RW通过单片机的控制来进行读写，DB0到DB7进行数据的传输，如果液晶上不能正常显示数据，可以通过调节滑动变阻器来调节对比度，单片机通过发送不同的数据来显示不同的信息。

6 存储电路设计

便携式温度记录系统存储的数据量比较大，实时性比较强，因此需要将显示的一些数据信息提前存储在数据芯片中，这样在显示不同内容的时候，只需要调用就可以，所以增加数据存储电路来对数据进行存储。

本系统使用的的存储芯片是AT24C02芯片，单片机通过控制SCL和SDA来实现数据的读写和控制等功能的操作，通过这两个引脚来实现数据的传输，芯片的WP与单片机的P1.3相连接，单片机控制芯片的读写保护操作，SCL和SDA分别和单片机的P1.4、P1.5连接，单片机通过这三个引脚来控制读写芯片，地址线全部都接地，表明芯片的寻址从000开始，SCL和SDA都需要加上拉电阻增强单片机对芯片的控制能力，电阻的阻值一般取4.7K，通过单片机的控制，系统实现温度数据的写入和读取。

7时钟基准电路设计

时钟电路通过DS1302来实现，通过时钟芯片的三个引脚SCLK、IO、CE来控制芯片的数据通讯，在便携式温度记录系统中，每次检测的温度都需要进行记录，如果没有时间的记录就很难分辨哪些温度在什么时间测量，因此使用时钟芯片不但可以知道当前的测量时间，还可以当做钟表来查看时间和日期。

8结论

本文是基于单片机的便携式温度检测记录系统，通过这种装置实现对环境温度的采集和记录，可查询温度采集的记录，并有温度显示功能。温度采用DS18B20来采集环境温度，并通过传感器内部的处理器将模拟量转换成数字量，然后通过程序设计，接收传感器发来的数字量，并将数字量进行处理，得到实际的温度，单片机接收到数据后通过液晶显示器显示出来。同时系统可以通过外部的按键来设定温度的报警范围，查看温度检测的历史数据，及时的对环境的温度做出直观的反映。

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