AT89C51单片机数字体温计的设计
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摘要: 随着单片机技术的发展和进步,单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛。设计了以AT89C51为核心,采用DS18B20为温度采集模块和液晶显示模块的单片机控制数字体温计。该数字体温计与普通的水银体温计相比,具有测温时间短、范围广、读数准确和方便显示等优点。整个设计系统简单,操作灵活,可编程度非常高。
&ＡＴ８９Ｃ５１单片机数字体温计的设计
（武汉工程职业技术学院　湖北　武汉：４３００００）
摘　要　随着单片机技术的发展和进步，单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛。设计了以
ＡＴ８９Ｃ５１为核心，采用ＤＳ１８Ｂ２０为温度采集模块和液晶显示模块的单片机控制数字体温计。该
数字体温计与普通的水银体温计相比，具有测温时间短、范围广、读数准确和方便显示等优点。整
个设计系统简单，操作灵活，可编程度非常高。
关键词　ＡＴ８９Ｃ５１；ＤＳ１８Ｂ２０；数字体温计
中图分类号：ＴＰ２１２．１１　文献标识码：Ａ 　文章编号：１６７１－３５２４（２０１２）０３－００３２－０３
　　收稿日期：２０１２－０８－２７　　修回日期：２０１２－０９－０１
　　作者简介：曹文祥（１９８３～），男，助教．Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｗｘ＠ｗｇｘｙ．ｎｅｔ
　　传统的体温计多由水银制成，在使用过程中存
在测温时间长、读数不便等诸多缺点，不方便人们使
用。随着数字电子技术的不断发展，人们逐渐采用
单片机来设计数字体温计。但由于单片机的接口信
号是数字信号，若想使用单片机来处理体温这类非
电信号，必须借助于温度传感器，将温度转换成弱的
电流或者电压（模拟信号），然后通过模／数（Ａ／Ｄ）转
换，来适应单片机的接口需要。一般的体温检测大
多以热敏材料作为温度传感器，如热敏电阻，但是热
敏电阻的可靠性较差、测量准确率低，而且还必须经
专门的接口电路转换成数字信号后才能由单片机进
行处理。基于以上原因，设计了采用数字温度传感
器实现单片机控制的数字体温计。
１　硬件电路设计
数字体温计硬件电路包括４个模块：
（１）体温数据的采集：温度传感器芯片
ＤＳ１８Ｂ２０；
（２）单片机的接口电路的设计：ＡＴ８９Ｃ５１的最
小系统的应用；
（３）数值的显示：ＲＴ１６０２Ｃ；
（４）电源模块。
图１是数字体温计的硬件电路模块图。采用精
度较高的数字式温度传感器ＤＳ１８Ｂ２０，该器件采集
的体温信号是数字信号，可直接送往单片机。单片
机系统对输入的信号进行处理，形成显示码送往液
晶显示模块ＲＴ１６０２Ｃ显示，完成温度从采集、数据
处理到数字显示的整体功能。图２为硬件实物图。
１．１　体温数据采集模块
ＤＳ１８Ｂ２０是一种可编程分辨率的单总线数字
温度传感器，它有唯一的６４序列号存储在内部存储
器中，温度分辨率可选择９到１２位（二进制）的数
字，无需外部器件来直接表示所测量的温度值，通过
一个单线接口发送和接收信号，和单片机之间仅需
一条连接线（加上电线），无需Ａ／Ｄ转换，而且读写
指令以及温度转换指令又都是通过数据总线传入
ＤＢ１８Ｂ２０，无需再接外部电源，测温范围在：－５５℃
～＋１２５℃。
ＤＳ１８Ｂ２０温度测量工作过程，主要是通过计数
器计数一个由温度系数较低的晶振在当前温度条件
下所产生的脉冲个数，而这个计数器的计数周期则
由另一个温度系数较高的晶振所控制。计数器的计
数周期预先设置在对应于－５５℃的那一档次，当外
界温度高于－５５℃时，则在计数器的计数时间结束
以前，温度系数较低的晶振所产生的脉冲全部通过
计数器，这时通过内部补偿电路重新设置新的温度
值，再让温度系数较低的晶振所产生的脉冲全部通
过计数器；如果刚好在计数时间结束时全部通过，则
就得到一个与当前温度有关的值，再通过内部补偿
就可以得到高精度的温度值。
１．２　数据处理模块
本设计的数据处理模块采用ＡＴ８９Ｃ５１单片机
构成的最小系统，ＡＴ８９Ｃ５１是一种低功耗、高性能
的ＣＭＯＳ８位微控制器，具有４Ｋ可编程Ｆｌａｓｈ闪速
存储器。单片机最小系统与ＤＳ１８Ｂ２０进行单总线
通信，启动ＤＳ１８Ｂ２０温度采集功能并取出转化后的
体温数值，最后显示在显示模块中。
１．３　显示模块
本设计采用的是ＲＴ１６０２Ｃ 字符液晶显示，液
晶显示相比数码管有更加美观和易读取等优点。
ＲＴ１６０２Ｃ 液晶模块内部的字符发生存储器
（ＣＧＲＯＭ）已经存储了１６０ 个不同的点阵字符图
形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常
用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定
的代码，比如大写的英文字母“Ａ”的代码是
０１０００００１Ｂ（４１Ｈ），显示时模块把地址４１Ｈ 中的点
阵字符图形显示出来，就能看到字母“Ａ”。
因为１６０２ 识别的是ＡＳＣＩＩ码，试验可以用
ＡＳＣＩＩ码直接赋值，在单片机编程中还可以用字符
型常量或变量赋值，如＇Ａ’。读的时候，先读左边那
列，再读上面那行，如：感叹号“！”的ＡＳＣＩＩ为０ｘ２１，
字母“Ｂ”的ＡＳＣＩＩ为０ｘ４２（前面加０ｘ表示十六进
１．４　电源模块
４节１．５Ｖ的电池串联起来实际的输出电压在
４．８Ｖ到５．３Ｖ之间，完全符合单片机工作电压。电
池输出的电压是最稳定的，不会有干扰、波动，同时
电池供电使得数字体温计有良好的便携性，可以随
时随地测量体温。
２　系统软件设计
本设计在软件方面采用Ｋｅｉｌ－Ｃ５１单片机Ｃ语
言设计，一定程度上简化了软件编写，而且逻辑性更
强，降低了程序在运行过程中出现死循环和跑飞的
２．１　程序流程
主程序的标号为ＭＡＩＮ，其主要功能是：调用
各子程序、ＤＳ１８Ｂ２０传感器数据的记取、液晶显示
代码生成、数据保存及控制功能的实现。流程图如
图３所示。
图３　主程序流程图
２．２　主程序ＭＡＩＮ
ｖｏｉｄ　ｍａｉｎ（ｖｏｉｄ）
｛ｕｃｈａｒ　ｌａｓｔ；
ｕｃｈａｒ　ｌｓｂ，ｍｓｂ；
ｕｃｈａｒ　ｉ；
ｔｍｓｔａｒｔ（）；
ｄｍｓｅｃ（４５０）；／／初始化ｄｓ１８ｂ２０
ｗｈｉｌｅ（１）
ｔｍｓｔａｒｔ（）；／／ｄｓ１８２０开始转换
ｄｍｓｅｃ（２）；
ｌａｓｔ＝ｔｍｒｔｅｍｐ（）；／／读取温度
ｍｓｂ＝ｌａｓｔ／１０；
ｌｓｂ＝ｌａｓｔ％１０；
ｆｏｒ（ｉ＝２５５；ｉ＞０；ｉ－－）
｛ｉｆ（Ｔｆｌａｇ＝＝１）
｛ｄｉｇｉｔａｌｓｈｏｗ（１６，ｍｓｂ，ｌｓｂ）；｝
｛ｄｉｇｉｔａｌｓｈｏｗ（１７，ｍｓｂ，ｌｓｂ）；｝
　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　曹文祥：ＡＴ８９Ｃ５１单片机数字体温计的设计 ３３
２．３　ＤＳ１８Ｂ２０测温模块子程序
ＤＳ１８Ｂ２０是１－ｗｉｒｅ单线器件，在一根线上实
现数据的双向传输需要严格的通信协议来保证各位
数据传输的正确性和完整性。首先将ＤＳ１８Ｂ２０初
始化，复位ＤＳ１８Ｂ２０。然后单片机等待ＤＳ１８Ｂ２０的
应答脉冲。一旦单片机检测到应答脉冲，便发起跳
过ＲＯＭ 匹配操作命令。成功执行了ＲＯＭ 操作命
令后，就可以使用内存操作命令，启动温度转换，延
时一段时间后，等待温度转换完成，再发起跳过
ＲＯＭ 匹配操作命令，然后读暂存器，将转换结果读
出，并转换为显示码送液晶显示。温度处理程序：
ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｃｈａｒ　ｔｍｒｔｅｍｐ（ｖｏｉｄ）
｛ｕｎｓｉｇｎｅｄ　ｃｈａｒ　ａ，ｂ，ｙ１，ｙ２，ｙ３；
ｔｍｒｅｓｅｔ（）；
ｔｍｐｒｅ（）；
ｄｍｓｅｃ（１）；
ｔｍｗｂｙｔｅ（０ｘｃｃ）；／／ｓｋｉｐ　ｒｏｍ
ｔｍｗｂｙｔｅ（０ｘｂｅ）；／／转换
ａ＝ｔｍｒｂｙｔｅ（）；／／ＬＳＢ低８位
ｂ＝ｔｍｒｂｙｔｅ（）；／／ＭＳＢ高８位
ｉｆ（（ｂ　＆０ｘ８０）＝＝０ｘ８０）／／判断温度正负
ｂ＝～ｂ；ａ＝～ａ＋１；／／负温度处理（ＤＳ１８Ｂ２０
的负温度是正的反码，即将它取反＋１，就得到正的
ｙ１＝ａ＞＞４；／／降低精度（去掉小数点）
ｙ２＝ｂ＜＜４；／／减小测量范围（－５５°Ｃ－－－
９９°Ｃ）
ｙ３＝ｙ１｜ｙ２；
Ｔｆｌａｇ＝０；
｛ｙ１＝ａ＞＞４；
ｙ２＝ｂ＜＜４；
ｙ３＝ｙ１｜ｙ２；
Ｔｆｌａｇ＝１；｝
ｒｅｔｕｒｎ（ｙ３）；｝
３　调试性能分析
调试以软件（程序）调试为主。硬件调试较简
单，主要检测是否焊接正常，规范。软件调试首先用
显示程序对硬件进行检验，然后分别进行主程序、测
温子程序等编程及调试。由于ＤＡ１８Ｂ２０与单片机
采用串行数据传送，因此对其编程必须严格规定读
写时序，否则无法测温。
性能测试可与成品的水银体温计同时测量比
较。本系统由于采用高精确度的ＤＳ１８Ｂ２０元件，误
差指标可以限制在０．１℃以内，另外－５５℃～＋
１２５℃的测量范围完全适合一般的应用场所（见图４
所示），最大的分辨率可达到０．０６２５℃，测温时间可
控制在１分钟之内，而水银体温计的误差较大，测温
范围一般在１００℃之内，测温时间在３分钟左右，因
此，比起传统的体温计，它的优势非常明显。
图４　数字体温计的读数显示
４　结束语
体温是一项重要的生理指标，如何能更方便更
精确地测出体温一直是科学家努力的目标。近年
来，人们环保意识日益增强，迫切希望能有新一代的
电子体温计取代对环境造成严重汞污染的水银体温
计。本文设计的这种基于ＡＴ８９Ｃ５１单片机控制的
数字体温计，具有结构简单、可靠性高、性能稳定等
优点，可广泛用于家庭和医院等领域，具有广阔的市
［１］　王魁汉．温度测量实用技术［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００７．
［２］　张　越．基于ＤＳ１８Ｂ２０温度传感器的数字温度计［Ｊ］．微电子
学，２００７，（５）：７０９－７１１．
［３］　张义和．例说５１单片机［Ｍ］．北京：人民邮电出版社，２００８．
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用实例［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２００８．
（下转第３７页）
３４ 武汉工程职业技术学院学报　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２０１２．３　
工期愈短则意味着早日投产，尽快收回投资，所以，
合理的工期及工期的延误，都是建设单位、施工单位
和监理单位所关注的。因此，根据内部控制制度中
有关工期控制管理的文件精神进行监督和检查是内
部审计工作的重点，应该主要监督和检查以下几点：
审查施工阶段施工进度控制的目标；工程建设
总进度目标对施工工期的要求；工期定额、类似工程
项目的实际进度；工程难易程度和工程条件的落实
审查施工阶段工期控制的主要内容有经监理工
程师批准的如下文件：
工程建设施工进度；进度控制总目标；按项目组
成分解目标；按承包单位分解目标；施工阶段计划工
期（日历天）。
如果缺少上述内容，审计人员将会建议监理部
门予以完善，避免工期失控。
［１］　尹贻林．建设工程项目价值管理［Ｍ］．天津：天津人民出版社，
２００６．
［２］　王　辉．建设工程项目管理［Ｍ］．北京：北京大学出版社，２０１０．
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［４］　刘晓君．工程经济学［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，２００９．
Ｉｎｔｅｒｎａｌ　Ａｕｄｉｔ　Ｍｅａｓｕｒｅｓ　ａｔ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇ　Ｓｔａｇｅ
ＷＵ　Ｓｈｅｎｇｈｏｎｇ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｒｏｍ　ｉｎｔｅｒｎａｌ　ａｕｄｉｔ　ａｎｇｌｅ，ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ａｕｄｉｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｎｄ　ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ，
ａｎｄ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｐｏｉｎｔｓ　ｏｆ　ａｕｄｉｔｉｎｇ　ａｔ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇ　ｓｔａｇｅ　ａｒｅ　ｅｌａｂｏｒａｔｅｄ．Ｆｒｏｍ　ｑｕａｌｉｔｙ，ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ
　ａｎｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｅｒｉｏｄ，ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇ　ｓｔａｇｅ　ａｒｅ　ａｌｓｏ　ｅｌａｂｏｒａｔｅｄ．
Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ａｕｄｉｔｉｎｇ　ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ｐｒｏｃｅｓｓ，ｑｕａｌｉｔｙ，ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｃｌａｉｍ，ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｐｏｉｎｔｓ　ｏｆ
ａｕｄｉｔｉｎｇ　ｉｓ　ｍｉｘｅｄ　ｉｎ　ｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇ　ｓｔａｇｅ；ｉｎｔｅｒｎａｌ　ａｕｄｉｔ；ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ
（责任编辑：李文英）
（上接第３４页）
Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒ　Ｕｓｉｎｇ　ＡＴ　８９Ｃ５１Ｓｉｎｇｌｅ－Ｃｈｉｐ　Ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ
ＣＡＯ　Ｗｅｎｘｉａｎｇ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｓｉｎｇｌｅ－ｃｈｉｐ　ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ（ＳＣＭ）ｉｓ　ｗｉｄｅｌｙ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｉｎ　ｄａｉｌｙ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ．
Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｅｌａｂｏｒａｔｅｓ　ａ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｂｙ　ＡＴ８９Ｃ５１ＳＣＭ．Ｉｔ　ｉｓ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ＳＣＭ　ｗｈｉｃｈ
ｕｓｅｓ　ＤＳ１８Ｂ２０ａｓ　ｉｔｓ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｍｏｄｕｌｅ　ａｎｄ　ｌｉｑｕｉｄ　ｃｒｙｓｔａｌ　ｄｉｓｐｌａｙ　ｍｏｄｕｌｅ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｔｏ　ｎｏｒｍａｌ
ｍｅｒｃｕｒｙ　ｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒ，ｉｔ　ｈａｓ　ｍａｎｙ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ．Ｉｔ　ｉｓ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　ｓｈｏｒｔ　ｔｉｍｅ－ｃｏｎｓｕｍｉｎｇ　ａｎｄ　ｗｉｄｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
　ｉｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ，ａｃｃｕｒａｔｅ　ｒｅａｄｉｎｇ，ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ　ｄｉｓｐｌａｙ　ａｎｄ　ｓｏ　ｏｎ．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｕｎｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ，
ｆｌｅｘｉｂｌｅ　ｉｎ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｈｉｇｈｌｙ　ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＡＴ８９Ｃ５１；ＤＳ１８Ｂ２０；ｄｉｇｉｔａｌ　ｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒ
（责任编辑：李文英）
　　　　　　　　　　　　　　　　 　吴声宏：建设工程施工阶段执行内部审计工作的探讨 ３７优领域
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