### 数字温度计单片机设计相关知识点
#### 1. 概述
数字温度计是一种利用电子技术测量环境温度的设备。与传统机械式的温度计不同，数字温度计能够提供更加精确和直观的温度读数。在本设计中，采用的是基于单片机的数字温度计设计，主要涉及到了单片机的选择、温度传感器的选择以及相应的硬件电路设计等方面。
#### 2. 单片机选择与功能要求
- **单片机**: 在本设计中选用的是AT89C2051单片机。这款单片机具有低电压供电和小体积的特点，适用于手持式产品的设计。
- **功能要求**:
- 测温范围: -30°C 至 110°C。
- 温度精度误差: 不超过±0.5°C。
- 显示方式: 采用LED数码管直读显示。
#### 3. 方案论证
为了满足上述功能要求，本设计采用了美国DALLAS半导体公司的DS18B20温度传感器。相比于传统的热电偶和热电阻，DS18B20具有以下优势:
- **直接读取温度值**: DS18B20可以直接读出被测温度值，而不需要额外的硬件支持。
- **简化电路设计**: 采用3线制与单片机相连，减少了外部硬件电路的需求。
- **低成本和易使用**: 相比于传统温度测量方法，DS18B20的使用降低了成本，并且易于实现。
#### 4. 系统组成
根据设计需求，整个系统由三个主要部分组成:
- **主控制器**: AT89C2051单片机。
- **测温电路**: 包括DS18B20温度传感器。
- **显示电路**: 四位共阳LED数码管。
#### 5. 硬件电路设计
- **主控制器**: AT89C2051单片机具有两个端口，能够满足电路系统的设计需求。
- **显示电路**: 采用四位共阳LED数码管，通过单片机的P1口输出段码，列扫描则由P3.0至P3.3口完成，列驱动采用9012三极管。
- **温度传感器工作原理**:
- **DS18B20性能特点**:
- **单线接口**: 只需一个端口即可进行通讯。
- **多点组网**: 多个DS18B20可以通过单一的数据线进行连接，实现多点温度测量。
- **低功耗**: 在待机状态下几乎不消耗功率。
- **DS18B20内部结构**:
- **64位ROM**: 包含了产品类型编号、唯一序列号和CRC校验码。
- **高速暂存RAM**: 包含温度信息、TH/TL拷贝以及配置寄存器。
- **配置寄存器**: 决定了温度转换的分辨率。
- **分辨率定义**:
- R1 和 R0 位决定了温度转换的精度，最高可达12位。
#### 6. 结论
本设计通过选择合适的单片机AT89C2051和温度传感器DS18B20，实现了对温度的有效测量和显示。DS18B20作为一种高性能的智能温度传感器，不仅简化了电路设计，还提高了系统的稳定性和准确性。通过合理的电路设计和参数配置，可以确保数字温度计能够在指定范围内准确地测量温度，并通过LED数码管清晰地显示出来。此外，DS18B20的单线接口特性也为实现多点温度监测提供了便利，这使得该设计不仅适用于家庭用途，也适合应用于工业领域中的温度监控系统。
