引言

在日常生活經常要用到溫度的檢測及控制，傳統的測溫元件有熱電偶和熱電阻，而熱電偶和熱電阻測出的一般是電壓，在轉換成對應的溫度，需要比較多的硬件支持，硬件電路很復雜，軟件調試也復雜，制作成本高。而且測出來的溫度精度也沒有技術成熟的溫度傳感器高。

本文基于PIC單片機來設計數字式測溫計，直接采用數字式溫度傳感器DS18B20,用單片機對18B20進行控制，來進行測溫。顯示部分可用lcd1602,單片機可直接驅動lcd1602顯示溫度，硬件較簡單，穩定。DS18B20采用單總線技術，容易擴展，并且具有轉換速度快，轉換精度高，可由片機直接讀出溫度并顯示出來等優點。

一、設計目標和思路

本文采用PIC16F877的USART異步通信模式，可廣泛應用于單片機與PC機，以及單片機與單片機之間的通信。USART接口由RC6、RC7這兩只引腳構成。RC6用于數據的發送，RC7用于接收數據。

當單片機需要通過USART發送數據時，只需將所發送數據送入數據緩沖寄存器TXERG,然后系統會自動將TXREG寄存器內容送入發送移位寄存器TSR,接著系統會根據所設置的波特率脈沖信號，通過RC6引腳從高位到低位依次發送出去。當系統將TXERG寄存器內容加載到TSR中時，會自動將中斷發送標志位TXIF置位，根據程序決定是否進入中斷。而當單片機需要通過USART接受數據時，通過RC7引腳將數據依次送入接收移位寄存器RSR中，當收到一個停止位時，移位寄存器RSR就把收到的8位數據自動送入接收數據緩沖器RCREG中。在接收數據緩沖器RCREG收到一個穩定的數據后，接收中斷標志位RCIF將自動置位，根據程序決定是否進入中斷。

二、原理結構圖

本文利用PIC16F877和DS18B20傳感器設計了測溫計，其包含主控器部分、溫度顯示部分、傳感測試部分和按鍵設計部分。

基于PIC16F877的測溫計原理電路圖結構如圖1所示。

其中，電源部分的S1為復位按鈕它在被按得時候斷開放開后自動閉合，在其斷開又閉合的瞬間使整套電路中各芯片的供電電壓實現從5V降到0V再升到5V的過程，從而達到復位的目的。輸入電容C2一般情況不接，但當集成穩壓器遠離整流、濾波電路時應接入一個0.33μf的電容器，它的作用是改善紋波和抑制輸入的瞬時過電壓，保證78L05的輸入與輸出間的電壓差不會超過允許值。輸出電容C3一般不采用大容量的電解電容器，只要接入0.1μf的電容器便可以改善負載的瞬態響應。但是，為了減小輸出的紋波電壓，在輸出端并聯一只大容量的電解電容C4,會取得更好的效果。然而，這樣將隨之產生一種弊端：一旦78L05的輸入端出現短路時，輸出端上的大電容器上儲存的電荷將通過集成穩壓器內部電路調整管的發射極與基極泄放，因大容量電容器釋放能量較大，會造成集成穩壓器內部調整管的損壞，導致電路無法工作。為了防止這一點，在78L05的輸入端與輸出端之間跨接一個二極管，它為C4上電荷的泄放提供了一個分流通路，對集成穩壓器起保護作用。

串口接收溫度函數流程圖如圖2所示。

三、Protues仿真調試

為調試和檢驗上述的電路原理圖的正確性和合理性，本文通過Protues軟件仿真來進行波形調試。

在仿真調試的過程中，先后對DS18B20測溫模塊、lcd1602顯示模塊、PIC單片機的USART模塊通信等，分別進行了仿真測試。待各部分均測試正確無誤后，方才對整體電路進行測試。圖3所示即為本文對溫度測量部分進行仿真調試和測試。

從Protues的仿真結果來看，本文設計的數字溫度測量電路，以PIC16F877單片機為工作處理器的核心，外接DS18B20和LCD1602,用單片機處理數字信號，再把其送入顯示器顯示。在經過反復的仿真調試和測試后，驗證其使用起來比較方便且結果簡單易讀。

四、結語

本文采用PIC16F877單片機，結合DS18B20傳感器，來設計數字式溫度測量電路，主要包含其包含主控器、溫度顯示、傳感測試和按鍵設計等幾個部分部分。在理論設計的基礎上，利用Protues軟件對其進行仿真調試和測試。與此同時，如果在本文涉及的基礎上在擴展其功能，如多點測溫、溫度報警等，則只需調整PIC單片機程序即可。這樣的話，本文設計的測溫系統，在具有電路簡單、維護方便等優點的同時，還具有擴展兼容性好、讀數準確易懂等特點，能夠滿足日常生活對測溫計的一般基本要求。