摘 要

本文主要介绍了一个基于STM32F103RBT6单片机的测温系统，详细描述了利用数字温度传感器DS18B20开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行了介绍，DS18B20与STM32F103RBT6结合实现最简温度检测系统，并且使用TFT_LCD液晶显示屏显示自己的姓名以及温度的实验。该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。

关键词：单片机 温度采集 DS18B20 STM32 液晶显示

Design of Thermometer Based on Single Chip Microcomputer

Abstract

This paper introduces a temperature measurement system based on STM32F103RBT6 single chip microcomputer. The process of developing temperature measurement system by digital temperature sensor DS18B20 is described in detail. The hardware connection, software programming and module system flow of the sensor are analyzed in detail, The circuit of each part is also introduced, DS18B20 and STM32F103RBT6 combination to achieve the most simple temperature detection system, and use TFT_LCD LCD display their name and temperature of the experiment. The system has the advantages of simple structure, strong anti-interference ability, suitable for field temperature measurement in harsh environment, and has wide application prospect.

Keywords: single chip;temperature acquisition;DS18B20;STM32; liquid crystal display

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题背景与研究意义 1

1.2 单片机的主要研究内容和现状 1

1.3 设计内容及性能指标 2

第二章 系统方案论证与比较 3

2.1 方案一 3

2.2 方案二 4

第三章 系统器件的选择 6

3.1 单片机的选择 6

3.1.1 STM32F103RTC6的特征 6

3.1.2 STM32F103RTC6 原理图详解 8

3.2 温度传感器的选取 9

3.2.1 DS18B20的介绍 9

3.2.2 DS18B20的外部封装 10

3.2.3 DS18B20的注意事项 11

3.2.4 DS18B20的内部结构 12

3.2.5 DS18B20的测温原理 16

3.2.6 DS18B20测温精度的提高 17

第四章 硬件设计电路 20

4.1 主控制器 20

4.2 显示电路 20

4.3 温度检测电路 22

4.4 温度报警电路 24

第五章 软件设计 25

5.1 概述 25

5.2 主程序模块 25

5.3 各个模块流程设计 26

第六章 总结和期望 31

参考文献 32

致 谢 33

第一章 绪论

1.1 课题背景与研究意义

随着科技的不断的进步，如今社会对各种各样的信息参数的精准度的需要有了非常高的要求，基于现代信息基础的发展水平去准确而又迅速的得到这些参数。在温度传感器技术这个方面，在世界各个不同的领域内作用非常的大，用渗透到社会上每一个地方来形容一点都不夸张，民众生活与周边环境的温度紧密相连，在各种生产过程的过程中需要每时每刻都关注着温度，所以来说发展温度测量的方式和怎么去装载是非常有意义的。

测量实际温度的最主要的是温度传感器，温度传感器的来历分为三个发展阶段：

①传统的分立式温度传感器

②模拟集成温度传感器

③智能集成温度传感器。

技术的发展让人们的需求的传感器的要求也变得非常的高，如今的温度传感器处于在基于单片机的基础上从模拟的模式朝着数字的模式转变。本设计的控制器使用STM32F103RBT6单片机，测温传感器为DS18B20，用TFT_LCD用来温度显示。

1.2 单片机的主要研究内容和现状

在国内Cortex-M3市场上，ST公司在市场上分蛋糕的比例相当的高，尤其是技术层次上，远超其他的竞争对手。在Cortex-M3选择上，STM32无疑是大家的首选。

STM32F103RTC6杰出的地方为以下几个地方：

①超低的价格。以8位机的价格得到32位机，是STM32最大的优势。^[1]

②超多的外设。STM32拥有包括FSMC、TIMER、SPI、I²C、USB、CAN、I²S、SDIO、ADC、DAC、RTC和DMA等众多外设及功能，具有极高的集成度。^[2]

③丰富的型号。STM32拥有F101、F102、F103、F105、F107这5个系列数十种型号，具有QFN、LQFP、BGA等封装可供选择。^[5]

④优秀的实时功能。84个中断，16级可编程优先级，并且所有的引脚都可以作为中断输入。^[1]

1.3 设计内容及性能指标

①使用TFT_LCD显示所得的温度数据，最高位为符号位（负号）或温度百位值，如果温度值为正，不显示符号位，当温度小于0°C，则显示负号，最低位显示摄氏度符号“°C”；

②此外系统还应有上下限报警系统。要求温度精度值达到0.1°C，温度的测量范围为-30°C—50°C，当实际温度低于-10°C或者高于40°C时实现高温和低温报警，并要求LED报警指示灯报警指示。

③要求在液晶显示屏，在TFT_LCD液晶显示屏上显示了自己的姓名。

第二章 系统方案论证与比较

2.1 方案一

热电偶温差电路温度测量，温度检测部分可以使用低温热电偶，热电偶通过两次焊接与不同的金属丝（热电偶结构如图2-1所示），热电偶由热电产生的两个金属接触电位和温差单导体的电位。使用将参考节点保持在已有的温度的条件下去测试并量取电压，便能够得到检测节点的实际温度。数据采集通过A / D通道的微控制器，随着测量温度的改变，电流或电压采集A / D转换后，通过使用微控制器进行数据处理，在显示电路中，测量温度能够通过显示器显示。热电偶的优异处为工作时候的温度范围广大，体积小，但也具有输出电压低，对线圈噪声敏感和高漂移的缺点，本设计需要使用到A / D变成电路，温度电路太麻烦了。

图 2-1热电偶电路图

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