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1. 系统整体方案设计
该系统的总体设计思路如下：温度传感器DS18B20首先测得当前的的温度值，然后发送到AT89S51单片机上进行处理，最后使温度显示在LCD1602液晶模块上。该系统检测范围是-10℃~100℃。本设计主要达成的目的是能够以数字化及时显示当前测得的环境温度值，如果当前的温度超出开始人为设定的范围时可以主动发出报警，同时指示灯闪烁。
数字温度计系统主要采用的设计方法是模块化设计，由AT89S51总控制模块、键盘控制模块、液晶显示模块以及DS18B20温度模块等几个部分组成，每一个模块实现相应的功能，简化了系统设计。总控制模块实现的是控制以及数据的处理，温度模块负责采集温度的数据供单片机进行处理，键盘模块负责对系统进行设置和控制。AT89S51单片机作为整个系统的主控制芯片，其最突出的特点是功耗较低、成本低廉、经济实用。温度模块由新型的数字温度传感器DS18B20实现其温度的采集与转换功能，DS18B20体积比传统的温度敏感元件小，测量准确度更高，同时还具有较强的抗干扰能力等诸多优点。液晶显示部分主要由LCD1602模块构成，一体化的LCD1602提供两行共三十二个字符的显示空间，液晶显示模块使得数据可以进行实时的更新。
单片机简称为MCU(MicroController Unit),通常被叫做微控制器。它是一块集成的半导体硅片，上面集成了中央处理器、存储器(RAM、ROM)、I/O口、中断系统、定时器/计数器、系统时钟电路及系统总线集[2]。因其具有微小型计算机的属性和功能，所以又被称作单片微型计算机。AT89S51芯片内部包含有4KB的可重复擦写1000次的Flash只读程序存储器（ROM），还包含有128B的数据存储器，这种结构可以使运行速度加快，还可以降低功耗，它完全兼容标准版的MCS-51操作指令系统。在AT89S51芯片的内部集成了一个与通用CPU基本相同的8位中央处理器，包括运算器和控制器两大部分。
2. 硬件设计
2.1 元器件的选择
单片机的选择：
MCS-51系类的单片机包括基本型和增强型，其中8051是最具有代表性的产品，其价格低廉是它最大的优势，是最早进入我国并得到了广泛应用的8位单片机[3]。但是它们的缺点是运算速度比较慢，而且片内存储器空间小。如果采用芯片内部自带4KB的Flash存储器的AT89S51单片机时，可以在线电擦除电写入或者在线编程，还可以软件选择节电工作方式，时钟频率以及运算速度都更快了。通过以上比较所以选择AT89S51更加符合设计要求。
测温传感器的选择：
常用测量温度的热敏电阻类的元件，测得的温度数据是通过电压或电流的变化来决定的，需要将信号经过模数转换后再用单片机进行处理。采用单总线DS18B20温度传感器，它内部集成了模数转换器，简化了电路结构，大大减少了因转化过程造成的精度误差，同时还减少了接线的麻烦，综合以上优点所以所以选择DS18B20更符合设计要求。