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1、基于单片机的数字温度计的设计与实现摘要 采用单片机来对他们控制不仅具有控制方便，简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。在生产过程中，为了高效地进行生产，必须对它的主要参数，如温度、压力、流量等进行有效的控制。传统的测温元件有热电偶和二电阻。而热电偶和热电阻测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，这些方法相对比较复杂，需要比较多的外部硬件支持。我们用一种相对比较简单的方式来测量。温度范围为-55125 C,最高分辨率可达0.0625 C。DS18B20可以直接读出温度值，而且采用三线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用
2、的特点。本文介绍一种基于AT89C51单片机的一种温度测量及报警电路,该电路采用DS18B20作为温度监测元件，测量范围0-+100，使用七级数码管LED模块显示，能设置温度报警上下限。正文着重给出了软硬件系统的各部分电路，介绍了集成温度传感器DS18B20的原理，AT89C51单片机功能和应用，该电路设计新颖、功能强大、结构简单。关键词：温度测量;DS18B20 ; AT89C51 Design of Digital Thermomer Based on SCMABSTRACTControlled by single-chip microcomputer to control not onl
3、y to them, advantages of simplicity and flexibility, and can significantly increase the temperature specifications, which can significantly increase the quality and quantity of the products. In the process of production, in order to efficiently produce, it must be the main parameters, such as temper
4、ature, pressure, flow, and other effective control. Traditional temperature measuring component thermocouple and resistance. Are generally voltage of thermocouple and thermal resistance measured, then converted to the corresponding temperature, these methods are relatively complex and requires more
5、external hardware support. We are in a relatively simple way to measure.-55125 c temperature range, maximum resolution up to 0.0625 c. DS18B20 can read temperature value, and wire connected to the microcontroller, reduced external hardware circuits, low cost and ease of use features.The introduction
6、 of a cost-based AT89C51 MCU a temperatur measurement circuits, the circuits used DS18B20 high-precision temperatur sensor, measuring scope 0-+100,can set the warning limitation, the use of Seven digital tube seven segments LED that can be display the current temperature. The paper focuses on provid
7、ing a software and hardware system components circuit, introduced the theory of DS18B20, the founctions and applications of AT89C51 .This circuit design innovative, powerful, can be expansionary strong.Keywords：Temperature measurement ；DS18B20 ；AT89C51l目录摘要IABSTRACTII第一章 绪论11.1 引言11.1.1 国内外现状11.1.2
8、课题背景及研究意义21.2 设计内容及性能指标21.3 系统概述31.3.1 系统方案论证与比较31.3.2 系统设计原理与组成5第二章 开发工具Proteus与Keil62.1 Proteus软件62.1.1 Proteus简介62.1.2 4大功能模块62.1.3 Proteus简单应用82.2 Keil软件82.2.1 Keil软件简介82.2.2 Keil软件调试功能9第三章 系统硬件设计103.1 单片机的选择103.1.1 AT89C51单片机的介绍103.1.2 AT89C51单片机主要特性113.2 温度传感器的选择133.3 硬件电路设计17第四章 系统软件设计204.1 各
9、模块的程序设计204.2 Protues测温仿真254.3 系统调试284.4 结果分析30结论31致谢32参考文献33附录1 全部程序清单34附录2 系统总体设计图41III第一章 绪论1.1 引言1.1.1 国内外现状温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。成熟的温控产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主，它们只能适应一般温度系统控制，而用于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表，国内技术还不十分成熟，形成商品化并广泛应用的控制仪表较少。随着我国经济的发展及加入WTO，
10、我国政府及企业对此都非常重视，对相关企业资源进行了重组，相继建立了一些国家、企业的研发中心，开展创新性研究，使我国仪表工业得到了迅速的发展。单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。单片机也被称为微控制器（Microcontroller），是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来
11、。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大的提高。随着INTEL
12、i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。目前，高端的32位单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端的型号也只有10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。1.1.2 课题背景及研究意义随着科技的不断发展，现代社会对各种信息
13、参数的准确度和精确度的要求都有了几何级的增长，而如何准确而又迅速的获得这些参数就需要受制于现代信息基础的发展水平。在三大信息信息采集(即传感器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)中，传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器技术，在我国各领域已经引用的非常广泛，可以说是渗透到社会的每一个领域，人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。测量温度的关键是温度传感器，温度传感器的发展经历了三个发展阶段：传统的分立式温度传感器模拟集成温度传感器智能集成温度传感器。目前的智能温度传
14、感器(亦称数字温度传感器)是在20世纪90年代中期问世的，它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶，特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器(MCU)。社会的发展使人们对传感器的要求也越来越高，现在的温度传感器正在基于单片机的基础上从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展，并朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展，本文将介绍智能集成温度传感器DS18B20的结构特征及控制方法，并对以此传感器，89S51单片机为控制器构成的数字温度测量装置的工作原理及程序设计作了详细的介
15、绍。与传统的温度计相比，其具有读数方便，测温范围广，测温准确，输出温度采用数字显示，主要用于对测温要求比较准确的场所，或科研实验室使用。该设计控制器使用ATMEL公司的AT89S51单片机，测温传感器使用DALLAS公司DS18B20，用液晶来实现温度显示。1.2 设计内容及性能指标在了解和熟悉51单片系统功能的基础上，掌握A/D转换的基本原理及编程方法；掌握利用单片机进行数据采集的基本原理及方法；设计一个数字温度计（利用MCS-51单片机、温度传感器AD590，A/D转换器ADC0809设计一个数字温度计，能显示环境温度；设计一个温度控制器（利用DS18B20设计一个温度控制器，可以显示环境温度，控制升降温，超温报警）。本课题的研究重点是设计一种基于单片机的数字温度计控制系统。详细介绍了其硬件和软件设计，利用数字温度传感器DS18B20，此传感器课读取被测量温度值，进行转换。主要功能和指标如下：1.利用温度传感器（DS18B20）测量某一点环境温度。2.测量范围为-5599，精度为0.5。3.用七级数码管进行实际温度值显示。4.能够根据需要方便设定上下限报警温度。1.3 系统概述1.3.1 系统方案论证与比较该系统主要由温度测量和数据采集两部分电路组成，实现的方法有很多种，下面将列出两种在日常生活中和工农业生产中经常用到的实现方案。
