数字温度计毕业设计

《数字温度计毕业设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字温度计毕业设计（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、毕业设计说明书课题名称： 数字温度计的设计 学生姓名 学 号 二级学院（系） 专 业 班 级 指导教师 起讫时间：2011 年 10 月 22 日 2012 年 4 月 5 日浙江机电职业技术学院毕业设计说明书I课题名称 数字温度计的设计摘 要在这个信息化高速发展的时代，单片机作为一种最经典的微控制器，单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术，作为自动化专业的学生，我们学习了单片机，就应该把它熟练应用到生活之中来。本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计，本温度计属于多功能温度计，可以设置上下报警温度，当温度不在设置范围内时，可以报警。本文设计的数字温度计

2、具有读数方便，测温范围广，测温精确，数字显示，适用范围宽等特点。针对传统的温度计读数困难、达到热平衡所需时间长等几方面问题展开研究。通过对目前各种温度传感器的分析与研究，对温度传感器做出合理选择，并根据实际需要选择合适的主芯片和显示器，达到优化整体结构，提高温度检测精度，同时使系统具有测温范围广、体积小、功耗低、精度高、显示直观的优点，并保证系统结构简洁。本论文的研究重点将放在温度传感器的选择、硬件设计和程序设计这三个方面。关键词：单片机；数字控制；数码管显示；温度计；DS18B20；AT89S52 。浙江机电职业技术学院毕业设计说明书i目 录摘要 .I第 1 章 绪 论 .11.1 引言 .

3、11.2 主要机械结构分析 .1第 2 章 结构设计 .3第 3 章 系统软件的设计 .9第 4 章 Proteus 软件仿真 .16第 5 章 结论 .18参考文献 .19致谢 .20浙江机电职业技术学院毕业设计说明书1第 1 章 绪论（黑体，小二号）1.1 引言随着电子工业的发展，数字仪表反应速度快、操作简单，对使用环境要求不高的优点，市场上逐渐出现越来越多的数字式温度计，另外，纵观国际上现有的温度计的变化，总的趋势是从模拟向数字转变，相应的体积也在不断减小，并且一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。测量温度的关键是温度传感器，随着科学技术的发展，温度传感器的发展经历了三个发展阶段：(1

4、)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。特别是现代仪器的发展，微型化、集成化、数字化正成为传感器发展的一个重要方向。总之，从温度计的诞生，发展到现在，温度计对物理学和日常生活起着非常重要的作用。1.2 主要机械结构分析目前的智能温度传感器（亦称数字温度传感器）是在 20 世纪 90 年代问世的，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

5、，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介绍。与传统的温度计相比，其具有读数方便，测量范围广，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。浙江机电职业技术学院毕业设计说明书2浙江机电职

6、业技术学院毕业设计说明书3第 2 章 结构设计（黑体，小二号）2.1 通过由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行 A/D 转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到 A/D 转换电路，感温电路比较麻烦。进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器 DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。2.2 总体设计框图温度计电路设计总体设计方框图如图 1 所示，控制器采用

7、单片机AT89S52，温度传感器采用 DS18B20，用 4 位共阴 LED 数码管以串口传送数据实现温度显示。图 2-1 总体结构示意图2.2.1 主控制器单片机 AT89S52 具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，适合便携手持式产品的设计使用。AT89S52 单片机芯片具有以下特性：1）指令集合芯片引脚与 Intel 公司的 8052 兼容；浙江机电职业技术学院毕业设计说明书42）4KB 片内在系统可编程 FLASH 程序存储器；3）时钟频率为 033MHZ；4）128 字节片内随机读写存储器（RAM） ；5）6 个中断源，2 级优先级；6）2 个

8、 16 位定时/记数器；7）全双工串行通信接口；8）监视定时器；9）两个数据指针；2.2.2 显示电路显示电路采用 4 位共阴 LED 数码管，从 P0 口输出段码，P2.0P2.3 作片选端。但在焊电路板的时候发现数码管亮度不够，所以在 P2.0P2.3 端口接四个 10K的电阻和四个 NPN 的三极管，以使数码管高亮显示。2.2.3 温度传感器DS18B20 温度传感器是美国 DALLAS 半导体公司推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现 9-12 位的数字值读数方式。DS18B20 的性能特点如下：独特的

9、单线接口仅需要一个端口引脚进行通信， 无须经过其它变换电路；多个 DS18B20 可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；内含 64 位经过激光修正的只读存储器 ROM；可通过数据线供电，内含寄生电源，电压范围为 3.05.5；零待机功耗；温度以或位数字；用户可定义报警设置； 报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件；负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作；测温范围为-55-+125 ，测量分辨率为 0.0625采用单总线专用技术，DS18B20 采用脚 PR35 封装或脚 SOIC 封装，其内部结构框图如图 2 所示。浙江机电职业技术学院毕业

10、设计说明书5图 2 DS18B20 内部结构64 位 ROM 的结构开始位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有 48 位，最后位是前面 56 位的 CRC 检验码，这也是多个 DS18B20 可以采用一线进行通信的原因。温度报警触发器和，可通过软件写入用户报警上下限。DS18B20 温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存 RAM 和一个非易失性的可电擦除的 EERAM。高速暂存 RAM 的结构为字节的存储器，结构如图 3 所示。头个字节包含测得的温度信息，第和第字节和的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18

11、B20 工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。该字节各位的定义如图 3 所示。低位一直为，是工作模式位，用于设置 DS18B20 在工作模式还是在测试模式，DS18B20 出厂时该位被设置为，用户要去改动，R1 和 R0 决定温度转换的精度位数，来设置分辨率。温度 LSB温度 MSBTH 用户字节1TL 用户字节2配置寄存器保留保留保留CRC浙江机电职业技术学院毕业设计说明书6TM R1 1R0 1 1 1 1.图 3 DS18B20 字节定义由下面表 1 可见，DS18B20 温度转换的时间比较长，而且分辨率越高，所需要的温度数据转换时间越长。因此，在实际应用中要将分辨率和转换时间

12、权衡考虑。高速暂存的第、字节保留未用，表现为全逻辑。第字节读出前面所有字节的 CRC 码，可用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。当 DS18B20 接收到温度转换命令后，开始启动转换。转换完成后的温度值就以16 位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第、字节。单片机可以通过单线接口读出该数据，读数据时低位在先，高位在后，数据格式以 0.0625 LSB 形式表示。当符号位时，表示测得的温度值为正值，可以直接将二进制位转换为十进制；当符号位时，表示测得的温度值为负值，要先将补码变成原码，再计算十进制数值。表 2 是一部分温度值对应的二进制温度数据。R0R1000101119101

13、112分 辨 率 /位 温 度 最 大 转 向 时 间 /ms93.75187.5375750.表 1 DS18B20 温度转换时间表DS18B20 完成温度转换后，就把测得的温度值与 RAM 中的 TH、T 字节内容作比较。若TH 或 TTL ，则将该器件内的报警标志位置位，并对主机发出的报警搜索命令作出响应。因此，可用多只 DS18B20 同时测量温度并进行报警搜索。在 64 位 ROM 的最高有效字节中存储有循环冗余检验码（CRC） 。主机ROM 的前 56 位来计算 CRC 值，并和存入 DS18B20 的 CRC 值作比较，以判断主机收到的 ROM 数据是否正确。DS18B20 的测温原理是这这样的,器件中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器 1；高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器的脉冲输浙江机电职业技术学院毕业设计说明书7入。器件中还有一个计数门，当计数门打开时，DS18