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1、工程系毕业设计论文题 目单片机的数字温度计控制 专业名称学生姓名指导教师毕业时间2014年6月基于单片机的数字温度计设计摘 要本文设计了一款以单片机AT89S52作为控制器，用温度传感器DS18B20作为温度采集器，由LED数码管作为显示器件的数字温度计，该数字温度计能够测出-55+125之间的温度，文中详细介绍了AT89S52单片机和DS18B20数字温度传感器芯片的选取、单片机与温度传感器接口电路及单片机与LED数码管接口电路的设计，采集和数据传以及实现温度信息输的软件编程实现的方法，通过调试运行，所设计的数字温度计能达到相关设计要求。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
2、温度测量，有广泛的应用前景。关键词 AT89S52单片机,数字温度计,DS18B20传感器芯片DESIGN OF DIGITAL THERMOMETERBASED ON AT89S52ABSTRACTIn this paper, A microcontroller AT89S52 is designed as a controller .as the temperature with a temperature sensor DS18B20 collector ,as the LED digital display digital thermometer , digital thermomet
3、er that can measure between -55125 temperature .The paper details the AT89S52 microcontroller and DS18B20 digital temperature sensor chip select, the microcontroller and the temperature sensor interface circuit and microcontroller and LED digital tube interface circuit design, and implement the temp
4、erature information collection and data transfer software programming approach by commissioning , digital thermometer designed to meet the relevant design requirements. The system is simple and strong interference capability, suitable for harsh environments spot temperature measurement, a wide range
5、 of applications.KEYWORDS AT89S52Microcontroller, Temperature measurement system, DS18B20 sensorword文档 可自由复制编辑 目 录第一章 绪 论11.1 选题的背景和意义11.2 数字温度计的概述11.3 设计思路21.4 设计要求21.5 系统说明及使用说明2第二章 设计方案论证和系统的整体设计42.1 设计方案论证4 2.1.1 设计方案一42.1.2 设计方案二42.1.3 设计方案三42.2 系统整体设计方框图5第三章 系统主要器件选择63.1 AT89S52单片机内部结构63.2 温度传
6、感器DSl8B20简介93.2.1 DSl8B20性能特点93.2.2 引脚排列与功能103.2.3 DSl8B20温度测量原理图103.2.4 运用告警信号113.2.5 单总线(single一bus)技术113.2.6 DS18B20的特性123.3 显示器件LED数码管13第四章 硬件设计144.1 系统硬件设计144.2 主板电路144.3 显示电路154.4 DS18B20与单片机接口电路164.5 总电路图17第五章 系统软件设计185.1 主程序185.2 读出温度子程序流程图195.3 温度转换命令子程序205.4 计算温度子程序205.5 显示数据刷新子程序21第六章 调试及
7、性能分析236.1 软件调试236.2 系统调试236.3 数据检测236.4 性能分析24结束语25致 谢26参考文献27附 录28word文档 可自由复制编辑第一章 绪 论1.1 选题的背景和意义 随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活提供更好的更方便的设施就需要从单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。温度测量在物理实验、医疗卫生、食品生产等领域，尤其在热学试验（如：物体的比热容、汽化热、热功当量、压强温度系数等教学实验）中，有
8、特别重要的意义。现在所使用的温度计通常都是精度为1和0.1的水银、煤油或酒精温度计。这些温度计的刻度间隔通常都很密，不容易准确分辨，读数困难，而且他们的热容量还比较大，达到热平衡所需的时间较长，因此很难读准，并且使用非常不方便。本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确等优点，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用。 目前温度计的发展很快，从原始的玻璃管温度计发展到了现在的热电阻温度计、热电偶温度计、数字温度计、电子温度计等等，温度计中传感器是它的重要组成部分，它的精度、灵敏度基本决定了温度计的精度、测量范围、控制范围和用途等
9、。传感器应用极其广泛，目前已经研制出多种新型传感器。但是，作为应用系统设计人员需要根据系统要求选用适宜的传感器，并与自己设计的系统连接起来，从而构成性能优良的监控系统。1.2 数字温度计的概述 随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现能够独立工作的温度检测和显示系统应用于诸多领域。传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件。热敏电阻的成本低，但需后续信号处理电路，而且可靠性相对较差，测温准确度低，检测系统也有一定的误差。与传统的温度计相比，这里设计的数字温度计具有读数方便，测温范围广，测温精确，数字显示，适用范围宽等特点。选用AT89C2051型单片机作为主控制器件，DSl8B20作为测
10、温传感器通过4位共阳极LED数码管串口传送数据，实现温度显示。通过DSl8B20直接读取被测温度值，进行数据转换，该器件的物理化学性能稳定，线性度较好，在-55+125最大线性偏差小于05。该器件可直接向单片机传输数字信号，便于单片机处理及控制。另外，该温度计还能直接采用测温器件测量温度，从而简化数据传输与处理过程。1.3 设计思路大多单片机接口输入的信号是数字信号，或有带AD转换的高端单片机也可以输入模拟信号。由单片机获取非电信号的温度信息，必须通过温度传感器。传统的温度测量多以热敏电阻作为温度传感器。但是，热敏电阻的可靠性较差、测量温度精度低，而且还需经AD转换成数字信号后才能由单片机进行
11、处理。因此，使用数字温度传感器可简化硬件设计、方便单片机读取数据、节约成本。设计单片机数字温度计需要考虑以下3个方面： 1)温度传感器芯片的选择； 2)单片机和温度传感器的接口电路设计； 3)控制温度传感器实现温度信息采集以及数据传输的软件。1.4 设计要求本次设计的数字显示温度计，需满足以下设计要求：1）用LED数码管或LED显示温度值；2）温度测量范围：-55-+125；3）温度精度：0.5； 4）温度显示分辨：0.1。1.5 系统说明及使用说明本装置的功能是对温度进行实时监测与控制，有温度传感器DS18B20对温度进行采样和转换成数字信号送入单片机，并与设定的报警温度上、下限值进行比较，
12、信息通过LED显示出来。如果实时温度超过上下限值，一方面由LED显示信息，并发出报警声；另一方面自动控制继电器接通或者断开，从而控制加热源的开与断，达到对温度进行实时控制的目的。在这次的设计中用的开发工具是PROTUES，由于该开发工具稳定，而且操作方便，故选择了此开发工具。打开keil，输入所编写的源程序并对程序进行编译，在软件的帮助下检查其中的错误并进行反复修改，直到编译正确后运行，确保没有错误以后对正确的源程序进行保存，保存时给其命名，以便将来载入程序时容易找到。本系统具有较强的实用价值，使用时，只要将其放在需要测量的地方接通电源就可以了，并且可以根据季节来设定不同的报警温度，设置时可以
13、通过按键来实现：K1为设定值加减方式选择键；K2为TH值设定键；K3为TL值设定键；K4为确定键。当超过报警最高的温度时，会自动报警并接通散热系统，相反，当低于最低温度时，会接通加热系统并报警。实时温度可以在LED上显示，使用时，可以将LED接在随时都可以看见的地方，便于随时掌握实时温度。第二章 设计方案论证和系统的整体设计2.1 设计方案论证2.1.1 设计方案一利用LM35温度感应器在温度变化时转化成电压的等比例变换，然后通过数码显示管以数字的显示显示出来。此电路图的核心元件是利用ICL7107来完成功能的转换，ICL7107是一块应用非常广泛的集成电路。它包含3 1/2位数字A/D转换器
14、，可直接驱动LED数码管，内部设有参考电压、独立模拟开关、逻辑控制、显示驱动、自动调零功能等。制作时，数字显示用的数码管为共阳型，2K可调电阻最好选用多圈电阻，分压电阻选用误差较小的金属膜电阻，其它器件选用正品即可。该电路稍加改造，还可演变出很多电路，如数显电流表、数显温度计等. 静默电流温度关系。硬件电路复杂，软件调试复杂，制作成本高，精度不高，不适合在高精度场合使用。2.1.2 设计方案二利用集成温度传感器AD590设计并制作了一款基于AT89C51的4位数码管显示的数字温度计，其电路简单，软硬件结构模块化，易于实现。该数字温度计利用AD590集成温度传感器及其接口电路完成温度的测量并转换
15、成模拟电压信号，经由模数转换器ADC0804转换成单片机能够处理的数字信号，然后送到单片机AT89C51中进行处理变换，最后将温度值显示在D4、D3、D2、D1共位七段码LED显示器上。系统以AT89C51单片机为控制核心，加上AD590测温电路、ADC模数转换电路、4位温度数据显示电路以及外围电源、时钟电路等组成。本设计和方案一一样采用模数转换。硬件电路复杂，软件调试复杂，制作成本高。故温度计不稳定精度不高，不适合在高精度场合使用。2.1.3 设计方案三在日常生活及工农业生产中经常要用到温度的检测及控制，传统的测温元件有热电偶和热电阻。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，需要比较多的外部硬件支持，硬件电路复杂，软件调试复杂，制作成本高。本数字温度计设计采用美国DALLAS半导体公司继DS182
