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1、. 编号#毕业论文题 目数字温度计的设计学生姓名学 号系 部电子工程系专 业应用电子技术班 级指导教师顾问教师二九年六月.摘要随着时代的进步和发展,单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研等各个领域,已经成为一种比较成熟的技术。本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计,从硬件和软件两方面介绍了51单片机温度控制系统的设计, 对硬件原理图和程序框图作了简洁的描述。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,其输出温度采用数字显示,该设计的控制器使用单片机AT89S51,测温传感器使用DS18B20,用3位共阳极LED数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确达
2、到以上要求。关键词：单片机,数字控制,温度计,DS18B20,AT89S51.AbstractWith the era of progress and development, SCM technology has become popular we live, work, research, in all fields, has become a relatively mature technology. This paper will introduce a single-chip microcomputer-based control of the digital thermometer
3、, from both hardware and software on SCM AT89S51 temperature control system design, hardware and procedures schematic diagram of a concise description. The design presented by the digital thermometer with the traditional thermometer, compared to the reading convenience, a wide range of temperature m
4、easurement, accurate temperature measurement, digital output temperature revealed that the use of SCM AT89S51 controller design, the use of temperature sensors DS18B20, with a total of three anode to the LED digital serial transmission of data, temperature, can accurately achieve the above requireme
5、nts. Key words: microcontroller, digital control, thermometer, DS18B20, AT89S51.目 录摘要IABSTRACTII第一章引言11.1 研究背景11.2 温度采集器的发展现状11.3 研究的基本内容21.4 研究中拟解决的主要问题2第二章系统硬件设计32.1 数字温度计电路设计总体设计32.2 主控制器模块42.3测温模块5温度传感器DS18B20内部结构52.3.2 温度传感器DS18B20引脚排列9温度传感器DS18B20的使用方法92.3.4 DS18B20与单片机的接口电路102.4 显示模块10第三章系统软件
6、设计113.1温度传感器 DS18B20时序11复位时序11读时序113.1.3 DS18B20的写时序113.2 应用软件设计流程图12主程序流程图123.2.2 读出温度子程序流程图133.2.3 温度转换命令子程序流程图133.2.4 计算温度子程序流程图143.2.5 显示数据刷新子程序流程图153.3 系统主要程序153.3.1 系统初始化程序153.3.2 系统主程序163.3.3 复位DS18B20程序163.3.4 读DS18B20程序173.3.5 写DS18B20程序17第四章系统的焊接与调试19第五章总结20致谢21参考文献22附录23.第一章引言随着人们生活水平的不断提
7、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数字单片机技术入手,一切向着数字化控制,智能化控制方向发展。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,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,该设计控制器使用单片机AT89S51,测温传感器使用DS18B20,用3位共阳极LED数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到以上要求。1.1 研究背景测温技术发展到现代,已经和人类的生活与
8、工作分不开了。家电产业,无论是黑色家电还是白色家电都与温控技术有千丝万缕的关联,温控技术的发展在很大程度上影响着家电产品在功能和性能上的提高。黑色家电中的彩色电视机在使用过程中产生的温升,一直制约着人们对屏幕大、体积小、重量轻的要求,也制约着彩色电视机的使用寿命。温升控制是彩电发展面临的一系列问题中的一个,无论在设计和生产环节中都有很多问题需要解决,有时甚至需要一些基础学科的突破。在白色家电领域更是升温、降温与温控的关系,在自动洗衣机、微波炉中需要的是加热升温与控制,而在电冰箱、空调器中却是制冷降温与控制在白色家电产品电冰箱、空调器的竞争中,技术含量最高的竞争、实质性最强的领域就是制冷降温与其
9、控制技术的升级和进一步精化。在使人目不暇接、品种繁多的各类小家电中也大多与电热温控有关,如电饭锅、电烤箱、电热水器、电暖气、医疗电热器具等等。单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛,在很多的电子产品中也用到了温度采集。随着温度采集器应用范围的日益广泛和多样,各种适用于不同场合的温度采集器应运而生。1.2 温度采集器的发展现状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。传感器应用极其广泛,目前已经研制出多种新型传感器。温度传感器
10、的发温度传感器使用范围广,数量多,居各种传感器之首,其发展大致经历了以下3个阶段：1) 传统的分立式温度传感器含敏感元件和热电偶传感器,主要是能够进行非电量和电量之间转换。2) 模拟集成温度传感器/控制器。集成传感器是采用硅半导体集成工艺制成的,因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。3) 智能温度传感器。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术ATE_的结晶。智能温度传感器内部包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器或寄存器和接口电路。本文详细地介绍了一种以单片机AT89S51 和数字温度传感器DS12B20 为核心的温度采集器的设计方案；能采集并能显示当前温度,其输出温度采用数字显示
11、,其各项功能的实现由单片机控制系统来完成。该数据采集器硬、软件设计台理,运行安全可靠,而且耗电省、性价比高。1.3 研究的基本内容本设计是测温电路,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后,就可以用单片机进行数据的处理,在显示电路上,将被测温度显示出来。温度是非电量模拟信号,数字显示温度就必须将这一非电量信号转换成电量电压或电流,然后将模拟电信号经A/D转换器转换成数字信号,最后经数码管显示温度值。1.4 研究中拟解决的主要问题硬件部分设计包括：测温电路、显示电路、传感器电路及测温电路与单片机的接口、显示电路与单片机的接口等组成的。.第二章 系统硬件设计2
12、.1 数字温度计电路设计总体设计数字温度计电路设计总体设计方框图如图2.1所示,控制器采用单片机AT89S51,温度传感器采用DS18B20,用3位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。其硬件系统由3个模块组成：主控制器、测温电路和显示电路。主控制器LED显 示温 度 传 感 器单片机复位时钟振荡报警点按键调整图2.1 数字温度计总体设计框图系统电路设计原理如图2.2所示。图2.2 数字温度计系统原理图2.2 主控制器模块单片机采用的是AT89S51,AT89S51是美国ATMEL公司生产的低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内含4k Bytes ISP的可反复擦写1000次的Flash只
13、读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元,功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。其特性如下：1. 兼容MCS-51指令系统。2. 4k可反复擦写1000次ISP Flash ROM。3. 32个双向I/O口。4. 4.5-5.5V工作电压。5. 2个16位可编程定时/计数器。6. 时钟频率0-33MHz。7. 全双工UART串行中断口线。8. 128x8bit内部RAM。9. 2个外部中断源。10. 低功耗空闲和
14、省电模式。11. 中断唤醒省电模式。12.3级加密位。13. 看门狗WDT电路。14.软件设置空闲和省电功能。15. 灵活的ISP字节和分页编程。16. 双数据寄存器指针。AT89S51提供以下标准功能：4K字节Flash闪速存储器,128字节内部RAM,32个I/0口线,看门狗WDT,两个数据指针,两个16位定时/计数器,一个5向量两级中断结构,一个全双工串行通信口,片内振荡器及时钟电路。同时,AT89S51可降至0Hz的静态逻辑操作,并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作,但允许RAM,定时/计数器,串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容,但振荡器停止
15、工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。该系统是以AT89S51 单片机为核心,在开始运行它时先通过数字传感器DS18B20 把测得的模拟温度转换为串行数字信号单片机送入AT89S5l中,单片机把信号传入数码管,从而在显示器上显示实际的温度。其中89S51的引脚X1和X2接外部时钟电路,RESET接复位电路。P3.7口作为DS18B20的数据输入引脚。P1.0P1.7作为显示电路数码管的管段显示数据输出口,P2.0P2.3为分别作为4个数码管的片选信号。2.3测温模块2.3.1温度传感器DS18B20内部结构DS18B20采用3脚PR35封装或8脚SOIC封装,其内部结构框图如图2.3所示。C 64 位ROM 和 单 线 接 口高速缓存存储器与控制逻辑温度传感器高温触发器TH低温触发器TL配置
