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1、西安航空职业技术学院毕 业 设 计（论 文）论文题目：数字显示温度计所属系部： 指导老师： 职 称： 学生姓名： 班级、学号： 专 业： 西安航空职业技术学院制2012年 12月 15日西安航空职业技术学院 毕业设计（论文）任务书题目：数字显示温度计任务与要求：使用数码管显示实时温度，可以手动调节校正温度，使用单片机实现A/D转换和显示控制。该数字温度计的测量范围为-55128，显示分辨率为12位，误差0.5 利用温度传感器DS18B20测量某一点环境温度。时间 2012 年 10 月 15 日至 2012 年 12 月 15 日 共 8 周所属系部： 电子工程系学生姓名： 学 号：专业： 指
2、导单位或教研室： 指导教师： 职 称：西安航空职业技术学院制2012年 12 月 15日毕业设计(论文)进度计划表日 期工 作 内 容执 行 情 况指导教师签 字2012.10.15至2012.10.29熟悉课题和相关资料查阅已完成2012.10.30至2012.11.11总体设计方案确定已完成2012.11.12至 2012.11.17系统硬件设计已完成2012.11.18至-2012.11.24系统软件设计已完成 2012.11.25至-2012.12.1进行程序编写已完成2012.12.2至2012.12.9程序调试及电路仿真已完成2012.12.10至2012.12.15整理.撰写论文
3、，准备答辩已完成教师对进度计划实施情况总评签名 年 月 日本表作评定学生平时成绩的依据之一。数字显示温度计【摘要】本文介绍一种基于AT89C51单片机的一种温度测量及控制电路,该电路采用DS18B20作为温度监测元件，测量范围-55+128，使用LED模块显示，可以手动调节校正温度。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单片机功能和应用等。关键词：温度测量；AT89C51；DS18B20 【Abstract】The introduction of a cost-based AT89C51 MCU a temperatur measurem
4、ent circuits, the circuits used DS18B20 high-precision temperatur sensor, measuring scope -55+128,can set the warning limitation, the use of seven segments LED that can be display the current temperature. The paper focuses on providing a software and hardware system components circuit, introduced th
5、e theory of DS18B20, the founctions and applications of AT89C51 .Key words:Temperatur measurement；DS18B20；AT89C51目录1 引言71.1研究背景71.2研究现状72 总体设计方案82.1设计思路82.2总体设计框图82.3所用主要元器件93 硬件设计103.1 单片机的选择103.1.1 AT89C51单片机的主要特性103.1.2 引脚功能及管脚电压113.2 温度传感器的选择133.2.1 DS18B20的主要特性133.2.2 DS18B20的实物图143.2.3 DS18B20
6、使用中注意事项144电路及原理图154.1温度检测电路164.2复位电路164.3 时钟电路174.4温度控制电路184.5显示电路184.6 主电路原理图194.7数字显示温度计的工作原理195 软件设计205.1概述215.2 主程序模块216 仿真216.1 Proteus介绍226.2 Proteus功能227调试22结束语23参考文献19附录 A25附录 B261 引言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，人们在生产过程中会越来越关注精密而实用的仪器，能够独立工作的温度检测和显示系统应用于诸多领域。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
7、作、科研、生活等提供更好更方便快捷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。1.1研究背景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。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。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，测温精确，
8、数字显示，适用范围宽等特点，主要用于对测温比较准确的场所或科研实验室使用，可广泛用于工业控温系统、温度计、消费产品以及其它温度测控系统。目前，该产品已在温控系统中得到了广泛使用。因此本设计就尝试通过编程与芯片的结合来解决传统数字温度计的弊端，设计出新型数字温度计。1.2研究现状温度传感器的发展现状：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）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
9、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传感器、信号处理器、存储器（或寄存器）和接口电路。2 总体设计方案2.1设计思路本设计是一个基于单片机AT89C51的数字显示温度计和温度传感DS18B20的设计，用来测量环境温度，测量范围为-55128，显示分辨率为12位，误差0.5.整个设计系统主要包括硬件电路的设计和系统软件的设计。硬件电路主要包括主控制器，测温电路和显示电路等。主控制器采用单片机AT89C51，温度传感器采用美国DALLAS半导体公司生产的DS18B20来实现环境温度的采集和A/D转换，同时因其输出为数字形式，
10、且为串行输出，这就方便了单片机进行数据处理，但同时也对编程提出了更高的要求。单片机把采集到的温度进行相应的转换后，显示电路采用LED显示器以动态扫描法直读显示。系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，写入温度子程序等。2.2总体设计框图本系统采用单片机作为微控制器，由复位电路，时钟电路，控制电路，温度检测电路，温度数字显示五大模块组成，复位电路与时钟电路构成单片机最小系统，温度检测电路主要检测周围环境的温度，然后再由LED显示器显示出来。通过控制电路来手动调节温度的高低。如图2.1所示。单片机用AT89C51、温度传感器用DS18B20，采用12MHZ晶振，电源采用5V。该电路经过设计分析、绘
11、图、仿真调试、制板、焊接等工作后数字显示温度计成形。采用数字温度芯片DS18B20测量温度，输出信号全数字化。便于单片机处理及控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。且该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，此元件线形较好。在0100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度。DS18B20的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS18B20和微控制器AT89C51构成的温度测量装置,它直接输出温度的数字信号,可直接与计算机连接。这样,测温系统的结构就比较简单,体积也不大。采用51单片机控制，软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制，而且体积小，硬件实现简单，
12、安装方便。主控制单元温度数字显示复位电路时钟电路温度检测电路控制电路图2.1 总体设计框图2.3所用主要元器件单片机AT89C51一个，温度传感器DS18B20一个，12MHz晶振一个，LED显示屏一个，电源一个，排阻一个，按钮开关三个，电阻电容及导线若干等。3 硬件设计3.1 单片机的选择AT89C51作为温度测试系统设计的核心器件。该器件是INTEL公司生产的MCS一5l系列单片机中的基础产品，采是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存
13、储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89S51单片机在电子行业中有着广泛的应用。单片机小系统的电路图如图3.1所示。图3.1 单片机小系统电路3.1.1 AT89C51单片机的主要特性（1）兼容MCS-51指令系统，4K字节可编程闪烁存储器；（2）8k可反复擦写(大于1000次）Flash ROM；（3）寿命为1000次写/擦周期，数据保留时间可10年以上；（4）全静态工作模式：0Hz-33Hz；（5）三级程序存储器锁定；（6）128*8位内部RAM，32可编程I/O线；（7）两个16位定时器/计数器，6个中断源；（8）全双工串行UART
14、通道，低功耗的闲置和掉电模式；（9）低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能；(10）有PDIP、PQFP、TQFP及PLCC等几种封装形式，以适应不同产品的需求。3.1.2 引脚功能及管脚电压AT89C51为8位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的89C52相同。如图3.2所示。图3.2 AT89C51引脚图（1）P0口P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据
