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1、 本科毕业（设计）论文题 目 基于单片机的数字温度计设计 学 院 电子信息工程 专 业 通信工程 学生姓名 xx 学 号 xx 年级 2010级 指导教师 xx 职称 高级工程师二一三 年 十二 月 二十 日xx学院学士学位论文（设计）基于单片机的数字温度计设计 专 业：通信工程 学 号：xx 学 生：xx 指导教师：xx 三号黑体加粗摘要：在我们的日常生活和生产过程中，常需要检测及控制温度，温度是生产过程和科学实验中经常遇到的重要参数之一。温度控制在生产过程起到相当重要的作用。温度测量是温度控制的基础，技术已经趋向简单和成熟。在设计中选用AT89S51型单片机作为主控制器件，选用DS18B2
2、0温度传感器作为测温电子元件，通过LCD1602液晶显示屏传送数据，实现温度显示。设计的内容主要分为两部分，一是对系统硬件部分的设计，包括温度采集电路、显示电路和报警电路；二是对系统软件部分的设计，应用C语言实现温度的采集与显示。通过DS18B20直接读取被测温度值，送入单片机进行数据处理，之后进行输出显示。该设计可实现多点温度采集、声音报警、报警上下限设置、温度显示、串口下载等功能。关键词：温度；AT89S51；DS18B20Design of digital thermometer based on single chip Specialty：Communication Engineeri
3、ng Student Number：xxStudent：xx Supervisor： Abstract：In our daily life and production process, we often need to measure and control temperature. Temperature is one of the most frequently encountered parameters in production process and scientific experiments . Thus, the temperature detection and cont
4、rol are definitely vital in the forementioned or any other similar processions. As the basis of the temperature control ,the temperature measurement technology has now become simple and mature. In this design, AT89S51 single-chip is chosen as the center control and DS18B20 temperature sensor perform
5、s the temperature measurement with LCD1602 liquid crystal display to realize data transfer and values display.The main part of this design consists of two aspects. One of them is the design of the hardware of the system, including the temperature gathering electric circuit, the display circuit and t
6、he alarm circuit.The other aspect is the design of the software of the system, which includes the realization of the data collection and temperature display by the use of C language. Measured temperature value can be directly read through the DS18B20 and the data will be transferred into the single-
7、chip. Afterwards, the single-chip will output and display the data. The design is able to achieve multi-point temperature acquisition, sound alarm, alarm limit setting, temperature display, and serial downloading,etc.Key words：Temperature；AT89S51；DS18B2053 xx学院学士学位论文（设计）目 录1 绪论11.1 课题的背景及目的11.2 国内外现
8、状22 系统方案设计42.1 设计的研究方法及内容42.2 测温电路方案42.2 显示电路方案52.3 系统的总体设计方案53 硬件设计63.1 硬件电路开发工具63.2 单片机AT89S5163.2.1 AT89S51芯片简介63.2.2 AT89S51的特性及引脚功能63.2.3 复位电路的设计93.2.4 晶振电路的设计103.2.5 单片机最小系统的设计103.3 温度传感器DS18B20123.3.1 芯片简介123.3.2 DS18B20的外形和内部结构123.3.3 DS18B20的工作时序153.3.4 DS18B20的各个ROM命令173.4 测温电路的设计183.5 报警电
9、路的设计183.6 显示电路设计193.6.1 LCD1602简介193.6.2 显示电路的设计213.7 MAX232简介213.8 RS-232接口简介233.8.1 RS-232接口的电平转换233.8.2 RS-232总线接口标准233.9串口电路的设计254 系统软件设计264.1 开发工具264.2 软件设计264.2.1 主程序模块264.2.2 读温度子程序274.2.3 报警子程序285 Proteus仿真305.1 Proteus简介305.2 Proteus操作简介305.3 Proteus测温仿真316 硬件的制作及系统调试336.1 硬件制作过程336.2 系统调试3
10、36.3 遇到的问题及解决方法346.4 结果分析347 结论36附录137附录238附录351附录452附录553参考文献54致谢55xx学院学士学位论文（设计）1 绪论1.1 课题的背景及目的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仪器和显示系统应用于诸多领域。环境温度一直是生物能否适宜生存的一个重要因素，而人们对环境温度的感知也从单纯的凭身体感官的感受发展到用各种温度计来对环境温度进行准确的测量。在工业生产中温度是常用的被控参数，而采用单片机来对这些被控参数进行控制已成为当今的主流。传统的温度采集方法不仅费时费力，而且精度差，单片机的出现使得温度的采集和数
11、据的处理问题能够得到很好的解决。传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件。热敏电阻成本低，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。近年来，在温度检测技术领域，多种新的检测原理与技术的开发应用已取得了重大的进展。新一代温度检测元件正在不断出现和完善。与传统的温度计相比，这个设计完成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。单片机自1976年由Intel公司推出MCS-48开始，迄今已有三十多年了。单片机具有集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等一系列优点。单片机又称单片微控器，它不是完成某一个逻辑功
12、能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。单片机的应用已经渗透到电力、冶金、化工、建材、机械、食品、石油等各个行业。单片机数字温度计的核心是目前应用极为广泛的51系列单片机，配置了外围设备，构成了一个可编程可报警的单片机多路数字温度计，具有体积小，可靠性高，功能强等特点,不仅能满足所需要求而且还有很多功能可供开发，有着广泛的应用领域。20世纪80年代中期以后，Intel公司以专利转让的形式把8051内核技术转让给许多半导体芯片生产厂家，如PHILIPS、ATMEL、ANALOG、DEVICES、DALLAS等。这些厂家生产的芯片是MCS-51系列的兼容产品，准确地说是与MCS-51指令系
13、统兼容的单片机。MCS-51系列及80C51单片机有多种品种。它们的引脚及指令系统相互兼容，主要在内部结构上有些区别。目前使用的MCS-51系列单片机及其兼容产品通常分成以下几类：基本型、增强型、低功耗型、专用型、超8位型和片内闪烁存储器型。其中ATMEL公司的标准型AT89单片机因为其与MCS-51的完全兼容性、优良的工作性能、使用的灵活性以及较高的性能价格比，成为AT89系列单片机的主流机型，在嵌入式控制系统中获得广泛应用。DS18B20是DALLAS公司生产的单总线数字温度传感器芯片，内部集成模/数转换器件，可以把模拟温度信号直接转换成串行的数字信号提供给单片机进行处理。DS18B20的
14、封装形式为3引脚TO-92的小体积封装，可以测量的温度范围为55125，它的测温分辨率可以达到0.0625，A/D转换精度为可编程的912位精度，被测温度用16位补码方式串行输出。DS18B20支持35.5V的电压范围，其工作电源既可由寄生电源方式产生，也可在远端引入。多个DS18B20可以并联到三根或两根线上，诸多DS18B20与单片机通信只需一根端口线就能够进行通信，较少占用微处理器的端口，可广泛运用于民用、工业、军事等诸多领域的温度测量及大型设备、测控系统、控制仪器当中。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，利用DSl8B20作为测温传感器通过LCD1602并行传送数据，实现温度显示。大大提高了系统的抗干扰性。使用十分灵活和方便。课题的设计目的：（1）巩固、加深和扩大单片机应用的知识面，提高综合及灵活运用所学知识解决实际设计问题的能力。（2）学习DS18B20数字温度传感器的测温原理，提高运用所学专业知识进行独立思考和综合分析、解决实际问题的能力。（3）通过对课题设计方案的分析、选择、比较，熟悉单片机的系统开发、研制的过程、软硬件设计的方法、内容及步骤。（4）学会用Autium designer进行电路原理图和PCB图的绘制。（5）学习用Proteus仿真软件进行电路设计和
