j基于单片机的数字温度计

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1、安阳师范学院本科学生毕业设计报告基于单片机的数字温度计作者 朱先浩 系（院）物理与电气工程学院专业 电气工程及其自动化 年级 2014级 学号 141103022 指导教师 孙志富 日期 2018.4.28 第 页基于单片机的数字温度计朱先浩（安阳师范学院 物理与电气工程学院，河南 安阳455000）摘 要：随着时代的进步和发展，供应链管理技术已成为一项相对成熟的技术，在我们的生活、工作、科研和各个领域都很受欢迎，本文主要介绍基于单片机温度测量系统的 STC89C52，一种温度测量系统的研制，详细说明了数字温度传感器的使用 DS18B20 重点介绍了单片机硬件连接传感器、软件编程和系统流程的各

2、个模块，为了对各部分电路进行透彻的分析，本次设计能够非常方便地实现温度的采集和显示，也可以随意设置上下警告温度，非常有用。并且还具有使用高精度、结垢电流、高灵敏度、小功率和低功耗等众多优点应用于我们的日常生活中，可作为热处理模块在测温行业及其它农业生产和辅助扩展系统中应用。 Ds18b20 和 STC89C52 具有更广泛的应用前景，能够实现最简单的温度传感系统，结构简单，抗干扰能力强，适合恶劣环境下的现场温度测量。设计了一种基于 STC89C52单片机的数字温度计，由DS18B20数字温度计传感器温度进行测量，由数码管动态显示，由语音播报本文包括总体设计方案，详细的硬件电路设计和软件设计实现

3、。关键词：单片机；数字温度计；温度传感器1 引言1.1 研究背景温度是反映物体冷热的物理量，在现实中，它是影响人们正常生活的重要数据。用单片机监测和控制科技的发展，希望人们能更准确地控制这一物理量。是近几年的一种新型测控方法，即温度测量与控制，而现当今在科技高速发展的情况下，本文还介绍了温度测量与控制，实践，并且对人们提出了新的要求。这个物理量的温度也应该是工业对象的一个重要部分，担心参数，特别是在严格的控制温度的工业，在这些地区，由于其高可靠性、高精度等功能得到了广泛的应用。随着现代信息技术的飞速发展和传统产业转型的逐步实现。温度检测与显示系统可以独立运行，已在许多领域得到应用。在正常情况的

4、温度相关测试中，热敏电阻被用作敏感元件。 低成本热敏电阻是一种后续的信号处理电路，它的可靠性比较差，测实的温度精度比较低，检测系统也存在相应的误差。 与常规温度计相比，这里设计的数字温度计具有广泛的阅读特性、温度测量、精确的测温、数字显示和广泛的覆盖范围。STC89C52 单片机作为主控装置，温度传感器 DSL8B20 并行传输数据，实现温度显示。由于数据转换是通过 DSL8B20 温度值直接读取的，因此该器件的物理和化学性能是稳定和线性的，最大线性偏差 of-55 125小于0.1 。 该装置能够将数字信号直接传送到单片机，易于处理和控制。 它还可用于直接测量温度，简化数据传输和处理。1.2

5、 研究目的及意义1.2.1 研究目的本项目的目的是以设计51系列单片机的核心的水室温度和体温测试。测温 range-55 125 ，使用热电阻传感器 (PT100)，stc89c52 对模数转换和温度计的最终测量和控制使用芯片是55c 到125c，并且它的准确性可能达到0.5 摄氏度。在温度控制过程中，当温度变化达到时，不改变诸如 KP、底座和 KD 等 PID 参数。 如果实际温度和指定的温度偏差较大，则必须更改这些参数的值。1.2.2 研究意义传统的温度计在许多领域都有局限性，应用受到限制。 很长一段时间，大多数温度计使用固体和液体热膨胀原理，使传统温度计，它们具有传统的扩展温度计性能单一

6、，寿命短，可靠性低，容量大，精度低，并有一定的局限性和缺点。因为发明了数字温度计，所以解决了以上的那些问题，数字温度计加大了温度计的使用范围，并且，具有一定的实时性，以及准确性和一定的高效率。科技与新材料的发现除了这个新的数字温度计和电子温度计外，温度计还有广泛的应用，比如热电偶温度计的原理，它的温度相对简单，具有各种准确度和速度。 本文设计了温度报警测温系统，在测温中，采用传统的温度计，它是一种精确的测量，可将温度输出专用于数字管或 LCD 显示屏。1.3 研究现状温度是一个重要的物理量，其检测方法有各种常用的电阻器、热电和石英共振类型，这些都是根据其物理参数变化原理 (电阻值、热电势等)

7、引起的温度变化而产生的。在测量技术的不断发展中，新的检测原理和技术开发应用的多样性在实用性上取得了长足的进步。 新一代的温度传感元件始终是产生和完善的。随着计算机和电子技术的飞速发展，随着传感器的精度的提高，数字温度计的应用越来越广泛，对数字温度计的研究也非常成熟，使用的方法也多种多样。温度传感器是较先进的 ds18b20，与目前最常用的芯片相比，美国公司生产的是单线性温度传感器芯片，但它改善了以往常用温度传感器的缺点和 ds18b20 得到的温度信号的主要优点是，它可以直接转换为所需的数字信号在单片机 3，而不是温度传感器，它是可能只存储产生的温度信号，需要专门安装一个信号转换芯片来实现模拟

8、转换。 由于每个 DS18B20 都有自己的识别码，所以可以在总线上添加多个 DS18B20 块，因此 DS18B20 非常适合于一套多工位温度测量系统。同时，单片机的优势在于它的功能十分强大、体积也很小，具有很好的可靠性、价格也比较适中，由一大批科研人员、工控、智能仪器仪表、先进技术等家电 整个领域的应用。 基于单片机的电子电路的设计简单，实现功能很容易。当下，市面上大部分的的数字温度计基本上都以单片机为核心来开发的。2 数字温度计的方案论证2.1 设计实现的目标（1）测温基本范围-55125。（2）测温精度误差小于或等于0.5。（3）LED数码直读显示。（4）实现语音播报。（5）可以任意设

9、定温度的上下限报警功能。2.2 设计方案论证与比较2.2.1.显示电路方案方案一：采用数码管动态显示使用7段 LED 数字管，在指示器上使用动态显示方法，该方法显示的内容相对丰富，价格不高。方案二：采用LCD液晶显示1602使用液晶显示器结合上述原因，使用方案二、1602液晶显示电路。2.2.2 测温电路方案方案一：采用模拟温度传感器测温由于本设计是一种温度测量电路，因此可以使用热敏电阻或类似器件上的温度效应，在温度变化时采用实测电压或电流采集、a/d 转换、单片机数据处理，可在显示电路中使用，温度显示可以测量，这个设计 a/d 转换电路，温度传感电路很麻烦。方案二：采用数字温度传感器因为要顾

10、忌到温度传感器在单片机电路设计中的应用，大多数传感器的使用都很容易思考，所以在温度传感器的选择可以是Ds18b20，它的有点早在于温度值上的测量很方便、很容易，读取和转换很方便，最重要的是十分符合本设计要求。通过相关的研究表示，应该采用方案二，它的有点在于其简单的电路，软件设计也不是很复杂。2.3 系统总体方案通过比较以上的方案，主控模块、显示模块、组合主题使其可分为温度恢复模块和报警模块，如图1所示：驱动显示报警电路看门狗 MCU DS18B20温度数据采集图1 系统总体设计框图3 数字温度计的硬件电路设计3.1 控制电路3.1.1 MCU简介SCM 是整个控制部分的核心。 系统选择了宏碁8

11、位 STC89C52 单片机作为系统控制中心，考虑到了经济和会议的需求。STC89C52 是一家低功耗的宏晶公司生产、高性能的 CMOS8-bit 单片机、芯片可编程闪存4k 字节程序存储器、宏碁高密度、非易失性存储技术生产 包括标准8051指令系统和使用 PIN 兼容性设置的设备，允许您在线编辑闪存 (ISP) 也 使用单一芯片可以与传统的方法和8位微处理器，强大的 stc89c52 SCM 可以提供许多经济高效的应用。管脚图如下图2所示。图2 STC89C52管脚图在本系统中，STC89C52单片机内部的功能单元已经能够满足系统设计需要，不需要系统扩展。STC89C52具有以下的特点:(1

12、) 8031 CPU 和 MCS-51 兼容(2) 寿命: 1000 写/擦周期(3) 4 k 字节可编程闪存(4) 所有静态工作: 0-24 兆赫(5) 3 级程序内存安全锁(6) 128 * 8 位内 RAM(7) 32 可编程 i/o 线(8) 2 16 位定时器/计数器(9) 6 中断源(10) 可编程串行通道(11) 怠速功耗低，断电模式(12) 片内振荡器和时钟STC89C52RC 微控制器还有一个看门狗内部外设。 在工业控制/汽车/航天等可靠的系统中，通常会向狗介绍 控制单片机/CPU 程序，长时间不正常操作系统，以防止异常系统受到干扰。 单片机/cpu 被认为处于不健康状态，单

13、片机/cpu 被迫重置，而不需要在指定时间访问看门狗/cpu。 允许系统从一开始就重新启动用户程序。 微机 STC89C52RC 集成系统看门狗电路。3.1.2 最小系统模块单片机芯片必须有额外的电路，不能完成数据的处理和控制功能，以使单片机芯片形成一个功能系统来实现功能。 由 stc89c52 芯片和附加电路组成的最小系统被用作数据处理和控制模块。 如果 P0 端口用作 1602年 LCD 的数据传输端口，则 P2 端口用作1602指令、时钟和读/写控制的控制，Ds18b20 总线接口 p 3.3 密钥扫描接口 P1 端口 控件接口启用。P 1.4 报警控制接口。其电路连接图3如下：图3数据

14、处理及控制模块3.2 温度传感电路设计3.2.1 DS18B20简介Ds18b20 可以编程的分辨率为9到12位的0.5 c。 可选配小包装，多种电压应用。 用户集分辨率设置和警报温度存储在 EPROM 中，并在关闭电源后保存。如图4所示，温度传感器的针脚 DS18B20。图4 DS18B20TO92封装温度传感器Pin 功能说明:VDD: 在使用可选电源脚、3至5.5 伏电源电压范围和寄生电源时，pin 必须接地。DQ: 数据输入/输出脚。 排电极开，正常高电平。接地: 用于电源。3.2.2 温度传感器与单片机的连接温度传感器的单总线 (1 线) 连接到单片机的 p 2.0 和 p 2.0，

15、这是一个高地址线 A8。 P2 端口是8位双向 i/o，具有内部拉电阻，输出缓冲电平可以驱动 (吸收或吸收) 四 TTL 逻辑门。 在该端口上写 1 ，并用内部拉杆电阻器拔下端口。 这可以用作输入端口。 这是因为里面有一个拉力阻力。 当 pin 被外部信号拉出时，电流输出。 访问外部程序内存或16位外部数据存储 MOVX 当执行 DPTR 指令时，这表示P2端口发送高8位地址数据。 假如需要要访问8位外部数据存储区，可以运行 MOVX RI 指令。 P2 端口的内容是特殊函数寄存器 (SFR) 区域中 R2 寄存器的内容，在整个访问的同时不会改变。在闪存编程和程序验证期间，P2端口还接收到高地址和其他控制信号。图6显示了dsl8820与SCM之间的接口电路。图6 DS18B20和单片机的接口连接3.2.3 复位信号及外部复位电路单片机是一个 max813 看门狗的电路，饲料的信号输入，即单片机，一个清晰的0看门狗设备时，每次建立一个程序，以提供一个犬