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1、 XXXXXXXX学院毕业设计说明书(论文)作 者:学 号：系：电子工程与光电技术系专 业:电子信息工程题 目:数字温度计研究与设计讲师 指导者： (姓 名) (专业技术职务)讲师评阅者： (姓 名) (专业技术职务)2015 年 6 月毕业设计说明书（论文）中文摘要 传统温度计是以指针或水银显示，其发展空间受到精确度低、稳定性差，误差大，测量时间长的压制。而采用集成芯片的数字温度计克服了以上难题，同时具备了便于携带、体积小等特性。根据不同的温度采集元件，产生了精度不同的具有不同测温范围的的多规格温度计。本文介绍了一款数字温度计，以P89V51RD2为主控制器，传感器DS18B20作为温度采集
2、芯片， AMPIRE128X64液晶屏为显示器。采用Proteus制作仿真电路图，Keil设计程序编码，联调得出仿真结果。系统的测量温度范围是-10100，温度值精确到小数点后1位。该系统具有结构简单、扩展性性强、适用范围广等特点。关键词 温度计 P89V51RD2 DS18B20 AMPIRE128X64毕业设计说明书（论文）外文摘要Title Research and Design of Digital Thermometer AbstractTraditional thermometer pointer or mercury thermometer, according to its d
3、evelopment space of low precision, poor stability, large error, long-term measurements of suppression. Digital thermometer uses the integrated chip to overcome the above problems. Its major features are small volume, and conveniently portable. According to the different temperature acquisition devic
4、e, more specifications thermometer of the different accuracy or temperature measurement range is produced.This paper introduces a portable digital thermometer, with P89V51RD2 as the main controller, sensor DS18B20 as a temperature acquisition chip, ampire128x64 LCD screen to display. Using Proteus s
5、imulation circuit diagram, Keil design program coding, alignment simulation results are obtained.Measurement of the temperature range of the system is -10 100 , the temperature value is accurate to 1 decimal places. This system has the simple structure, strong expansibility, widely application etc.K
6、eywords Thermometer P89V51RD2 DS18B20 AMPIRE128X64 本科毕业设计说明书（论文） 第 页 共 页 目 次1 引言111 课题的背景112 数字温度计的发展趋势和特征113 课题研究内容及要求214 章节内容安排32 方案的选择421 主控芯片的选择422 温度传感器的选择523 显示屏的选择624 报警器的选择63 系统硬件设计731 最小系统732 温度采集电路933 显示电路1034 报警电路134 软件电路的设计1441 总体软件设计流程1442 DS18B20子程序设计1643 液晶显示模块2244 报警子程序285仿真结果与调试30结
7、论34致 谢35参 考 文 献36 本科毕业设计说明书（论文） 第 4 页 共 37 页 1 引言11 课题的背景温度作为7个基本单位之一，是用来表示物体冷热程度的物理量。由于物体随温度变化会产生相应的特性变化，而温度的测量仅且只能利用相关特性进行间接测量。温度的国际单位是开尔文，而其他经常使用的温标有华氏度、摄氏度等。人类的日常的生活、生产与温度是紧密连接的，温度计也就应运而生。16世纪末，早期的温度计就诞生了。第一支温度计是利用热胀冷缩的原理的制作的，但是受制于压强等环境因素，测量结果很不稳定。但这是人类历史中里程碑的进步。此后，其他科学家在伽利略的基础上反复尝试、改进，先后制出了华氏温度
8、计、列士温度计和该良版华氏温度计（摄氏温度）。现今，英美等国家主要使用华氏温度、列氏温度在德国使用较多，摄氏温度广泛用于大部分科技研发和工农业生产中。在科技日新月异当代，不同规模的集成芯片大量涌现，引发了关于温度计的革命。数字温度计（DTM），是以数字化技术为基础的测量方式，将温度的相对变化由连续变为离散的数字信号，同时能够实现时时显示的智能仪表。在数字化时代的今天，对仪器仪表的要求更高，不仅要求多功能，操作灵活方便，此外，其可扩展性、集成度还有精确性等性能指标也成为衡量标准。市场的需求反作用与生产，温度计迎来了新世纪。12 数字温度计的发展趋势和特征诚然，现代科学技术迎来了飞速发展的新时代，
9、科学发现、技术突破和综合学科的创新交叉融合的出现进一步发展，科技成果在经济社会发展中的广泛应用，对精准性和正确度要求的各种信息参数现代社会有几何级的增长，数字温度计也就应运而生。数字温度计的发展在一定程度上取决于温度控制系统。虽然温度控制系统在国内的产业中已经非常广泛地应用了，但由于外国在这一领域技术比较先进，国内的发展水平与之仍有不小的差距。精密的温控器产品以“点”控制和基于常规PID控制器为主，不能适应高智能化，自适应控制仪器，国内技术还不成熟。随着中国加入世界贸易组织后，在政府和企业的高度重视下，相关的企业资源重组，建立了一批批研发中心开拓创新，给仪器仪表行业带来个革新。此外，主流数字温
10、度计的质量是由微处理器和温度传感器决定的，便于携带的低成本的微处理器和高精度、效率的温度传感器在其中占着举足轻重的作用。在经历了传统的分立式温度传感器、模拟集成温度传感器和智能集成温度传感器是三个阶段后，智能集成性温度传感器能适用于大部分微控制器并且输出数据。数字温度计顺应时代发展的趋势，经历了从最初的热胀冷缩式温度计到水银式温度计再到现今流行的数字温度计，越来越方便，克服了克服了水银温度计读数困难、容易破碎产生环境污染，简易电子温度计测量精度差等缺点；具有功能完善、性能稳定、体积小、重量轻、功耗低、价格低等特点 1。同时，由于数字温度传感器能直接输出数字化的温度数据，可以很方便的与各种单片机
11、连接，省去了调理电路，电路简单，稳定可靠，精度也较好，因此利用数字式温度传感器取代旧式的温度传感器是必然的趋势2。此外，数字温度计一般用电池供电，适用于日常生活的各种场合，在一些存在爆炸性气体等等的特殊环境下，任然可以相对安全可靠的读取温度值，与水银温度计相比，从根本上解决了水银破损可能带来的危害。尽管随着时代的潮流，数字温度计发展迅速，但不可避免的数字温度计任然存在一些问题，主要体现在如下2个方面：（1）高精度数字温度计的稳定性是由传感器和仪表两部分的性能决定的，情况比较复杂，存在的问题也比较多，是造成目前高精度数字温度计实际使用效果较差的主要原因3。（2）用常规的测量方法测量, 检测精度要
12、求较高时, 调理电路复杂, 使系统的稳定性很难得到保证, 且成本较高，而复杂结构带来的功耗与体积问题, 阻碍了便携式高精度测温仪的发展应用4。13 课题研究内容及要求1.3.1 课题研究内容本课题要求设计一款便于携带的数字式温度计，便于携带要求硬件结构简单、功耗小，数字温度计则要求有能直观读取温度值的显示器，所以选择一款低功耗的单片机芯片显得尤为重要，同时温度传感器DS18B20是符合本课题要求的一款单总线芯片，当然，作为基础器件的显示器也是极为重要的。在确定了系统所需要的芯片（P89V51RD2、DS18B20和AMPIRE128X64）后，根据“自顶向下”和“模块化”的原则，再设计之初，先
13、设计的是显示模块，如果先设计温度采集模块，那么系统将无法验证温度是否读取正确，而显示模块可以向单片机输入固定的字符来检测正确性，之后设计的就是温度采集模块，最后加入了报警模块。本课题研究的主要是温度采集模块采集温度经处理转换为数字信号发送到单片机，单片机处理后分别转发给显示模块和报警模块这一过程的实现。1.3.2 功能要求本课题研究的重点是以单片机为主控制器，DS18B20为温度采集器件，AMPIRE128X64为显示器件的便携式数字温度控制系统。设计目标如下：(1)技术指标：1) 温度计测温范围-10-100；2) 精度：0.1；3) 温度值显示到小数点后1位；(2)扩展内容： 可考虑将温度
14、上下限值、当前温度同时显示.14 章节内容安排本论文从软件和硬件2个方面介绍了数字温度计的设计过程，本论文共5个部分：第一章为选题的背景。简要讲述了课题背景，国内外的发展与数字温度计的优势和发展趋势，以及主要任务和要达到的目标。第二章是方案的论证。将数字温度计分为4个模块，比较论证几种典型的芯片，从中选取的合适的芯片。第三章详细介绍了硬件电路设计，包括主控芯片、采温芯片和显示屏的功能和优势。第四章讲述了结合硬件的软件设计，对程序流程图进行简单介绍，程序编码的注意事项与工作原理。第五章讲述了仿真结果并作了简要分析说明。2 方案的选择本课题的实现方法是通过温度采集系统将采集的温度经过处理转换为数字信号发送到单片机，单片机经处理判断分别发送信号到显示模块和报警模块。这就涉及到4个核心芯片的选取（如图2.1），本章节讲述了的选取的芯片及选取的理由。本课题的实现方案是以P89V51RD2为主控芯片、DS18B20为温度采集芯片、AMPIRE128X64是显示器件和蜂鸣器报警芯片。：图2.1 硬件设计框图21 主控芯片的选择2.1.1 ATMEL公司的AT89C52微处理器 AT89C52
