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1、太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书引 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，能够独立工作的温度检测和显示系统正在逐步应用于诸多领域。传统的温度检测以热电偶和热电阻为温度敏感元件。然热电偶和热电阻的成本低，但他们测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，需要比较多的外部硬件支持，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。与传统的温度计相比,基于DS18B20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。选用AT89C2051型单片机作为主控制器件，DS18B20作为测温传感器，通过4位共阳极LED数码管串口传送数据，实现温度显示。通过D
2、S18B20直接读取被测温度值，进行数据转换，该器件的物理化学性能稳定，线性度较好，在-10+85C范围内,精度为0.5C。该器件可直接向单片机传输数字信号，便于单片机处理及控制。另外，该温度计还能直接采用测温器件测量温度，从而简化数据传输与处理过程。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、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术。对于温度的测量方法与装置的研究就凸显得非常重要。由单片机与温度传感器构成的测温系统可广泛应用于很多领域。 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
3、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，该设计控制器使用单片机AT89C2051，测温传感器使用DS18B20，用4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。DS18B20数字温度传感器是单总线器件与51单片机组成的测温系统，具有线路简单、体积小等特点，而且在一根通信线上，可以挂接多个DS18B20，因此可以构成多点温度测控系统。关键词：单片机，数字控制，温度计，温度传感器 Abstract With the progress and development of era, microcontroller
4、technology has become popular in our life, in the work, the scientific research and various fields, has become a relatively mature technology. The temperature measurement method and device of the highlights is very important. Posed by the single chip temperature sensor and temperature measurement sy
5、stem can be widely applied in many fields. This article introduces a microcomputer-based control of digital thermometers; both hardware and software introduced Temperature Control system design, hardware schematics and made a brief description of the block diagram. The design presented in digital th
6、ermometer with a traditional thermometer, compared with reading convenience, a wide range of temperature measurement, temperature measurement accuracy, the output of the temperature digital display, the design of the controller using microcontroller AT89C2051, temperature sensor uses DS18B20, with 4
7、 LED digital tubes anode spaces to serial transmission of data, to achieve temperature display, accurate to the above requirements. DS18B20 single-bus digital temperature sensor is composed of 51 single-chip device with temperature measurement system is simple, small size and other characteristics,
8、but also a communication line, you can mount multiple DS18B20, it can constitute a multi-point temperature control system. Keywords: microcontroller, digital control, thermometer目 录第1章 绪 论11.1 温度计的介绍及发展史11.2 单片机的介绍21.2.1 单片机的发展历史31.2.2 单片机的发展趋势41.2.3 单片机的组成及特点61.2.4 单片机的分类61.2.5 单片机的应用71.3 选题的目的和意义8
9、1.3.1 选题的目的81.3.2 选题的意义81.4 小结9第2章 数字温度计的设计方案102.1 设计方案的确立及论证102.1.1 温度传感器DS18B20的选择102.1.2 单片机AT89C2051的选择102.2 小结11第3章 系统硬件电路的设计123.1 主控制器123.1.1 AT89C2051介绍123.1.2 DS18B20介绍163.2 DS18B20与单片机接口电路的设计243.3 LED显示电路的设计253.3.1 显示电路253.3.2 LED数码管介绍253.4 小结31第4章 系统程序的设计324.1 程序设计内容324.1.1 主程序324.1.2 读出温度
10、子程序334.1.3 温度转换命令子程序334.1.4 计算温度子程序344.1.5 显示数据刷新子程序344.1.6 温度数据的计算处理方法354.2 汇编源程序364.2.1 DS18B20的各条ROM操作命令364.2.2 编写程序设计源程序384.3 小结38第5章 调试及性能分析395.1 keil c51集成开发环境简介395.1.1 Keil C51集成开发环境介绍395.1.2 Keil C51 的开发过程395.2 性能分析435.3 小结44参考文献：45附录46附录一：设计总电路图46附录二：数字温度计设计PCB图47附录三：参考资料48致 谢55v太原理工大学阳泉学院毕
11、业设计说明书第1章 绪 论1.1 温度计的介绍及发展史温度计是测温仪器的总称。根据所用测温物质的不同和测温范围的不同，有煤油温度计、酒精温度计、水银温度计、气体温度计、电阻温度计、温差电偶温度计、辐射温度计和光测温度计等。 最早的温度计是在1593年由意大利科学家伽利略(15641642)发明的。他的第一只温度计是一根一端敞口的玻璃管，另一端带有核桃大的玻璃泡。使用时先给玻璃泡加热，然后把玻璃管插入水中。随着温度的变化，玻璃管中的水面就会上下移动，根据移动的多少就可以判定温度的变化和温度的高低。这种温度计，受外界大气压强等环境因素的影响较大，所以测量误差大。 伽利略发明的第一个温度计，后来伽利
12、略的学生和其他科学家，在这个基础上反复改进，如把玻璃管倒过来，把液体放在管内，把玻璃管封闭等。比较突出的是法国人布利奥在1659年制造的温度计，他把玻璃泡的体积缩小，并把测温物质改为水银，这样的温度计已具备了现在温度计的雏形。以后荷兰人华伦海特在1709年利用酒精，在1714年又利用水银作为测量物质，制造了更精确的温度计。他观察了水的沸腾温度、水和冰混合时的温度、盐水和冰混合时的温度；经过反复实验与核准，最后把一定浓度的盐水凝固时的温度定为0，把纯水凝固时的温度定为32，把标准大气压下水沸腾的温度定为212，用代表华氏温度，这就是华氏温度计。 在华氏温度计出现的同时，法国人列缪尔(168317
13、57)也设计制造了一种温度计。他认为水银的膨胀系数太小，不宜做测温物质。他专心研究用酒精作为测温物质的优点。他反复实践发现，含有1/5水的酒精，在水的结冰温度和沸腾温度之间，其体积的膨胀是从1000个体积单位增大到1080个体积单位。因此他把冰点和沸点之间分成80份，定为自己温度计的温度分度，这就是列氏温度计。 华氏温度计制成后又经过30多年，瑞典人摄尔修斯于1742年改进了华伦海特温度计的刻度，他把水的沸点定为零度，把水的冰点定为100度。后来他的同事施勒默尔把两个温度点的数值又倒过来，就成了现在的百分温度，即摄氏温度，用表示。华氏温度与摄氏温度的关系为 9/5+32，或59(-32)。 现
14、在英、美国家多用华氏温度，德国多用列氏温度，而世界科技界和工农业生产中，以及我国、法国等大多数国家则多用摄氏温度。 随着科学技术的发展和现代工业技术的需要，测温技术也不断地改进和提高。由于测温范围越来越广，根据不同的要求，又制造出不同需要的测温仪器。下面介绍几种。 气体温度计多用氢气或氦气作测温物质，因为氢气和氦气的液化温度很低，接近于绝对零度，故它的测温范围很广。这种温度计精确度很高，多用于精密测量。 电阻温度计分为金属电阻温度计和半导体电阻温度计，都是根据电阻值随温度的变化这一特性制成的。金属温度计主要有用铂、金、铜、镍等纯金属的及铑铁、磷青铜合金的；半导体温度计主要用碳、锗等。电阻温度计
15、使用方便可靠，已广泛应用。它的测量范围为-260至600左右。 温差电偶温度计是一种工业上广泛应用的测温仪器。利用温差电现象制成。两种不同的金属丝焊接在一起形成工作端，另两端与测量仪表连接，形成电路。把工作端放在被测温度处，工作端与自由端温度不同时，就会出现电动势，因而有电流通过回路。通过电学量的测量，利用已知处的温度，就可以测定另一处的温度。这种温度计多用铜康铜、铁康铜、镍铭康铜、金钴铜、铂铑等组成。它适用于温差较大的两种物质之间，多用于高温和低浊测量。有的温差电偶能测量高达3000的高温，有的能测接近绝对零度的低温。 高温温度计是指专门用来测量500以上的温度的温度计，有光测温度计、比色温度计和辐射温度计。高温温度计的原理和构造都比较复杂，这里不再讨
