数字温度计报警系统(附加完整代码)

数字温度计报警系统(附加完整代码)
数字温度计报警系统(附加完整代码)

1.绪论

目前,单片机已经在测控领域中获得了广泛的应用,它除了可以测量电信以外,还可以用于温度、湿度等非电信号的测量,能独立工作的单片机温度检测、温度控制系统已经广泛应用很多领域。

单片机是一种特殊的计算机,它是在一块半导体的芯片上集成了CPU,存储器,RAM,ROM,及输入与输出接口电路,这种芯片称为:单片机。由于单片机的集成度高,功能强,通用性好,特别是它具有体积小,重量轻,能耗低,价格便宜,可靠性高,抗干扰能力强和使用方便的优点,使它迅速的得到了推广应用,目前已成为测量控制系统中的优选机种和新电子产品中的关键部件。单片机已不仅仅局限于小系统的概念,现已广泛应用于家用电器,机电产品,办公自动化用品,机器人,儿童玩具,航天器等领域。

本次课程设计,就是用单片机实现温度控制,传统的温度检测大多以热敏电阻为温度传感器,但热敏电阻的可靠性差,测量温度准确率低,而且必须经过专门的接口电路转换成数字信号才能由单片机进行处理。本次采用DS18B20数字温度传感器来实现基于51单片机的数字温度计的设计。

传统的温度计有反应速度慢、读数麻烦、测量精度不高、误差大等缺点而下面利用集成温度传感器AD590设计并制作了一款基于AT89C51的4位数码管显示的数字温度计,其电路简单,软硬件结构模块化,易于实现。

该数字温度计利用AD590集成温度传感器及其接口电路完成温度的测量并转换成模拟电压信号,经由模数转换器ADC0804转换成单片机能够处理的数字信号,然后送到单片机AT89C51中进行处理变换,最后将温度值显示在D4、D3、D2、D1共4位七段码LED显示器上。系统以AT89C51单片机为控制核心,加上AD590测温电路、ADC模数转换电路、4位温度数据显示电路以及外围电源、时钟电路等组成。

2.设计任务及要求

2.1 设计任务

现代社会生活中,多功能的数字温度计可以给我们的生活带来很大的方便;支持“一线总线”接口的温度传感器简化了数字温度计的设计,降低了成本;以美国MAXIM/DALLAS半导体公司的单总线温度传感器DS18B20为核心,以ATMEL公司的AT89S52为控制器设计的DS18B20温度控制器结构简单、测温准确、具有一定控制功能的智能温度控制器。

此次课程设计,就是用单片机[1]实现温度控制,传统的温度检测大多以热敏电阻为温度传感器,但热敏电阻的可靠性差,测量温度准确率低,而且必须经过专门的接口电路转换成数字信号才能由单片机进行处理。本次采用DS18B20数字温度传感器来实现基于51单片机的数字温度计的设计。

该数字温度计将外界的模拟信号转换成单片机能够处理的数字信号,然后送到单片机AT89C51中进行处理变换,最后将温度值显示在D6 ,D5,D4、D3、D2、D1共8位七段码LED显示器上。系统以AT89C51单片机为控制核心,加上 6位温度数据显示电路以及外围电源、时钟电路等组成。

2.2 设计要求

设计一个基于单片机的DS18B20数字温度计。课程设计要求:

(1)5V供电;

(2)温度采集采用DS18B20;

(3)6位LED显示;

(4)4个按键,分别是显示当前温度,显示报警温度,报警温度加一,报警温度减一;

(5)当温度达到报警温度值时,蜂鸣器进行报警;

(6)设计温度控制器原理图;

(7)学习用PROTEL画出该原理图;

设计和绘制软件流程图,用C语言进行程序编写;焊接硬件电路,进行调试。

3.总体设计方案及器件分析

3.1 设计总体方案

提及到温度的检测,我们首先会考虑传统的测温元件有热电偶和热电阻,而热电偶和热电阻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,硬件电路复杂,软件调试也复杂,制作成本高。

因此,本数字温度计设计采用智能温度传感器DS18B20作为检测元件,测温范围为-55°C至+125°C,最大分辨率可达0.0625°C。DS18B20可以直接读出被测量的温度值,而采用三线制与单片机相连,减少了外部的硬件电路,具有低成本和易使用的特点。

按照系统设计功能的要求,确定系统由三个模块组成:主控制器STC89C51,温度传感器DS18B20,驱动显示电路,报警电路,复位电路以及按键输入电路。总体电路框如下图3.1所示:

图3.1 总体电路框图

3.2 单片机AT89S52

由于已经学过单片机课程,这里对该单片机只作简单介绍。

AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash,使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超

有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能:

8k字节Flash,256字节RAM, 32 位I/O 口线,看门狗定时器,2 个数据指针,三个16 位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。另外,AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU 停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。8 位微控制器 8K 字节在系统可编程 Flash AT89S52

3.3 温度传感器DS18B20

DALLAS 最新单线数字温度传感器DS18B20是一种新型的“一线器件”,其体积更小、更适用于多种场合、且适用电压更宽、更经济。DALLAS 半导体公司的数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。温度测量范围为-55~+125 摄氏度,可编程为9位~12 位转换精度,测温分辨率可达0.0625摄氏度,分辨率设定参数以及用户设定的报警温度存储在EEPROM 中,掉电后依然保存。被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出;其工作电源既可以在远端引入,也可以采用寄生电源方式产生;多个DS18B20可以并联到3 根或2 根线上,CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20 通信,占用微处理器的端口较少,可节省大量的引线和逻辑电路。因此用它来组成一个测温系统,具有线路简单,在一根通信线,可以挂很多这样的数字温度计,十分方便。

DS18B20 的性能特点如下:

1.独特的单线接口方式,DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可

实现微处理器与DS18B20的双向通讯

2.DS18B20支持多点组网功能,多个DS18B20可以并联在唯一的三线上,实现

组网多点测温

3.DS18B20在使用中不需要任何外围元件,全部传感元件及转换电路集成在

形如一只三极管的集成电路内

4.适应电压范围更宽,电压范围:3.0~

5.5V,在寄生电源方式下可由数据线供电

5.温范围-55℃~+125℃,在-10~+85℃时精度为±0.5℃

6.零待机功耗

7.可编程的分辨率为9~12位,对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、

0.125℃和0.0625℃,可实现高精度测温

以上特点使DS18B20非常适用与多点、远距离温度检测系统。

DS18B20内部结构主要由四部分组成:64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列、各种封装形式如图3.2所示,DQ 为数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下,也可以向器件提供电源;GND为地信号;VDD为可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时,此引脚必须接地。其电路图 3.3所示.。

图 3.2 外部封装形式

图3.3传感器电路图

3.3.1 DS18B20注意事项

DS18B20 虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点,但在实际应用中也应注意以下几方面的问题:

1.DS18B20 从测温结束到将温度值转换成数字量需要一定的转换时间,这是

必须保证的,不然会出现转换错误的现象,使温度输出总是显示85。

2.在实际使用中发现,应使电源电压保持在5V 左右,若电源电压过低,会使

所测得的温度精度降低。

3.效果。在使用PL/M、C等高级语言进行的硬件开销需要相对复杂的软件进行

补偿.

3.3.2 DS18B20 内部结

图为DS1820的内部框图,它主要包括寄生电源、温度传感器、64位激光ROM 单线接口、存放中间数据的高速暂存器(内含便笺式RAM),用于存储用户设定的温度上下限值的TH和TL触发器存储与控制逻辑、8位循环冗余校验码(CRC)发生器等七部分。

DS18B20采用3脚PR-35 封装或8脚SOIC封装,其内部结构框图如图 3.4所示

图 3.4 DS18B20内部结构框图

64 b 闪速ROM

的结构如下:

MSB

LSB

MSB

LSB

MSB

LSB

开始8位是产品类型的编号,接着是每个器件的惟一的序号,共有48 位,最后8位是前面56 位的CRC 检验码,这也是多个DS18B20 可以采用一线进行通信的原因。温度报警触发器TH 和TL ,可通过软件写入户报警上下限。主机操作ROM 的命令有五种,如表3.1所列

表3.1

DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存RAM 和一个非易失性的

可电擦除的EERAM 。高速暂存RAM 的结构为8字节的存储器,结构如图3.5所示。

便笺是存储器(上电状态)

Byte 0

Byte 1

Byte 2Byte 3

Byte 4Byte 5

Byte 6Byte 7Byte 8

图 3.5 高速暂存RAM 结构图

指 令 说 明

读ROM (33H ) 读DS1820的序列号

匹配ROM (55H ) 继读完64位序列号的一个命令,跳过ROM (CCH ) 此命令执行后的存储器操作将搜ROM (F0H ) 识别总线上各器件的编码,为操报警搜索(ECH )

仅温度越限的器件对此命令作

前2个字节包含测得的温度信息,第3和第4字节TH 和TL 的拷贝,是易失的,每次上电复位时被刷新。第5个字节,为配置寄存器,它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。

LSB

MSB

当DS18B20接收到温度转换命令后,开始启动转换。转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第1,2

字节。单片机可通过单线接口读到该数据,读取时低位在前,高位在后,数据格式以0.062 5 ℃/LSB 形式表示。温度值格式如下:

MSB

LSB

MSB

LSB

这是12位转化后得到的12位数据,存储在18B20的两个8比特的RAM 中,二进制中的前面5位是符号位,如果测得的温度大于0,这5位为0,只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度;如果温度小于0,这5位为1,测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度。图中,S 表示位。对应的温度计算:当符号位S=0时,表示测得的温度植为正值,直接将二进制位转换为十进制;当S=1时,表示测得的温度植为负值,先将补码变换为原码,再计算十进制值。例如+125℃的数字输出为07D0H ,+25.0625℃的数字输出为0191H ,-25.0625℃的数字输出为FF6FH ,-55℃的数字输出为FC90H 。

DS18B20温度传感器主要用于对温度进行测量,数据可用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供,并以0.0625℃/LSB 形式表示。表3.2是部分温度值对应的二进制温度表示数据。

表3.2 部分温度值

DS18B20完成温度转换后,就把测得的温度值与RAM中的TH、TL字节内容作比较,若T>TH或T

在64位ROM的最高有效字节中存储有循环冗余校验码(CRC)。主机根据ROM的前 56位来计算CRC值,并和存入DS18B20中的CRC值做比较,以判断主机收到的ROM数据是否正确。

3.3.3 DS18B20测温原理

DS18B20的测温原理如图3.6所示,图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1,高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变,所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入,图中还隐含着计数门,当计数门打开时,DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数,进而完成温度测量.计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定,每次测量前,首先将-55 ℃所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中,减法计数器1和温度寄存器被预置在-55 ℃所对应的一个基数值。

减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数,当减法计数器1的预置值减到0时温度寄存器的值将加1,减法计数器 1的预置将重新被装入,减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数,如此循环直到减法计数器2计数到0时,停止温度寄存器值的累加,此时温度寄存器中的数值即为所测温图2中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性其输出用,于修正减法计数器的预置值,只要计数门仍未关闭就重复上述过程,直至温度寄存器值达到被测温度值,这就是DS18B20的测温原理。

另外,由于DS18B20单线通信功能是分时完成的,他有严格的时隙概念,因此读写时序很重要。系统对DS18B20的各种操作必须按协议进行。操作协议为:初始化DS18B20(发复位脉冲)→发ROM功能命令→发存储器操作命令→处理数据。

图3.6 DS18B20测温原理图

在正常测温情况下,DS1820的测温分辨力为0.5℃,可采用下述方法获得高分辨率的温度测量结果:首先用DS1820提供的读暂存器指令(BEH)读出以0.5℃为分辨率的温度测量结果,然后切去测量结果中的最低有效位(LSB),得到所测实际温度的整数部分Tz,然后再用BEH指令取计数器1的计数剩余值Cs和每度计数值CD。考虑到DS1820测量温度的整数部分以0.25℃、0.75℃为进位界限的关系,实际温度Ts可用下式计算:

(+

-

=Tz

℃)

Ts

-

Cs

CD

CD

25

.0)/

4.数字温度计的硬件设计

温度计电路设计原理图如附录一所示,控制器使用单片机AT89S52,温度计传感器使用DS18B20,用液晶实现温度显示。

本温度计大体分三个工作过程。首先,由DS18B20温度传感器芯片测量当前的温度,并将结果送入单片机。然后,通过AT89S52单片机芯片对送来的测量温度读数进行计算和转换,井将此结果送入液晶显示模块。最后,数码管显示温度数据。由图1可看到,本电路主要由DS18820温度传感器芯片、数码管显示模块和AT89S52单片机芯片组成。其中,DS18B20温度传感器芯片采用“一线制”与单片机相连,它独立地完成温度测量以及将温度测量结果送到单片机的工作。

4.1 主控制器

单片机AT89S52具有低电压供电和小体积等特点,两个端口刚好满足电路系统的设计需要,很合适携手特式产品的使用。主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤:初始化、ROM操作指令、存储器操作指令。必须先启动DS18B20开始转换,再读出温度转换值。

4.2 显示电路

显示电路采用6个数码管显示

4.3 温度检测电路

DS18B20 最大的特点是单总线数据传输方式,DS18B20 的数据I/O 均由同一条线来完成。DS18B20 的电源供电方式有2 种: 外部供电方式和寄生电源方式。工作于寄生电源方式时, VDD 和GND 均接地, 他在需要远程温度探测和空间受限的场合特别有用, 原理是当1 W ire 总线的信号线DQ 为高电平时, 窃取信号能量给DS18B20 供电, 同时一部分能量给内部电容充电, 当DQ为低电平时释放能量为DS18B20 供电。但寄生电源方式需要强上拉电路, 软件控制变得复杂(特别是在完成温度转换和拷贝数据到E2PROM 时) , 同时芯片的性能也有所降低。因此, 在条件允许的场合, 尽量采用外供电方式。无论是内部寄生电源还是外部供电,I/O口线要接5KΩ左右的上拉电。在这里采用前者方式供电。DS18B20与芯片连接电路如图 4.1所示:

图 4.1 DS18B20与单片机的连接

外部电源供电方式是DS18B20最佳的工作方式,工作稳定可靠,抗干扰能力强,而且电路也比较简单,可以开发出稳定可靠的多点温度监控系统。站长推荐大家在开发中使用外部电源供电方式,毕竟比寄生电源方式只多接一根VCC引线。在外接电源方式下,可以充分发挥DS18B20宽电源电压范围的优点,即使电源电压VCC 降到3V 时,依然能够保证温度量精度。

由于DS18B20 只有一根数据线,因此它和主机(单片机)通信是需要串行通信,而AT89S51 有两个串行端口,所以可以不用软件来模拟实现。经过单线接口访问DC18B20 必须遵循如下协议:初始化、ROM 操作命令、存储器操作命令和控制操作。要使传感器工作,一切处理均严格按照时序。

主机发送(Tx)--复位脉冲(最短为480μs 的低电平信号)。接着主机便释放此线并进入接收方式(Rx)。总线经过4.7K的上拉电阻被拉至高电平状态。在检测到I/O 引脚上的上升沿之后,DS18B20 等待15~60μs,并且接着发送脉冲(60~240μs 的低电平信号)。然后以存在复位脉冲表示DS18B20 已经准备好发送或接收,然后给出正确的ROM 命令和存储操作命令的数据。DS18B20 通过使用时间片来读出和写入数据,时间片用于处理数据位和进行何种指定操作的命令。它有写时间片和读时间片两种:

A 写时间片:当主机把数据线从逻辑高电平拉至逻辑低电平时,产生写

时间片。有两种类型的写时间片:写1 时间片和写0 时间片。所有时间

片必须有60 微秒的持续期,在各写周期之间必须有最短为1微秒的恢复

时间.

B 读时间片:从DS18B20 读数据时,使用读时间片。当主机把数据线从

逻辑高电平拉至逻辑低电平时产生读时间片。数据线在逻辑低电平必须

保持至少1 微秒;来自DS18B20 的输出数据在时间下降沿之后的15 微秒

内有效。为了读出从读时间片开始算起15微秒的状态,主机必须停止把

引脚驱动拉至低电平。在时间片结束时,I/O 引脚经过外部的上_鱯__9L_

€%拉电阻拉回高电平,所有读时间片的最短持续期为60 微秒,包括两个

读周期间至少1μs 的恢复时间。

一旦主机检测到DS18B20 的存在,它便可以发送一个器件ROM 操作命令。所有ROM 操作命令均为8位长。

所有的串行通讯,读写每一个bit 位数据都必须严格遵守器件的时序逻辑来编程,同时还必须遵守总线命令序列,对单总线的DS18B20 芯片来说,访问每个器件都要遵守下列命令序列:首先是初始化;其次执行ROM 命令;最后就是执行功能命令(ROM 命令和功能命令后面以表格形式给出)。如果出现序列混乱,则单总线器件不会响应主机。当然,搜索ROM命令和报警搜索命令,在执行两者中任何一条命令之后,要返回初始化。

基于单总线上的所有传输过程都是以初始化开始的,初始化过程由主机发出的复位脉冲和从机响应的应答脉冲组成。应答脉冲使主机知道,总线上有从机,且准备就绪。

在主机检测到应答脉冲后,就可以发出ROM 命令。这些命令与各个从机设备的唯一64 位ROM 代码相关。在主机发出ROM命令,以访问某个指定的DS18B20,接着就可以发出DS18B20支持的某个功能命令。这些命令允许主机写入或读出DS18B20便笺式RAM、启动温度转换。软件实现DS18B20的工作严格遵守单总线协议:

(1)主机首先发出一个复位脉冲,信号线上的DS18B20 器件被复位。

(2)接着主机发送ROM命令,程序开始读取单个在线的芯片ROM编码并保存在

单片机数据存储器中,把用到的DS18B20 的ROM 编码离线读出,最后用

一个二维数组保存ROM 编码,数据保存在X25043中。

(3)系统工作时,把读取了编码的DS18B20 挂在总线上。发温度转换命令,

再总线复位。

(4)然后就可以从刚才的二维数组匹配在线的温度传感器,随后发温度读取

命令就可以获得对应的度值了。

在主机初始化过程,主机通过拉低单总线至少480us,来产生复位脉冲。接着,主机释放总线,并进入接收模式。当总线被释放后,上拉电阻将单总线拉高。在单总线器件检测到上升沿后,延时15~60us,接着通过拉低总线60~240us,

以产生应答脉冲。

写时序均起始于主机拉低总线,产生写1 时序的方式:主机在拉低总线后,接着必须在15us之内释放总线。产生写0 时序的方式:在主机拉低总线后,只需在整个时序期间保持低电平即可(至少60us)。在写字节程序中的写一个bit 位的时候,没有按照通常的分别写0时序和写1 时序,而是把两者结合起来,当主机拉低总线后在15us 之内将要写的位c 给DO:如果c 是高电平满足15us 内释放总线的要求,如果c是低电平,则DO=c这条语句仍然是把总线拉在低电平,最后都通过延时58us 完成一个写时序(写时序0或写时序1)过程。

写时间时序:当主机把数据从逻辑高电平拉到逻辑低电平的时候,写时间隙开始。有两种写时间隙,写1 时间隙和写0 时间隙。所有写时间隙必须最少持续60μs,包括两个写周期至少1μs 的恢复时间。I/O线电平变低后,DS18B20 在一个15μs 到60μs 的窗口内对I/O 线采样。如果线上事高电平,就是写1,如果是低电平,就是写0。主机要生成一个写时间隙,必须把数据线拉到低电平然后释放,在写时间隙开始后的15μs 内允许数据线拉到高电平。主机要生成一个写0 时间隙,必须把数据线拉到低电平并保存60μs。

每个读时隙都由主机发起,至少拉低总线1us,在主机发起读时序之后,单总线器件才开始在总线上发送0 或1。所有读时序至少需要60us。

4.4 温度报警电路

本设计采软件处理报警,利用有源蜂鸣器进行报警输出,采用直流供电。当所测温度超过获低于所预设的温度时,数据口相应拉高电平,报警输出。(也可采用发光二级管报警电路,如过需要报警,则只需将相应位置1,当参数判断完毕后,再看报警模型单元ALARM 的内容是否与预设一样,如不一样,则发光报警)报警电路硬件连接见图 3.2。

图 4.2 蜂鸣器电路连接图

5.软件设计

整个系统的功能是由硬件电路配合软件来实现的,当硬件基本定型后,软件的功能也就基本定下来了。从软件的功能不同可分为两大类:一是监控软件(主程序),它是整个控制系统的核心,专门用来协调各执行模块和操作者的关系。二是执行软件(子程序),它是用来完成各种实质性的功能如测量、计算、显示、通讯等。每一个执行软件也就是一个小的功能执行模块。这里将各执行模块一一列出,并为每一个执行模块进行功能定义和接口定义。各执行模块规划好后,就可以规划监控程序了。首先要根据系统的总体功能选择一种最合适的监控程序结构,然后根据实时性的要求,合理地安排监控软件和各执行模块之间地调度关系。

5.1主程序模块

主程序需要调用4 个子程序,分别为数码管显示程序,温度测试及处理子程序,报警子程序,中断设定子程序。各模块程序功能如下:

1.数码管显示程序:向数码的显示送数,控制系统的显示部分。

2.温度测试及处理程序:对温度芯片送过来的数据进行处理,进行判断

和显示。

3.报警子程序:进行温度上下限判断及报警输出。

4.中断设定程序:实现设定上下限报警功能。

主程序流程见图5.2:

图 5.1 DS18B20初始化流程图 图 5.2主程序流程图

5.2 温度检测模块

DS18B20在单片机控制下分三个阶段: 1.18B20 初始化:初始化流程图见图5.1 2.读18B20时序:读DS18B20流程见图5.3: 3.写18B20时序:写18B20 流程见图5.4

图 5.3读DS18B20流程图 图 5.4写DS18B20流程图

5.3 报警模块

流程见图5.5

图 5.5 报警模块子程序流程图

总结

经过将近数日的单片机课程设计,终于完成了我的数字温度计的设计,虽然没有完全达到设计要求,但从心底里说,还是高兴的,在本次设计的过程中,我发现很多的问题,虽然以前还做过这样的设计但这次设计真的让我长进了很多,单片机课程设计重点就在于软件算法的设计,需要有很巧妙的程序算法,虽然以前写过几次程序,但我觉的写好一个程序并不是一件简单的事,举个例子,以前写的那几次,数据加减时,我用的都是BCD码,这一次,我全部用的都是16进制的数直接加减,显示处理时在用除法去删分,感觉效果比较好,有好多的东西,只有我们去试着做了,才能真正的掌握,只学习理论有些东西是很难理解的,更谈不上掌握。

从这次的课程设计中,我真真正正的意识到,在以后的学习中,要理论联系实际,把我们所学的理论知识用到实际当中,学习单机片机更是如此,程序只有在经常的写与读的过程中才能提高,这就是我在这次课程设计中的最大收获。

参考文献

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[4]彭伟. 单片机C语言程序设计实训100例. 电子工业出版社,2009

数字式温度计的设计毕业设计

摘要 随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也是不可否定的,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,要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手,一切向着数字化控制,智能化控制方向发展。 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X围广,测温准确,其输出温度采用数字显示,主要用于对测温比较准确的场所,或科研实验室使用,该高精度数字式温度计采用了由DALLAS公司生产的单线数字温度传感器DS18B20,它具有独特的单线总线接口方式。本毕业论文详细的介绍了单线数字温度传感器DS18B20的测量原理、特性以及在温度测量中的硬件和软件设计,该温度计具有接口简单、精度高、抗干扰能力强、工作稳定可靠等特点。 二、总体方案设计 1、数字温度计设计方案论证 2.1.1方案一 由于本设计是测温电路,可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应,在将随被测温度变化的电压或电流采集过来,进行A/D转换后,就可以用单片机进行数据的处理,在显示电路上,就可以将被测温度显示出来,这种设计需要用到A/D 转换电路,感温电路比较麻烦。 2.1.2 方案二 进而考虑到用温度传感器,在单片机电路设计中,大多都是使用传感器,所以这是非常容易想到的,所以可以采用一只温度传感器DS18B20,此传感器,可以很容易直接读取被测温度值,进行转换,就可以满足设计要求。

从以上两种方案,很容易看出,采用方案二,电路比较简单,软件设计也比较简单,故采用了方案二。 2.2方案二的总体设计框图 温度计电路设计总体设计方框图如图1所示,控制器采用单片机AT89S51,温度传感器采用DS18B20,用3位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。 2、硬件设计 1.1 工作原理及硬件框图 基于DS18B20的温度测量装置电路图如图1所示,包括单片机最小系统、温度传感器、和显示电路。温度传感器DS18B20将被测环境温度转化成带符号的数字信号(以十六位补码形式,占两个字节),单片机对接收到的数字信号进行标度变换,转换成实际的温度值并送数码管显示。DS18B20传感器可置于离装置150米以内的任何地方。STC89C51是整个电路装置的控制核心,STC89C51内带4K字节的FlashROM,用户程序存放在此。 图2 系统硬件框图 3、系统分析: 本设计主要的任务是单片机软件的设计,而软件中的核心在于单片机与集成温度传感器DS18B20接口程序的设计,另外一点便是对数码管扫描显示的理解与运用。由于DS18B20集成了温度数据采集、模数转换

数字温度计设计

数字温度计 摘要:温度计在实际生产和人们的生活中都有广泛应用。该设计是数字温度计,首先是对总体方案的选择和设计;然后通过控制LM35进行温度采集;将温度的变化转为电压的变化,其次设计电压电路,将变化的电压量通过放大系统转化为所需要的电压;再通过TC7107将模拟的电压转化为数字量后直接驱动数码管LED对实时温度进行动态显示。最后在Proteus仿真软件中构建了数字温度计仿真电路图,仿真结果表明:在温度变化时,可以通过电压的变化形式传递,最终通过3位十进制数显示出来。 关键词:温度计;电路设计;仿真

目录 1 设计任务与要求 (1) 2 方案设计与论证 (1) 3 单元电路的设计及仿真 (2) 3.1传感器 (2) 3.2放大系统 (2) 3.3 A/D转换器及数字显示 (4) 4 总电路设计及其仿真调试过程 (6) 4.1总电路设计 (6) 4.2仿真结果及其分析 (7) 5 结论与心得 (9) 6 参考文献 (11)

1 设计任务与要求 温度计是工农业生产及科学研究中最常用的测量仪表。本课题要求用中小规模集成芯片设计并制作一数字式温度计,即用数字显示被测温度。具体要求如下:(1)测量范围0~100度。 (2)测量精度0.1度。 (3)3位LED数码管显示。 掌握线性系统的根轨迹、时域和频域分析与计算方法; (2)掌握线性系统的超前、滞后、滞后-超前、一二阶最佳参数、PID等校正方法;(3)掌握MATLAB线性系统性能分析、校正设计与检验的基本方法。 2 方案设计与论证 数字温度计的原理是:通过控制传感器进行温度采集,将温度的变化转化为电压的变化;然后设计电压电路,将变化的电压通过放大系统转化为需要的电压;再通过A/D转换器将模拟的电压转换为数字量后驱动数码管对实时温度进行动态显示。 原理框图如图2-1所示: 传感器放大系统A/D转换显示 图2-1 数字温度计原理框图 由设计任务与要求可知道,本设计实验主要分为四个部分,即传感器、放大系统、模数转换器以及显示部分。经过分析,传感器可以选择对温度比较敏感的器件,做好是在某参数与温度成线性关系,比如用温敏晶体管构成的集成温度传感器或热敏电阻等;放大系统可以由集成运放组成或反相比例运算放大器;A/D转换器需要选择有LED 驱动显示功能的,而可供选择的参考元件有ICL7107,ICL7106,MC14433等;显示部分用3位LED数码管显示。 方案一:用一个热敏电阻,通过热敏电阻把温度转化为电压,再得到每一度热敏电

数字温度计的设计

数字温度计的设计 【摘要】 本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计,就是用单片机实现温度测量,传统的温度检测大多以热敏电阻为温度传感器,但热敏电阻的可靠性差,测量温度准确率低,而且必须经过专门的接口电路转换成数字信号才能由单片机进行处理。本次采用DS18B20数字温度传感器来实现基于AT89S52单片机的数字温度计的设计用LCD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,可以用于温度等非电信号的测量,主要用于对测温比较准确的场所,或科研实验室使用,能独立工作的单片机温度检测、温度控制系统已经广泛应用很多领域。 【关键词】关键词1温度计;关键词2单片机;关键词3数字控制;关键词4DS1620 目录 第一章绪论 (2) 1.1 前言 (3) 1.2 数字温度计设计方案 (3) 1.3 总体设计框图 (3) 第二章硬件电路设计............................ 错误!未定义书签。 2.1 主要芯片介绍 (5) 2.1.1 AT89C51的介绍 (5) 2.1.2 AT89C51各引脚功能介绍 (5) 2.2 温度传感器 (7) 2.2.1 DS1620介绍 (7) 第三章软件设计................................ 错误!未定义书签。

3.1 主程序流程图 (11) 3.4 计算温度子程序流程图 (13) 3.5 显示数据刷新子程序流程图 (13) 第四章 Proteus仿真调试......................... 错误!未定义书签。 4.1 Proteus软件介绍 (15) 4.2 Proteus界面介绍 (16) 4.2.1 原理图编辑窗口 (18) 4.2.2 预览窗口 (23) 4.2.3 模型选择工具栏 (31) 4.2.4 元件列表 (35) 4.2.5 方向工具栏 (37) 4.2.6 仿真工具栏 (38) 4.3 本次设计仿真过程 (39) 4.3.1 创建原理图 (40) 设计总结 (50) 结论 (57) 参考文献 (59) 致谢 (62) 附录 (72)

电子技术基础数字温度计课程设计

课程设计(论文) 题目名称数字温度计 课程名称电子技术课程设计 学生姓名屈鹏 学号1141201112 系、专业电气工程系电气工程及其自动化 指导教师李海娜 2013年12月17日

邵阳学院课程设计(论文)任务书 年级专业11级电气工程及其自动化学生姓名屈鹏学号1141201112 题目名称数字温度计设计设计时间2013.12.9—2013.12.20 课程名称电子技术课程设计课程编号121202306 设计地点电工电子实验室408、409 一、课程设计(论文)目的 电子技术课程设计是电气工程及自动化专业的一个重要的实践性教学环节,是对已学模拟电子技术、数字电子技术知识的综合性训练,这种训练是通过学生独立进行某一课题的设计、安装和调试来完成,着重培养学生工程实践的动手能力、创新能力和进行综合设计的能力,并要求能设计出完整的电路或产品,从而为以后从事电子电路设计、研制电子产品奠定坚实的基础。 二、已知技术参数和条件 用中小规模集成芯片设计并制作一数字式温度计,具体要求如下: 1、温度范围0-100度。 2、测量精度0.2度。 3、三位LED数码管显示温度。 三、任务和要求 1.按学校规定的格式编写设计论文。 2.论文主要内容有:①课题名称。②设计任务和要求。③方案选择与论证。④方案的原理框图,系统电路图,以及运行说明;单元电路设计与计算说明;元器件选择和电路参数计算的说明等。 ⑤必须用proteus或其它仿真软件对设计电路仿真调试。对调试中出现的问题进行分析,并说明解决的措施;测试、记录、整理与结果分析。⑥收获体会、存在问题和进一步的改进意见等。 注:1.此表由指导教师填写,经系、教研室审批,指导教师、学生签字后生效; 2.此表1式3份,学生、指导教师、教研室各1份。

数字温度计课程设计报告

课程设计报告书 课程名称:电工电子课程设计 题目:数字温度计 学院:信息工程学院 系:电气工程及其自动化 专业班级:电力系统及其自动化113 学号:6100311096 学生姓名:李超红 起讫日期:6月19日——7月2日 指导教师:郑朝丹职称:讲师 学院审核(签名): 审核日期:

内容摘要: 目前,单片机已经在测控领域中获得了广泛的应用,它除了可以测量电信以外,还可以用于温度、湿度等非电信号的测量,能独立工作的单片机温度检测、温度控制系统已经广泛应用很多领域。 单片机是一种特殊的计算机,它是在一块半导体的芯片上集成了CPU,存储器,RAM,ROM,及输入与输出接口电路,这种芯片称为:单片机。由于单片机的集成度高,功能强,通用性好,特别是它具有体积小,重量轻,能耗低,价格便宜,可靠性高,抗干扰能力强和使用方便的优点,使它迅速的得到了推广应用,目前已成为测量控制系统中的优选机种和新电子产品中的关键部件。单片机已不仅仅局限于小系统的概念,现已广泛应用于家用电器,机电产品,办公自动化用品,机器人,儿童玩具,航天器等领域。 本次课程设计,就是用单片机实现温度控制,传统的温度检测大多以热敏电阻为温度传感器,但热敏电阻的可靠性差,测量温度准确率低,而且必须经过专门的接口电路转换成数字信号才能由单片机进行处理。本次采用DS18B20数字温度传感器来实现基于51单片机的数字温度计的设计。 本文介绍了一个基于STC89C52单片机和数字温度传感器DS18B20的测温 系统,并用LED数码管显示温度值,易于读数。系统电路简单、操作简便,能 任意设定报警温度并可查询最近的10个温度值,系统具有可靠性高、成本低、功耗小等优点。 关键词:单片机数字温度传感器数字温度计

数字温度计设计报告

文理学院 单片机课程综合设计 设计题目:数字温度计 学号: 3 姓名:洋 班级: 2013级电气S2班提交日期: 2016.01.14 电子电气工程学院

目录 一.引言 二. 设计务任和要求 三. 系统总体方案及硬件设计 四. 系统软件算法分析 五. 电路仿真 六. 电路板制作过程 七. 电路调试过程 八. 总结与体会 九. 参考文献 十. 源程序

一引言 随着电子技术的不断发展,我们能应用到的电子产品也越来越多。而生活中我们用的很多电子产品都越来越轻巧,价格也越来越便宜.利用电子芯片实现的东西也越来越来越多,比如数字温度计。当然,非电子产品的常用温度计也很便宜。此次课设论文所介绍的是自己动手制作的一个高精度数字温度计。本次课设不但丰富了课余生活,还从实践中学到并了很多新知识,并从中巩固了以前的知识。 用Protel 99软件来设计制作电路板——PCB(Printed circuit Bound)。在PCB上,布置一系列的芯片、电阻、电容等元件,通过PCB上的导线相连,构成电路,一起实现一定的功能。电路通过连接器或者插槽进行输入/输出,有时还有显示部分(如发光二极管LED、.数码显示器等)。可以说,PCB是一块连接板,它的主要目的是为元件提供连接,为整个电路提供输入输出端口和显示,电气连接通性是PCB最重要的特性之一。PCB在各种电子设备中有如下功能:(1)提供集成电路等各种电子元件固定、装配的机械支撑。(2)实现集成电路等各种电子元件之间的布线和电气连接或电绝缘,提供所要的电气特性。(3)为电动装配提供阻焊徒刑,为元器件插装、检查、维修提供识别符和图形。 做本课题的所用到的知识是我们学过的模拟电子电路以及数字逻辑电路等,当然还用到了刚刚学过不久的单片机知识。本次课设是把理论和实践结合起来,这不但可以锻炼自己的动手能力,而且还可以加深对数字逻辑电路和模拟电子电路的学习和理解。同时也激起了我学好单片机的斗志。为了全面清晰的表达,本论文用图文并茂的方式,尽可能详细的地介绍此次设计的全过程。 二设计务任和要求 2.1、基本围-20℃——100℃ 2.2、精度误差小于0.5℃ 2.3、LED 数码直读显示 2.4、可以任意设定温度的上下限报警功能 三系统总体方案及硬件设计 3.1数字温度计设计方案论证 3.1.1方案一 由于本设计是测温电路,可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应,在将随被测温度变化的电压或电流采集过来,进行A/D 转换后,就可以用单片机进行数据的处理,在显示电路上,就可以将被测温度显示出来,这种设计需要用到A/D 转换电路,其中还涉及到电阻与温度的对应值的计算,感温电路比较麻烦。而且在对采集的信号进行放大时容易受温度的影响从而出现较大的偏差。 3.1.2 方案二

数字式温度计的设计与制作

数字式温度计的设计与制作 10级电子1班 一项目提出 1.1 任务 为某温室大棚设计一个数字式温度计,以便当棚内温度变化时,能及时提醒工作人员进行处理,保证温室温度变化在较小范围。 1.2 要求 (1)能实现温度数据的采集与记录。 (2)能实现各测量值的显示,精度为0.1摄氏度,温度范围在-55到+55摄氏度。 (3)能实现上、下限报警。 二项目分析 2.1 任务意义 一些温室大棚常常需要有较好的恒温性,即当温度变化达到一定数值时,需要及时调整,以保持温度恒定,保证作物的品质。现某大棚希望设计一个数字式温度计,能实时测量和显示大棚温度。当温度发生较大变化时,能及时做出报警提示。 2.2 系统方案设计 根据醒目的需求,本系统使用STC89C52单片机,DS18B20数字温度传感器等,监测大棚的温度变化。具体功能如下: *温度检测:系统能够实时检测大棚温度,温度分辨率为0.1摄氏度,温度范围为—55到+55摄氏度。 *温度显示:系统能实时显示大棚温度值,显示到小数点后一位,在设置上、下限报警时,显示上、下限提醒标志。 *温度报警:系统能够设置大棚温度范围,当棚内温度超出设定范围时发生报警。 *报警设置:系统能够设置上、下限报警温度值,设定精度为0.1摄氏度。 根据以上功能分析,数字温度计基本结构如图1所示,由单片机最小系统、按键模块、温度采样模块、显示模块和报警模块等组成。

图1:数字温度计的基本结构 三项目相关知识 3.1 数字温度传感器DS18B20的使用 可以测量温度的器件很多,但DS18B20是一种无须进过其它变换电路,直接输出被测温度数字量的传感器。它采用单总线专用技术,可通过串口线或其它I/O口线与计算机接口相连,支持多器件扩展,使用相当方便,测温范围为-55到+125摄氏度,其分辨率为0.5摄氏度,最高可达0.0625摄氏度。 3.1.1 DS18B20的外观及内部结构 DS18B20采用3脚TO-92A封装,外形如同普通的半导体三极管,除此之外,DS18B20也有8脚的SOIC封装及6脚的TSOC封装等形式,如图2所示。 图2:DS18B20封装形式

数字温度计的设计与仿真

单片机原理与应用设计课程综述 设计项目数字温度计 任课教师 班级 姓名 学号 日期

基于AT89C51的数字温度计设计与仿真摘要:随着科学技术的不断发展,温度的检测、控制应用于许多行业,数字温度计就是其中一例,它的反应速度快、操作简单,对环境要求不高,因此得到广泛的应用。 传统的温度测量大多使用热敏电阻,但热敏电阻的可靠性差,测量温度准确率低,而且必须经过专门的接口电路将模拟信号转换成数字信号才能由单片机进行处理。本课题采用单片机作为主控芯片,利用DS18B20来实现测温,用LCD液晶显示器来实现温度显示。 温度测量范围为0~119℃,精确度0.1℃。可以手动设置温度上下限报警值,当温度超出所设报警值时将发出报警鸣叫声,并显示温度值,该温度计适用于人们的日常生活和工、农业生产领域。 关键词:数字温度计;DS18B20;AT89C51; LCD1602 一、绪论 1.1 前言 随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也是不可否定的,其中数字温度计就是一个典型的例子,但人们对它的要求也越来越高,要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便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。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,单片机已经在测控领域中获得了广泛的应用。 1.2 课题的目的及意义 数字温度计与传统温度计相比,具有结构简单、可靠性高、成本低、测量范围广、体积小、功耗低、显示直观等特点。该设计使用AT89C51,DS18B20以及通用液晶显示屏1602LCD等。通过本次设计能够更加了解数字温度计工作原理和熟悉单片机的发展与应用,巩固所学的知识,为以后工作与学习打下坚实的基础。 数字温度计主要运用在工业生产和实验研究中,如电力、化工、机械制造、粮食存储等领域。温度是表征其对象和过程状态的重要参数之一。比如:发电厂锅炉

数字温度计设计总结报告

数字温度计(A2题)设计与总结报告专科组:春梁福鑫钟才莉 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,科研等各个领域,已经成为一种比较成熟的技术, 本设计在参阅了大量前人设计的数字温度计的基础上,利用单片机技术结合DS18B20温度传感器和DS1302时钟芯片构建了一个数字温度计。本温度计属于多功能温度计,当测量温度超过设定的温度上、下限,启动蜂鸣器和指示灯报警,可以显示当前测量日期、时间、温度,可调整显示日期、时间和星期。 关键词:单片机;数字控制;数字温度计;DS18B20;DS1302;报警 前言 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,测温围广,测温准确,其输出温度采用数字显示,主要用于对测温比较准确的场所,或科研实验室使用,该设计控制器使用单片机AT89S52,测温传感器使用DS18B20,以及使用时钟芯片DS1302测实时时钟,用一块低功耗的RT1602C液晶显示器以串口传送数据,实现温度和时间显示,能准确达到以上要求。 本设计主要分为两部分:硬件电路及软件程序。而硬件电路又大体可分为单片机小系统电路、测温电路、实时时钟电路、声光报警电路、语音报读电路、LED显示电路及电源电路,各部分电路的设计及原理将会在硬件电路设计部分详细介绍;程序的设计使用C语言编程,利用Keil 软件对其编译和仿真,详细的设计算法将会在程序设计部分详细介绍。 一、方案论证比较与选择 方案一: 由于本设计是测温电路,可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应,在将随被测温度变化的电压或电流采集过来,进行A/D转换后,就可以用单片机进行数据的处理,在显示电路上,就可以将被测温度显示出来,这种设计需要用到A/D转换电路,感温电路比较麻烦,制作成本高。 方案二: 方案二原理框架图 此设计方案是由数字式温度传感器、单稳态定时电路、计数电路、译码与LED数码管显示电路等组成的。但其测温围较小,电路设计也比较繁琐。 方案三: 进而考虑到用温度传感器,在单片机电路设计中,大多都是使用传感器,所以这是非常容易想到的,因此我们改用一种智能传感器DS18B20作为检测元件,测温围-55℃~+125℃,分辨率最大可达0.0625℃。此传感器,可以直接读取被测温度值,而且采用3线制与单片机相连,减少了外部硬件电路,具有低成本和易使用的特点。 从以上三种方案,很容易看出,采用方案三,电路比较简单,软件设计也比较简单,故采用了方案三。 二、系统框图 温度计电路设计总体设计方框图如图1所示,控制器采用单片机AT89S52,温度传感器采用DS18B20,

简易数字温度计课程设计

唐山学院 单片机原理课程设计 题目简易数字温度计 系 (部) 智能与信息工程学院 班级 姓名 学号 指导教师 2017 年 1 月 2 日至 1 月 6 日共 1 周 2017年1月4日

《单片机原理》课程设计任务书

课程设计成绩评定表

目录 1.方案论证 0 2.硬件设计............................................ 错误!未定义书签。 2.1系统构成 (1) 2.2器件选择 (1) 2.2.1 AT89C51概述 (1) 2.2.2 AT89C51引脚功能 (3) 2.2.3复位电路的设计 (4) 2.3数字温度传感器 (5) 2.3.1 DS1621的技术指标 (5) 2.3.2 DS1621的工作原理 (6) 2.4 单片机和DS1621接口电路...................... 错误!未定义书签。 2.5 七段LED数码显示电路 (7) 3.系统软件设计 (9) 3.1 编程语言选择 (9) 3.2 主程序的设计 (9) 3.3 温度采集模块设计 (10) 3.4 温度计算模块设计 (10) 3.5 串行总线编程 (11) 4.软硬件调试结果分析 (12) 5.设计总结 (13) 6.参考文献 (14) 附录A 多点温度采集系统电路原理图 (15)

1.方案论证 该系统可以使用方案一:热敏电阻;方案二:数字温度芯片DS1621实现。采用数字温度芯片DS1621 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0—100摄氏度时,最大线形偏差小于1摄氏度。DS1621 的最大特点之一采用了单总线的数据传输,由数字温度计DS1621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,安装方便。 控制工作,还可以与PC 机通信上传数据,另外AT89S51 在工业控制上也有着广泛的应用,编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟。 该系统利用AT89C51芯片控制温度传感器DS1621进行实时温度检测并显示,能够实现快速测量环境温度,并可以根据需要设定上下限报警温度。该系统扩展性非常强,它可以在设计中加入时钟芯片DS1302以获取时间数据,在数据处理同时显示时间,并可以利用AT24C16芯片作为存储器件,以此来对某些时间点的温度数据进行存储,利用键盘来进行调时和温度查询,获得的数据可以通过MAX232芯片与计算机的RS232接口进行串口通信,方便的采集和整理时间温度数据。故采用了方案二。 测温电路的总体设计方框图如图1-1所示,控制器采用单片机AT89C51,温度传感器采用DS1621,用5位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。 图1-1 测温电路的总体设计方框图

数字式温度计设计课程设计

课程设计说明书 课程设计名称:单片机课程设计 课程设计题目:数字式温度计的设计学院名称:电气信息学院 专业班级:15电力(3)班 学生学号:1504200623 学生姓名:曾高 学生成绩: 指导教师:易先军 课程设计时间:2017.10.30 至2017.11.5

格式说明(打印版格式,手写版不做要求) (1)任务书三项的内容用小四号宋体,1.5倍行距。 (2)目录(黑体,四号,居中,中间空四格),内容自动生成,宋体小四号。 (3)章的标题用四号黑体加粗(居中排)。 (4)章以下的标题用小四号宋体加粗(顶格排)。 (5)正文用小四号宋体,1.5倍行距;段落两端对齐,每个段落首行缩进两个字。 (6)图和表中文字用五号宋体,图名和表名分别置于图的下方和表的上方,用五号宋体(居中排)。(7)页眉中的文字采用五号宋体,居中排。页眉统一为:武汉工程大学本科课程设计。 (8)页码:封面、扉页不占页码;目录采用希腊字母Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ…排列,正文采用阿拉伯数字1、2、3…排列;页码位于页脚,居中位置。 (9)标题编号应统一,如:第一章,1,1.1,……;论文中的表、图和公式按章编号,如:表1.1、表1.2……;图1.2、图1.2……;公式(1.1)、公式(1.2)。

课程设计任务书 一、课程设计的任务和基本要求 (一)设计任务(从“单片机课程设计题目”汇总文档中任选1题,根 据所选课题的具体设计要求来填写此栏) 1. 用DS18B20设计一款能够显示当前温度值的温度计; 2. 通过切换按钮可以切换华氏度和摄氏度显示; 3. 测量精度误差在正负0.5摄氏度以内。 (二)基本要求 1.有硬件结构图、电路图及文字说明; 2.有程序设计的分析、思路说明; 3.有程序流程框图、程序代码及注释说明; 4.完成系统调试(硬件系统可以借助实验装置实现,也可在Proteus 软件中仿真模拟); 5.有程序运行结果的截屏图片。

DS18B20数字温度计的设计

单片机原理及应用 课程设计报告书 题目:DS18B20数字温度计的设计 姓名学号:张琪05200102 吕群武05200166 蔡凌志05200178 专业班级:电信1班 指导老师:余琼蓉 设计时间:2010年12月

成绩评定

一、课题介绍 本设计是一款简单实用的小型数字温度计,所采用的主要元件有传感器18B20,单片机AT89S52,,四位共阴极数码管一个,电容电阻若干。18B20支持“一线总线”接口,测量温度范围-55°C~+125°C 。在-10~+85°C 范围内,精度为±0.5°C 。18B20的精度较差为± 2°C 。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输,大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量,如:环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。 本次数字温度计的设计共分为五部分,主控制器,LED 显示部分,传感器部分,复位部分,时钟电路。主控制器即单片机部分,用于存储程序和控制电路;LED 显示部分是指四位共阳极数码管,用来显示温度;传感器部分,即温度传感器,用来采集温度,进行温度转换;复位部分,即复位电路。测量的总过程是,传感器采集到外部环境的温度,并进行转换后传到单片机,经过单片机处理判断后将温度传递到数码管显示。本设计能完成的温度测量范围是-55°C~+128°C ,由于能力有限,不能实现报警功能。 二、方案论证 方案一: 由于本设计是测温电路,可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应,在将随被测温度变化的电压或电流采集过来,进行A/D 转换后,就可以用单片机进行数据的处理,在显示电路上,就可以将被测温度显示出来,这种设计需要用到A/D 转换电路,感温电路比较麻烦。 方案设计框图如下: 方案二:考虑到用温度传感器,在单片机电路设计中,大多都是使用传感器,所以这是非常容易想到的,所以可以采用一只温度传感器DS18B20,此传感器,可以很容易直接读取被测温度值,进行转换,就可以满足设计要求。 从以上两种方案,很容易看出,采用方案二,电路比较简单,软件设计也比较简单,故采用了方案二。

数字温度计设计报告

重庆文理学院 单片机课程综合设计 设计题目:数字温度计 学号:201308329053 姓名:杨洋 班级:2013级电气S2班 提交日期:2016.01.14 电子电气工程学院

目录 一.引言 二.设计务任和要求 三. 系统总体方案及硬件设计 四. 系统软件算法分析 五. 电路仿真 六.电路板制作过程 七. 电路调试过程 八. 总结与体会 九. 参考文献 十. 源程序

一引言 随着电子技术的不断发展,我们能应用到的电子产品也越来越多。而生活中我们用的很多电子产品都越来越轻巧,价格也越来越便宜.利用电子芯片实现的东西也越来越来越多,比如数字温度计。当然,非电子产品的常用温度计也很便宜。此次课设论文所介绍的是自己动手制作的一个高精度数字温度计。本次课设不但丰富了课余生活,还从实践中学到并了很多新知识,并从中巩固了以前的知识。 用Protel 99软件来设计制作电路板——PCB(Printed circuit Bound)。在PCB上,布置一系列的芯片、电阻、电容等元件,通过PCB上的导线相连,构成电路,一起实现一定的功能。电路通过连接器或者插槽进行输入/输出,有时还有显示部分(如发光二极管LED、.数码显示器等)。可以说,PCB是一块连接板,它的主要目的是为元件提供连接,为整个电路提供输入输出端口和显示,电气连接通性是PCB最重要的特性之一。PCB在各种电子设备中有如下功能:(1)提供集成电路等各种电子元件固定、装配的机械支撑。(2)实现集成电路等各种电子元件之间的布线和电气连接或电绝缘,提供所要的电气特性。(3)为电动装配提供阻焊徒刑,为元器件插装、检查、维修提供识别符和图形。 做本课题的所用到的知识是我们学过的模拟电子电路以及数字逻辑电路等,当然还用到了刚刚学过不久的单片机知识。本次课设是把理论和实践结合起来,这不但可以锻炼自己的动手能力,而且还可以加深对数字逻辑电路和模拟电子电路的学习和理解。同时也激起了我学好单片机的斗志。为了全面清晰的表达,本论文用图文并茂的方式,尽可能详细的地介绍此次设计的全过程。 二设计务任和要求 2.1、基本范围-20℃——100℃ 2.2、精度误差小于0.5℃ 2.3、LED 数码直读显示 2.4、可以任意设定温度的上下限报警功能 三系统总体方案及硬件设计 3.1数字温度计设计方案论证 3.1.1方案一 由于本设计是测温电路,可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应,在将随被测温度变化的电压或电流采集过来,进行A/D 转换后,就可以用单片机进行数据的处理,在显示电路上,就可以将被测温度显示出来,这种设计需要用到A/D 转换电路,其中还涉及到电阻与温度的对应值的计算,感温电路比较麻烦。而且在对采集的信号进行放大时容易受温度的影响从而出现较大的偏差。 3.1.2 方案二

基于单片机的数字温度计设计报告

课程设计报告 引言 随着电子技术的不断发展,我们能应用到的电子产品也越来越多。而生活中我们用的很多电子产品都越来越轻巧,价格也越来越便宜.利用电子芯片实现的东西也越来越来越多,比如数字温度计。当然,非电子产品的常用温度计也很便宜。此次课设论文所介绍的是自己动手制作的一个高精度数字温度计。本次课设不但丰富了课余生活,还从实践中学到并了很多新知识,并从中巩固了以前的知识。 用Protel 99软件来设计制作电路板——PCB(Printed circuit Bound)。在PCB上,布置一系列的芯片、电阻、电容等元件,通过PCB上的导线相连,构成电路,一起实现一定的功能。电路通过连接器或者插槽进行输入/输出,有时还有显示部分(如发光二极管LED、.数码显示器等)。可以说,PCB是一块连接板,它的主要目的是为元件提供连接,为整个电路提供输入输出端口和显示,电气连接通性是PCB最重要的特性之一。PCB在各种电子设备中有如下功能:(1)提供集成电路等各种电子元件固定、装配的机械支撑。(2)实现集成电路等各种电子元件之间的布线和电气连接或电绝缘,提供所要的电气特性。(3)为电动装配提供阻焊徒刑,为元器件插装、检查、维修提供识别符和图形。 做本课题的所用到的知识是我们学过的模拟电子电路以及数字逻辑电路等,当然还用到了刚刚学过不久的单片机知识。本次课设是把理论和实践结合起来,这不但可以锻炼自己的动手能力,而且还可以加深对数字逻辑电路和模拟电子电路的学习和理解。同时也激起了我学好单片机的斗志。为了全面清晰的表达,本论文用图文并茂的方式,尽可能详细的地介绍此次设计的全过程。

1.设计务任和要求 1.1、基本范围-20℃——100℃ 1.2、精度误差小于0.5℃ 1.3、LED 数码直读显示 1.4、可以任意设定温度的上下限报警功能 2. 系统总体方案及硬件设计 2.1数字温度计设计方案论证 2.1.1方案一 由于本设计是测温电路,可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应,在将随被测温度变化的电压或电流采集过来,进行A/D 转换后,就可以用单片机进行数据的处理,在显示电路上,就可以将被测温度显示出来,这种设计需要用到A/D 转换电路,其中还涉及到电阻与温度的对应值的计算,感温电路比较麻烦。而且在对采集的信号进行放大时容易受温度的影响从而出现较大的偏差。 2.1.2 方案二 考虑到用温度传感器,在单片机电路设计中,大多都是使用传感器,所以这是非常容易想到的,所以可以采用一只温度传感器DS18B20,此传感器,可以很容易直接读取被测温度值,进行转换,电路简单,精度高,软硬件都以实现,而且使用单片机的接口便于系统的再扩展,满足设计要求。 从以上两种方案,很容易看出,采用方案二,电路比较简单,费用较低,可靠性高,软件设计也比较简单,故采用了方案二。 2.2系统总体设计 温度计电路设计总体设计方框图如图2.1所示,控制器采用单片机STC89C52,温度传感器采用DS18B20,用4位LED 数码管以串口传送数据实现温度显示。

基于单片机的数字温度计设计开题报告

****大学综合性设计实验 开题报告 ?实验题目:数字温度计的设计 ?学生专业10电气工程与自动化 ?同组人:———————— ?指导老师: 2013年4月

1.国内外现状及研究意义 随着科技的不断发展,现代社会对各种信息参数的准确度和精确度的要求都有了几何级的增长,而如何准确而又迅速的获得这些参数就需要受制于现代信息基础的发展水平。在三大信息信息采集(即传感器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)中,传感器属于信息技术的前沿尖端产品,尤其是温度传感器技术,在我国各领域已经引用的非常广泛,可以说是渗透到社会的每一个领域,人民的生活与环境的温度息息相关,在工业生产过程中需要实时测量温度,在农业生产中也离不开温度的测量,因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。 测量温度的关键是温度传感器,温度传感器的发展经历了三个发展阶段: ①传统的分立式温度传感器 ②模拟集成温度传感器 ③智能集成温度传感器。 目前的智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是在20世纪90年代中期问世的,它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶,特点是能输出温度数据及相关的温度控制量,适配各种微控制器(MCU)。社会的发展使人们对传感器的要求也越来越高,现在的温度传感器正在基于单片机的基础上从模拟式向数字式,从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展,并朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展,本文将介绍智能集成温度传感器DS18B20的结构特征及控制方法,并对以此传感器,AT89S51单片机为控制器构成的数字温度测量装置的工作原理及程序设计作了详细的介绍。与传统的温度计相比,其具有读数方便,测温范围广,测温准确,输出温度采用数字显示,主要用于对测温要求比较准确的场所,或科研实验室使用。该设计控制器使用ATMEL公司的AT89S51单片机,测温传感器使用DALLAS公司DS18B20,用液晶来实现温度显示。 2.方案设计及内容 (一)、方案一 采用热电偶温差电路测温,温度检测部分可以使用低温热偶,热电偶由两个焊接在一起的异金属导线所组成,热电偶产生的热电势由两种金属的接触电势和单一导体的温差电势组成。通过将参考结点保持在已知温度并测量该电压,便可推断出检测结点的温度。数据采集部分则使用带有A/D 通道的单片机,在将随被测温度变化的电压或电流采集过来,进行A/D 转换后,就可以用单片机进行数据的处理,在显示电路上,就可以将被测温度显示出来。热电偶的优点是工作温度范围非常宽,且体积小,

热敏电阻数字温度计的设计与制作

评分: 大学物理实验设计性实验 实《用热敏电阻改装温度计》实验提要 设计要求 ⑴通过查找资料,并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明 书,了解仪器的使用方法,找出所要测量的物理量,并推导出计算公式,在此基础上写出该实验的实验原理。 ⑵选择实验的测量仪器,设计出实验方法和实验步骤,要具有可操作性。 ⑶根据实验情况自己确定所需的测量次数。 实验仪器 惠斯通电桥,电阻箱,表头,热敏电阻,水银温度计,加热电炉,烧杯等实验所改装的温度计的要求 (1)要求测量范围在40℃~80℃。 (2)定标时要求测量升温和降温中同一温度下热敏温度计的指示值(自己确定测量间隔,要达到一定的测量精度)。 (3)改装后用所改装的温度计测量多次不同温度的热水的温度,同时用水银温度计测出此时的热水温度(作为标准值),绘制出校正曲线。 提交整体设计方案时间 学生自选题后2~3周内完成实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案,要求电子版。用电子邮件发送到指导教师的电子邮箱里。 思考题 如何才能提高改装热敏温度计的精确度? 用热敏电阻改装温度计 实验目的: 1.了解热敏电阻的特性; 2.掌握用热敏电阻测量温度的基本原理和方法; 3.进一步掌握惠斯通电桥的原理及应用。 实验仪器:

惠斯通电桥,电阻箱,热敏电阻,水银温度计,滑动变阻器,微安表,加热电炉,烧杯等 实验原理: 1.惠斯通电桥原理 惠斯通电桥原理电路图如图1所示。当电桥平衡时,B,D之间的电势相等,桥路电流I=0,B,D之间相当于开路,则U B=U D;I1=I x,I2=I0; 于是I1R1=I2R2,I1R X=I2R0 由此得R1/R X=R2/R0 或R X=R0R1/R2 (1) (1)式即为惠斯通电桥的平衡条件,也是用来测量 电阻的原理公式。欲求R X,调节电桥平衡后,只要知道 R1,R2,R0的阻值,即可由(1)式求得其阻值。 2.热敏电阻温度计原理 热敏电阻是具有负的电阻温度系数,电阻值随温度升高而迅速下降,这是因为热敏电阻由半导体制成,在这些半导体内部,自由电子数目随温度的升高增加的很快,导电能力很快增强,虽然原子振动也会加剧并阻碍电子的运动。但这样作用对导电性能的影响远小于电子被释放而改变导电性能的作用,所以温度上升会使电阻下降。 这样我们就可以测量电桥非平衡时通过桥路的电流大小来表征温度的高低。 热敏电阻温度计的设计电路图如图2示

数字温度计的设计与实现

基于单片机的数字温度计的设计 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。本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计,就是用单片机实现温度测量,传统的温度检测大多以热敏电阻为温度传感器,但热敏电阻的可靠性差,测量温度准确率低,而且必须经过专门的接口电路转换成数字信号才能由单片机进行处理。本次采用DS18B20数字温度传感器来实现基于AT89S52单片机的数字温度计的设计,这种设计需要用到A/D转换电路,感温电路比较麻烦。其输出温度采用数字显示,主要用于对测温比较准确的场所,或科研实验室使用,该设计控制器采用单片机8051,温度传感器采用 DS18B20,以边沿D触发器7474、移位寄存器74LS164和共阴极LED数码管为主体设计了一款简易数字式温度计实现温度显示。 关键词:数字温度计;单片机;传感器;DS18B20;

目录 第一章绪论 (1) 第二章数字温度计的总体设计 2.1总体设计方案 2 2.2 重要性能指标 (2) 2.3 系统主要模块方案论证与比较 (2) 2.3.1控制模块的选用 (2) 2.4 设计要求和实现的功能 (3) 3.1 主要芯片介绍 (4) 3.1.1 AT89S52的介绍 (4) 3.2 温度检测模块 (7) 3.2.1 DS18B20的简介 (7) 3.2.2 DS18B20的引脚功能 (9) 3.2.3 DS18B20的两个表格 (10) 3.2.4 DS18B20的测温原理 (11) 3.2.5 DS18B20的时序设置 (12) 3.2.6 DS18B20硬件电路设计 (13) 4.1 系统主程序 (15) 4.3 计算温度子程序流程图 (16) 4.4 显示数据子程序 (17) 4.5 系统初始化程序 (17) 4.6 温度转换段码子程序 (18) 5.1 Proteus软件介绍 (20) 5.1.2 工作界面 (21) 5.2 仿真结果图 (22) 参考文献 (26)

基于单片机的数字温度计设计课程设计

摘要 温度的检测与控制是工业生产过程中比较典型的应用。本设计以AT89C52单片机为核心,采用DS18B20温度传感器检测温度,由温度采集、温度显示,温度报警等功能模块组成。基于题目基本要求,本系统对温度采集和温度显示系统行了重点设计。本系统大部分功能能由软件实现,吸收了硬件软件化的思想。实际操作时,各功能在开发板上也能完美实现。本系统实现了要求的基本功能,其余发挥部分也能实现。 关键字:AT89C52单片机、DS18B20温度传感器、数码管显示、温度采集

目录 一.绪论 .............................................................................................................

二.设计目的..................................................................................................... 三.设计要求..................................................................................................... 四.设计思路..................................................................................................... 五.系统的硬件构成及功能................................................................. 5.1主控制器............................................................................................... 5.2显示电路............................................................................................... 5.3温度传感器.......................................................................................... 六.系统整体硬件电路................................................................................. 七.系统程序设计 .......................................................................................... 八.测量及其结果分析 ................................................................................... 九.设计心得体会............................................................................................ 十.参考文献..................................................................................................... 附录1 源程序 附录2 元件清单及PCB图 一.绪论

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