51单片机数字报警温度计的设计课程设计报告.doc

PAGE 课程设计报告 ——《数字报警温度计的设计》 设计背景 微机相比，单片机全称为单片微型计算机，是在一块半导体的芯片上集成了微机三大部件（CPU，存储器，及输入与输出接口电路），和控制器件的特殊功能计算机。单片机主要用于控制方面。由于单片机的集成度高，功能强，通用性好，特别它具有体积小，重量轻，能耗低，价格便宜，抗干扰能力强和使用仿版等方面的优点，是它迅速的得到了推广和应用，目前已经成为测量控制系统中的优良机种和新电子产品中的关键部件，已经在测控领域获得了广泛的应用。 不仅如此，现代生活中，多功能的数字温度计能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；因此这次的课程设计，我选择以美国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位控制器设计的AT89S51为控制器设计的DS18B20温度传感器结构简单，测温准确，具有一定控制功能的智能温度控制器。 同时对通过对本次实验的学习，实践，进一步理解所学的单片机知识和它在实际生活中的应用。而且这次的课程设计不仅仅是单片机的知识，还涉及到模拟电路，数字电路，传感器以及计算机等方面的灵活应用，这样也可以进一步提高自己的动手操作和对各学科知识综合应用的能力。 设计方案 器件性能分析 本次课程设计主要是通过常见的AT89C51单片机实现对温度的控制、读取、显示，以及通过DS18B20温度传感器实现对温度的测量。系统以51单片机为控制核心，加上测温电路，AD数模转换器，4位温度数据显示数码管以及外围电源时钟电路组成。 传统的温度传感器大多以热敏电阻作为温度传感器，但热敏电阻的可靠性差，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，而这需要比较多的外部的硬件的支持，硬件电路复杂（需要用到A/D转换电路，感温电路），软件调试也复杂，制作成本也非常高。而DS18B20温度传感器克服了以上的诸多缺点，并使实验电路电路简单，软硬件结构模块化，易于实现，操作。 而且与传统的温度计相比，该数字温度计利用温度传感器及接口电路完成温度的测量并转换成模拟电压信号，经由模数转换器转换成单片机能够处理的数字信号，然后送到单片机中进行处理变换，最后将温度值显示在数码管上。系统以 单片机为控制核心，加上DS18B20温度传感器，4位温度数据显示的共阴极数码管，及外围电源和报警电路组成。测温发映速度快，读数方便快捷，测量精度高，误差小等优点，同时我还另外增加了温度报警电路，可以实时监测温度，这在实际生产生活中有很大应用。 2方案的总体设计框图 该系统的总体设计思路如下：温度传感器DS18B20把所测得的温度发送到AT89C51单片机上，经过51单片机处理，将把温度在显示电路上显示，本系统显示器用4位共阴LED数码管以动态扫描法实现。 AT AT89C 单片机 主 控 制 器 显示电路 温度传感器 DS18B20 扫描驱动 硬件电路设计 1 电路原理图和器件 这是本次数字温度计的器件和电路图： 元件名称 型号 数量 单片机芯片 89C51 1 温度传感器 DS18B20 1 晶振 11.0592Hz 1 电源 5V 1 三极管 8550（PNP） 5 电容 30pF 2 41uF 1 LED数码管 7SEG_MPX4_CA 1 电阻 1K 5 10K 4 开关 3 万能板 1 扬声器 1 IC插座 若干 导线 若干 2 单片机主控制器系统 AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 3温度传感器模块 DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司必威体育精装版推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。 DS18B20 的性能特点如下： ●独特的单线接口方式仅需要一个端口引脚进行通信； ●多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现多点组网功能； ●无需外部器件； ●可通过数据线供电，电压范围：3.0～5.5V； ●测温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃ ●零待机功耗 ●温度以9或12位数字量读出； ●用户可定义的非易失性温度报警设置 ●报警有哪些信誉好的足球投注网站命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件 ●负电压特性，电源极性接反时，温度计不会