基于单片机的数字温度计系统的设计详解.doc

武汉理工大学华夏学院 信息工程课程设计报告书 课 程 名 称 单片微型计算机与接口技术 课程设计总评成绩 学生姓名、学 号 马越 10212410133 学 生 专 业 班级 自动化1101 指 导 教 师 姓名 李文彦 课程设计起止日期 2012.12.29-2013.1.18 课程设计任务书 学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 题 目: 基于51单片机的数字温度计的设计 初始条件： 运用所学的单片机原理与接口技术 第2～3天 完成方案论证，单片机系统的设计 第4～6天 参考有关文献，完成程序的编写； 第7～10天 调试硬件系统和软件程序； 第11～13天 结果分析整理、撰写课程设计报告 指导教师签名： 年 月日 一、课程设计项目名称 基于51单片机的数字温度计的设计 二、项目设计目的及技术要求 2.1项目设计目的: 1.理解掌握MCS-51系列单片机的功能和实际应用。 2.掌握开发软件的使用，学会运用仿真软件画图，能够在数码管上显示温度值 3.掌握数字式温度计电路的设计、组装与调试方法。 2.2设计要求:利用数字温度传感器DS18B20测量温度信号，计算后在LED数码管上显示相应的温度值。三、项目设计方案论证(可行性方案、最佳方案、软件程序、硬件电路原理图和PCB图 ) 3.1引言 在日常生活及工农业生产中，经常要用到温度的检测及控制，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。其缺点1． 硬件电路复杂；2． 软件调试复杂；3． 制作成本高。(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。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，AT89C52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。 3.2设计方案 方案一：设计一个测温电路，包括温度传感器，温度变送器，A/D转换电路。具体流程为温度传感器测量温度信号，经过温度变送器变换为电流信号，再通过A/D转换器转换为数字信号进入单片机进行处理，再在数码管上显示。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（热电偶的构成如图 3.1），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，但是它们也存在着输出电压小、容易遭受来自导线环路的噪声影响以及漂移较高的缺点，并且这种设计需要用到A/D 转换电路，感温电路比较麻烦。 图 3.1热电偶电路图 方案二：考虑用温度传感器，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。 图3.2 电路设计总体框图 3.3硬件模块设计 本设计由DS18B20温度传感器芯片测量当前的温度并将转换后的结果送入单片机。然后通过AT89C52单片机驱动八段共阴极LED数码管显示测量温度值。如