单片机设计数字温度计本科生毕业设计（论文）.doc

单片机设计数字温度计 摘要 温度是日常生活中无时不在的物理量，温度的控制在各个领域都有积极的意义。很多行业中都有大量的用电加热设备，如用于热处理的加热炉，用于融化金属的坩锅电阻炉及各种不同用途的温度箱等，采用单片机对它们进行控制不仅具有控制方便、简单、灵活性大等特点，而且还可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量。因此，智能化温度控制技术正被广泛地采用。 随着现代信息化技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现，能独立工作的温度检测系统已广泛应用于各种不同的领域。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。 本设计以STC89C52RC单片机为控制核心，由实时时钟芯片DS1302和数字温度传感器DS18B20构成了一个高温和低温时,分别对相应的器件进行控制的系统。详细地介绍了整个系统的硬件组成结构、工作原理和系统的软件程序设计，重点阐述了时钟模块、显示模块、温度检测模块及相关控制模块等的模块化设计思路与制作。系统采用液晶LCD1602作为显示器，具有实时时间显示、环境温度显示，显示系统连续工作前24小时整点的温度值。在本设计中，软件程序均采用C语言编写，便于移植与升级。 关键词：单片机 数字温度传感器 温度计 目录 一、设计要求 1 1.1基本要求 1 1.2 扩展功能 1 二、 总体方案设计 1 2.1 方案论证 1 2.1.1 方案一 1 2.1.2 方案二 1 2.2 总体设计框图 1 三、 硬件设计 2 3.1 单片机系统 2 3.2 数字温度传感器模块 3 3.2.1 DS18B20性能 3 3.2.2 DS18B20外形及引脚说明 4 3.2.3 DS18B20接线原理图 4 3.2.4 DS18B20时序图 4 3.2.5 数据处理 6 3.3 显示电路 7 3.4 声光报警电路 7 3.5 键盘输入电路 8 四、软件设计 8 4.1 主程序模块 8 4.2 读温度值模块 9 4.3 中断模块 11 4.4 温度查询模块 12 4.5 温度设定、报警模块 13 4.6 数码管驱动模块 15 五、总结 16 参考文献： 17 一、设计要求 1.1基本要求 实现实时温度显示，测温范围0～500C，误差50C以内。 1.2 扩展功能 温度报警，能任意设定温度范围实现声光报警；每隔10分钟记录一次温度数据，至少能查询过去10个时刻的温度情况。 二、 总体方案设计 2.1 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，将随被测温度变化的电压或电流采样，进行A/D转换后就可以用单片机进行数据处理，实现温度显示。这种设计需要用到A/D转换电路，增大了电路的复杂性，而且要做到高精度也比较困难。 2.1.2 方案二 考虑到在单片机属于数字系统，容易想到数字温度传感器，可选用DS18B20数字温度传感器，此传感器为单总线数字温度传感器，起体积小、构成的系统结构简单，它可直接将温度转化成串行数字信号给单片机处理，即可实现温度显示。另外DS18B20具有3引脚的小体积封装，测温范围为-55~+125摄氏度，测温分辨率可达0.0625摄氏度，其测量范围与精度都能符合设计要求。 以上两种方案相比较，第二种方案的电路、软件设计更简单，此方案设计的系统在功耗、测量精度、范围等方面都能很好地达到要求，故本设计采用方案二。 2.2 总体设计框图 本方案设计的系统由单片机系统、数字温度传感器、LED显示模块、按键控制模块、温度报警模块组成，其总体架构如下图1。 图1 系统总体方框图 三、 硬件设计 3.1 单片机系统 本设计采用STC89C52单片机作为控制器，完成所有功能的控制，包括： DS18B20数字温度传感器的初始化和读取温度值 LED数码管显示驱动与控制 按键识别和响应控制 温度设置和报警 温度值的存储和读取 单片机系统电路原理图： 图2 单片机系统原理图 3.2 数字温度传感器模块 3.2.1 DS18B20性能 独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通信 简单的多点分布应用 无需外部器件 可通过数据线供电 零待机功耗 测温范围-55~+125℃，以0.5℃递增 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℃ 温度数字量转换时间200ms，12位分辨率时最多在750ms内把温度转换为数字 应用包括温度控制、工业系统、消费品、温度计和任何热感测系统 负压特性：电源极性接反时，传感器不会因发热而烧毁，但不能正常工作 3.2.2 DS18B20外形