中国计量学院课程设计报告.doc

中国计量学院课程设计报告 中国计量学院检测技术课程设计报告 检测技术课程设计报告 题 目： 温度检测系统(数字式温度传感器) 姓 名： 学 号： 班 级： 指 导 老 师： 李运堂 组 员 姓 名： 李楠林玲潘玲淋戴瑶翔 日 期： 2014年6月6日 1.简介 本文主要介绍了一个基于ATmega16单片机的测温系统，详细描述了利用数字温度传感器DS18B20开发测温系统的过程，重点对单片机的扩展，传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，绘制了系统总体框图，并对主要元件进行了介绍。该系统可以方便的实现实现温度采集和显示，并可根据需要任意设定上下限报警温度，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。DS18B20与ATmega16结合实现最简温度检测系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景，适用于现代社会的发展要求。 2.课题的任务和要求 检测技术课程设计是《机械工程测试技术》和《检测技术》课程后续的集中实践环节，是对常见非电量物理量的检测方法与手段、模拟和数字电子技术、单片机技术及数据采集等知识的综合训练和实践。其主要目的在于训练学生将理论知识和实践结合的应用能力和动手能力，加深对非电量信号传感采集、传输、处理、显示等测试技术核心内容的理解和掌握，通过实践形成测试系统的整体观念，理解测量的精度、误差、标定、抗干扰等概念。 课程设计基本要求是可选对温度、速度、位移、振动、力矩、压力、感应信号等其中之一或几种量的组合进行测量，构建一完整的测量系统，具备信号的测量、转换、显示和处理等功能；设计中应考虑测量过程中的干扰、误差、标定等问题及相关处理方法。 课程设计验收的内容：焊接完成开发板一套，PCB 图，下位机程序，上位机程序，课程设计报告图，下位机程序，上位机程序，课程设计报告(每人一份，同一小组报告内容可相同)。 3.方案设计 3．1 功能描述 本温度自动报警系统主要有以下功能： ① 实时采集温度信号并显示 ② 单片机对温度信号能够实时监控 ③ 能够设置报警温度上下限 ④ 能够自动实现鸣叫报警 3．2 系统组成 本温度自动报警系统主要由四部分组成：主控模块，采集模块，显示模块和报警模块。 其中：主控模块实现巡回监视温度信号的功能，采集模块实现温度信号的采集，显示模块实现温度值和报警点的显示，报警模块实现报警的功能。系统框图如下所示： 3．3 芯片选择 3．3．1 主控模块 主控模块采用ATMEL公司生产的ATmega16。ATmega16是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4K的可反复擦写的FLASH只读存储器和128 BYTES的随机存取数据存储器，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口。ATmega16可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。内置功能强大的微型计算机的ATmega16提供了高性价比的解决方案。 3．3．2 采集模块 采集模块采用DALLAS 半导体公司生产的数字化温度传感器DS18B20。DS1820是世界上第一片支持 一线总线接口的温度传感器。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。DS18B20也支持一线总线接口，测量温度范围为-55~125度，在-10~85度范围内, 精度为0.5度。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。与前一代产品不同，新的产品支持3V~5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更便宜，体积更小。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。其管脚排列如下: DQ为数字信号输入/输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围。DS18B20可以程序设定9~12位的分辨率，分辨率设定及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。 3．3．3键盘模块 键盘模块用于设置温度的报警上下限。键盘模块采用独立按键方式。分别由单片机的三个接口驱动。