智能温度测量系统的设计1.doc

目 录 一. 概述 1 1.1研究背景和研究意义： 1 1.2温度测量技术的发展与应用： 1 1.2.1温度检测技术简介及发展： 1 1.2.2温度测量技术的应用 5 1.3本文研究内容: 6 1.3.1设计目的： 6 1.3.2设计要求： 6 1.3.3设计原理： 6 二. 系统硬件模块的选择 7 2.1开发工具的选择: 7 2.2单片机的选择 8 2.3温度传感器的选择 9 2.3.1 DS18B20的介绍 9 2.3.2DS18B20 工作原理 10 2.4显示模块的选择 11 2.4.1数码管的分类 11 2.4.2数码管驱动原理 12 三.系统硬件电路设计 13 3.1系统整体电路图 13 3.2单片机最小系统 14 3.3温度传感器系统 14 3.4报警电路设计 17 3.5显示电路设计 17 3.6电源电路设计 18 四. 系统软件设计 20 4.1主程序 20 4.2读出温度子程序 21 4.3温度转换命令子程序 22 4.4 计算温度子程序 22 五, 测试与结果分析 25 5.1仿真软件介绍 25 5.2 仿真结果 25 5.2.1用Keil进行程序编译 25 致谢 27 参考文献： 28 附录：源程序 29 1. 概述 1.1研究背景和研究意义： 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。 本设计即用单片机对温度进行实时检测与控制，本文所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，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，用4位共阳极LED数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到设计要求。本温度计属于多功能温度计,功能较强，可以设置上下限报警温度，且测量准确、误差小。当测量温度超过设定的温度上下限时，启动蜂鸣器和指示灯报警。 1.2温度测量技术的发展与应用： 1.2.1温度检测技术简介及发展： 一、随着国内外工业的日益发展，温度检测技术也有了不断的进步，目前的温度检测使用的方法种类繁多，应用范围也较广泛，大致包括以下几种方法[1]： 1.利用物体热胀冷缩原理制成的温度计 利用此原理制成的温度计大致分成三大类。 （1）玻璃温度计，它是利用玻璃感温包内的测温物质(水银、酒精、甲苯、煤油等)受热膨胀、遇冷收缩的原理进行温度测量的； （2）双金属温度计，它是采用膨胀系数不同的两种金属牢固粘合在上一起制成的双金属片作为感温元件，当温度变化时，一端固定的双金属片，由于两种金属膨胀系数不同而产生弯曲，自由端的位移通过传动机构带动指针指示出相应温度； （3）压力式温度计，它是由感温物质(氮气、水银、二甲苯、甲苯、甘油和低沸点液体如氯甲烷、氯乙烷等)随温度变化，压力发生相应变化，用弹簧管压力表测出它的压力值，经换算得出被测物质的温度值。 2.利用热电效应技术制成的温度检测元件 利用此技术制成的温度检测元件主要是热电偶。热电偶发展较早，比较成熟，至今仍为应用最广泛的检测元件。热电偶具有结构简单、制作方便、测量范围宽、精度高、热惯性小等特点。 常用的热电偶有以下几种。 （1）镍铬-镍硅，型号为WRN，分度号为K，测温范围0-900℃，短期可测1200℃。 （2）镍铬-康铜，型号为WRK，分度号为F，测温范围0-600℃，短期可测800℃。 （3）铂铑-铂，型号为WRP，分度号为S，在1300℃以下的温度可长期使用，短期可测1600℃。 （4）铂铑30—铂铐6，型号为WRR，分度号为B，测温范围300-1600℃，短期可测1800℃。 3.利用热阻效应技术制成的温度计 用此技术制成的温度计大致可分成以下几种[2]。 （1）电阻测温元件，它是利用感温元件（导体）的电阻随温度变化的性质，将电阻的变化值用显示仪表反映出来，从而达到测温的目的。目前常用的有铂热电阻(分度号为Pt100、Pt10两种)和铜热电阻(分度号有Cu50、Cu100两种)。 （2）导体测温元件，它与热电阻的温阻特性刚好相反，即有很大负温度系数，也就是说温度升高时，其阻值降低。 （3）陶瓷热敏元件，它的实质是利用半导体电阻的正温特性，用半导体陶瓷材料制作而成的热敏元件，常称为PCT或