《数字式温度计的设计》大学设计[].docVIP

摘 要随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。本设计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，高精度数字式温度计采用了由DALLAS公司生产的单线数字温度传感器DS18B20，它具有独特的单线总线接口方式。本毕业论文详细的介绍了单线数字温度传感器DS18B20的测量原理、特性以及在温度测量中的硬件和软件设计，该温度计具有接口简单、精度高、抗干扰能力强、工作稳定可靠等特点。 二、总体方案设计 1、数字温度计设计方案论证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利用其感温效应，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，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。2.1.2 方案二 进而考虑到用温度传感器，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。从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。2.2方案二的总体设计框图温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机AT89S51，温度传感器采用DS18B20，用3位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。 ? 硬件设计1.1 工作原理及硬件框图基于DS18B20的温度测量装置电路图如图1所示，包括单片机最小系统、温度传感器、和显示电路。温度传感器DS18B20将被测环境温度转化成带符号的数字信号（以十六位补码形式，占两个字节），单片机对接收到的数字信号进行标度变换，转换成实际的温度值并送数码管显示。DS18B20传感器可置于离装置150米以内的任何地方。 STC89C51是整个电路装置的控制核心，STC89C51内带4K字节的FlashROM，用户程序存放在此。图 系统硬件框图 3、 系统分析：　　本设计主要的任务是单片机软件的设计，而软件中的核心在于单片机与集成温度传感器DS18B20接口程序的设计，另外一点便是对数码管扫描显示的理解与运用。由于DS18B20集成了温度数据采集、模数转换于一体，因此外围电路非常简单。在进行软件设计前，须对该芯片反复研究，掌握其核心内容，其实程序在厂家提供的应用资料中也可以找到，关键是要对其工作过程的理解。对数码管扫描显示的程序设计，只要理解了其显示的工作原理，也不是可以掌握的。 制作重点： ★读取DS18B20的时序 由于对DS18B20传感器数据的读取有一定的时序要求，因此在编写软件时要特别注意，先反复读懂该器件的读、写时序，然后根据所选用的晶振计算出机器周期的时间，为了使计算简单，在设计时将晶振选用12M，因为51系列单片机一个机器周期正好是12个时钟周期，因此选用12M晶振时，一个机器周期正好是1微秒，这样计算时间比较方便。 ★对读取数据的处理 从DS18B20芯片的资料中可以看出，其数据存储器的分配为： 存储数据与温度的对应关系见下表： 从以上的分析可以看出，温度值存储于两个字节单元中，温度与存储器的对应关系为：整个温度值由16位二进制数表示，最高的5位为符号为，为零时代表正的温度值，为“1”时，代表的是负温度值，真正表示温度的是后11位数据，最低的四位表示小数位，其中0单元的高四位和1单元的低四位组合正好形成测得的温度整数值，这样我们在对读取的数据在进行处理时，只需将0单元的高四位和1单元的低四位通过重新组合，形成一个新的8位数据，这个数据便是测得的温度数值，但这是个16进制的数据，要输出10进制数进行显示，要进行相应的转换操作，至于将16进制数转换成10进制数据的汇编程序★数码扫描输出的处理 为了节省单片机端口，输出显示采用扫描的方式进行。利用人眼对光的停留效应，通过电子开关的控制，节合显示数据的配合，完成三位数码管的扫描显示。 温度测量电路目前市面上的数字温度传感器有很多，比如DS18B20、MAX6575、DS1722、MAX6635等。用DS18B20可使系统结构更简单，可靠性更高。DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器,具有3引脚TO－92小体积封装形式;温度测量范围为－55～＋125,可编程为9位～12位A/D转换精度,测温分辨率可达0.0625