基于单片机和DS18B20的数字温度计1.doc

摘要 温度测量在物理实验、医疗卫生、食品生产等领域，尤其在热学试验中，有特别重要的意义传统的温度计功能单一、精度低，数字温度计（Digital Thermometer）简称D温度是许多监控系统中的一个重要参数。TM，它是采用数字化测量技术，把连续的温度值转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。采用单片机的数字温度计，由于精度高、可扩展性强、集成方便抗干扰能力强，得到了广泛的应用。,实现温度显示，能准确达到设计要求。 正文还介绍了AT89C51和集成温度传感器DS18B20。 目录 1 设计的意义及主要功能 3 1.1 意义 3 1.2 主要功能 3 2 总体方案设计 4 2.1 方案比较 4 2.2 方案论证 5 2.3 方案选择 5 3 硬件电路设计 6 3.1 元器件的选择 6 3.2 电路原理图 6 3.3 特殊元器件的介绍 6 3.3.1 AT89C51介绍 6 3.3.2 DS18B20介绍 9 4 总结 13 5 参考文献 13 附录 14 1 设计的意义及主要功能 1.1 意义 随着人们生活水平的不断提高,数字化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，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。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。 温度计是常用的热工仪表，常用于工业现场作为过程的温度测量。在工业生产过程中，不仅需要了解当前温度读数，而且还希望能了解过程中的温度变化情况。随着工业现代化的发展，对温度测量仪表的要求越来越高，而数字温度表具有结构简单，抗干扰能力强，功耗小，可靠性高，速度快等特点，更加适合于工业过程中以及科学试验中对温度进行在线测量的要求。 近年来，数字温度表广泛应用在各个领域，它与模拟式温度表相比较，归纳起来有如下特点。⑴准确度高，⑵测量范围宽、灵敏度高，⑶测量速度快，⑷使用方便、操作简单，⑸抗干扰能力强，⑹自动化程度高，⑺读数清晰、直观方便。 数字温度计的高速发展，使它已成为实现测量自动化、提高工作效率不可缺少的仪表。数字化是当前计量仪器仪表发展的主要方向之一。而高准确度数字温度计的出现，又使温度计进入了精密标准测量领域。与此相适应，测量的可靠性、准确性显得越来越重要。 1.2 主要功能 ①实时显示环境温度。4位数码管显示，3位整数，1位小数。 ②温度范围：-55~125℃。 ③上电运行，实时显示温度。 2 总体方案设计 通过查阅大量相关技术资料，并在老师的指导下，使我对整个电路系统有了一个比较全面的了解。本设计主要是实现模拟量温度的采集，然后使其转换为数字量，最后将其转化为直观的十进制示值。 2.1 方案比较 对同一种目的的实现，可以用不同的方案，下面就着重介绍以下两种方案对同一目的的实现方法。并比较两种方案的优劣。 方案一 原理框图如图1所示： 图1 方案一的原理框图 方案一的原理简述：该方案的各部分电源均由总电源供电，温度传感器为热电偶，热电偶的热端感受被测物体温度t，产生相应的热电势。热电势与热端温度成单值函数关系，用模数转换器ADC将热电势转化为数字量，按照热电势与温度的函数关系将该数字量转换为对应温度值，经译码显示电路显示在数码管上，从而实现数字温度计的功能。 方案二 原理框图如图2所示： 图2 方案二的原理框图 方案二的原理简述：该方案的各部分电源均由总电源供电，51单片机作为中央处理器及控制核心，控制数字温度计采集温度，数字温度传感器在采集到温度后直接输出数字量，传给单片机进行处理，单片机将传回的二进制数据处理后转换为相应温度，由译码显示电路以十进制形式显示在数码管上。 方案三 原理框图如图3所示： 图3 方案三的原理框图 方案二的原理简述：该方案的各部分电源均由总电源供电，由模拟及数字元器件组成的控制电路作为核心，控制数字温度计采集温度，数字温度传感器在采集到温度后直接输出数字量，传给控制电路进行处理，控制电路将传回的二进制数据处理后转换为相应温度，由译码显示电路以十进制形式显示在数码管上。 2.2 方案论证 以上三种方案都是可行的，第一种方案的优点是由纯硬件电路构成，不涉及软件编程，但是由于热电势与温度之间的函数关系较复杂，利用硬件电路完成其转化较复杂，设计该电路难度较大且电路将比较庞大。第二种方案的难点主要是单片机程序编制，但其硬件电路相对简单，借助于微控制器的强大功能可使设计周期缩短，测量精度高，且易于扩展功能，增强了电路对各种工作要求的适应性。第三种方案的优点是由纯硬件电路构成，不涉及软件编程，但是数字式温度传感器的工作涉及复杂的