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中州大学工程技术学院

智能仪器课程设计

设计题目：室内温度测量仪

专业：应用电子技术

班级：09电子（2）班

*名：***

学号：************

指导教师：***

摘要

温度是工业、消费类和计算机应用中最为普遍测量的变量之一。为了实现

这些应用环境中对多点温度的监控,该系统中测量网络采用热敏电阻与固定电

阻直接分压方式实现,并使用Steinhart-Hart三阶方程对热敏电阻温度——电阻

特性曲线进行拟合,可同时对4路温度进行采样测量,温度测量范围-25℃～100℃,

测量精度优于±0.5℃。

本文从硬件和软件两方面来讲述温度自动控制过程,在控制过程中主要应

用AT89C51、ADC0809、LED显示器、LM324比较器，而主要是通过DS18B20

数字温度传感器采集环境温度，以单片机为核心控制部件，并通过四位数码管

显示实时温度的一种数字温度计。软件方面采用汇编语言来进行程序设计，使

指令的执行速度快，节省存储空间。为了便于扩展和更改，软件的设计采用模

块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了，使硬件在软件的控制下协调

运作。

而系统的过程则是：首先,通过设置按键,设定恒温运行时的温度值，并且用

数码管显示这个温度值.然后,在运行过程中将采样的温度模拟量送入A/D转换器

中进行模拟-数字转换，再将转换后的数字量用数码管进行显示，最后用单片机

来控制加热器,进行加热或停止加热，直到能在规定的温度下恒温加热。

关键词：单片机系统；传感器；数据采集；模数转换器；温度

第1章绪论5

1.1课题的背景及其意义5

1.2课题研究的内容及要求6

1.3课题的研究方案7

第2章设计理论基础10

2.1传感器选择18

2.2放大电路20

2.3A/D转换器14

2.4控制器16

2.5输出驱动电路17

2.6控制器软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

2.6.1FPGA程序设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

2.6.2单片机程序设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

第3章设计理论基础19

3.1单片机的发展概况19

3.2AT89C51系列单片机介绍20

3.2.1AT89C51系列基本组成及特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

3.2.2AT89C51系列引脚功能．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

3.2.3AT89C51系列单片机的功能单元．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33

3.2.4移位寄存器74LS164．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37

3.2.5数码显示管LED．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38

3.2.6数字温度计DS18S20．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．39

第4章电路设计40

4.1单片机控制单元41

4.2温度采样部分41

4.3模数转换部分42

4.3.1模数转换技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43

4.3.2积分型模数转换器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43

4.4显示部分44

4.5调节执行单元．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．45

第5章系统调试及结论分析45

5.1主程序流程图45

5.2中断子程序流程图46

5.3按键流