基于单片机的数字温度计的毕业论文(含答辩).docxVIP

PAGE

1-

基于单片机的数字温度计的毕业论文(含答辩)

一、引言

(1)随着科技的飞速发展，人类对于温度的测量和控制需求日益增长。在工业、农业、医疗、科研等领域，温度的精确测量和控制对于保证生产效率和产品质量至关重要。传统的温度测量方法如水银温度计、酒精温度计等，由于存在易破碎、易挥发、读数不便等缺点，已经无法满足现代工业对于精确性和便捷性的需求。因此，开发一种基于单片机的数字温度计，具有很高的实用价值和广阔的市场前景。

(2)单片机作为一种集成了微处理器、存储器和输入输出接口的微型计算机，以其体积小、功耗低、成本廉、功能强等特点，在各个领域得到了广泛的应用。数字温度计的设计与实现，可以充分利用单片机的这些优势，实现高精度、高稳定性的温度测量。近年来，随着传感器技术的发展，如热敏电阻、热电偶等，为数字温度计提供了更加准确、可靠的温度信号。同时，液晶显示屏（LCD）的广泛应用，使得数字温度计可以直观地显示温度值，便于用户读取。

(3)本文旨在设计并实现一款基于单片机的数字温度计，通过选用高精度温度传感器和合适的单片机，以及合理的设计和算法，确保温度测量的准确性和稳定性。本设计采用了STC89C52单片机作为核心控制单元，配合DS18B20温度传感器进行温度采集，通过LCD1602显示屏直观显示温度值。在实际应用中，本设计可在0℃至100℃的温度范围内实现±0.5℃的测量精度，满足大多数工业和民用场合的需求。此外，通过设计简单的上位机软件，可以实现远程监控和温度数据的存储，为用户提供了便捷的数据处理和存储功能。

二、数字温度计的设计与实现

(1)数字温度计的设计与实现涉及硬件选型、软件编程以及系统调试等多个环节。在硬件设计方面，本设计选用了STC89C52单片机作为核心控制单元，DS18B20温度传感器负责温度信号的采集，LCD1602液晶显示屏用于显示温度值。DS18B20是一款单总线数字温度传感器，具有高精度、高分辨率、抗干扰能力强等优点，其测量范围为-55℃至+125℃，分辨率可达0.0625℃。在软件编程上，采用了C语言进行编写，通过编写相应的程序实现温度采集、处理和显示等功能。

(2)在软件设计方面，本设计主要分为以下几个模块：主程序模块、温度采集模块、数据处理模块和显示模块。主程序模块负责整个系统的初始化和任务调度；温度采集模块通过单片机与DS18B20传感器进行通信，读取温度值；数据处理模块对采集到的温度值进行滤波处理，提高测量精度；显示模块将处理后的温度值通过LCD1602显示屏显示出来。在实际应用中，通过多次实验验证，本设计在0℃至100℃的温度范围内，测量精度可达到±0.5℃，满足大多数工业和民用场合的需求。

(3)在系统调试过程中，针对不同环境下的温度变化，对温度传感器进行了标定和校准。通过对比实际温度值与测量值，对温度传感器的输出进行修正，以提高测量精度。同时，针对LCD1602显示屏的显示效果，对显示程序进行了优化，使得温度值更加清晰易读。此外，本设计还具备数据存储功能，可通过上位机软件将温度数据实时传输至计算机，方便用户对温度变化进行长期监测和分析。以某工厂生产车间为例，通过本设计实现的数字温度计，成功实现了车间内温度的实时监控，有效保障了生产安全和产品质量。

三、硬件设计

(1)硬件设计是数字温度计实现的基础，其核心是选择合适的元器件和构建稳定的电路系统。本设计选择了STC89C52单片机作为主控芯片，该单片机具有丰富的I/O接口和良好的兼容性，适合于嵌入式系统开发。DS18B20数字温度传感器用于温度的精确测量，其单总线接口简化了电路设计，降低了系统复杂度。为了提高测量精度，电路中加入了温度补偿电路，对温度传感器进行校准，确保测量结果在±0.5℃的误差范围内。

(2)电路设计时，考虑到电磁干扰对温度测量的影响，特别设计了抗干扰电路。该电路包括电源滤波、信号滤波和共模抑制等环节，有效降低了环境噪声对温度测量结果的影响。LCD1602液晶显示屏用于显示温度值，其背光采用低功耗LED，既保证了显示效果，又延长了电池使用寿命。此外，电路中还设计了按键输入模块，用于用户交互，实现对温度测量参数的设置和查询。

(3)在电路板布局方面，遵循了模块化设计原则，将主控单元、温度传感器、显示模块和按键输入模块分别独立设计，便于后期维护和升级。电路板采用双面板设计，确保了信号传输的稳定性和可靠性。为了提高电路的抗振性能，使用了多层板设计，并在关键节点添加了过孔连接，增强了电路的机械强度。在实际生产过程中，对电路板进行了严格的测试，确保了每一块电路板的性能符合设计要求。

四、软件设计

(1)软件设计是数字温度计实现功能的关键环节，主要包括主程序模块、温度采集模块、数据处理模块和显示模块。主程序模块