数字温度计课程设计论文.doc

课程设计（论文）

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摘要

在日常生活及工农业生产中经常要检测温度，传统的方式是采用热电偶或热电阻。其硬件电路和软件调试比较复杂，制作成本较高。近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正不断走向深入。所以我们选用单片机作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生，用单片机本生的优势节约成本，使电路更简单。温度的检测与控制是工业生产过程中比较典型的应用之一，随着传感器在生产和生活中的更加广泛的应用，利用新型单总线式数字温度传感器实现对温度的测试与控制得到更快的开发。在这里介绍了一种基于STC89C51单片机的温度测量及控制系统的硬件结构以及C语言程序设计，该系统设计和布线简单，结构紧凑，体积小，重量轻，抗干扰能力强，性价比高，扩展方便，在大型仓库，工厂，智能化建筑等领域的多点温度检测中有广阔的应用前景。

关键词：DS18B20STC89C51温度测量

目录

摘要 I

第1章绪论 1

1.1课题的研究意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.3水平和发展趋势 2

第2章系统方案设计及论证 3

2.1课题的基本内容 3

2.2课题拟采用的研究途径和可行性分析 3

2.3总体初步方案 4

2.4方案分析 4

第3章硬件电路设计 11

第4章软件设计 12

4.1仿真与调试 12

4.2程序方案 12

第5章总结 13

参考文献 14

致谢 15

附录I仿真结果 16

附录II实物图 16

附录III主程序 17

附录IVPCB仿真图 21

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第2章系统方案设计及论证

2.1课题的基本内容

数字温度计采用温度敏感元件也就是温度传感器(如铂电阻，热电偶，半导体，热敏电阻等)，将温度的变化转换成电信号的变化，如电压和电流的变化，温度变化和电信号的变化有一定的关系，如线性关系，一定的曲线关系等，将电信号转换成数字信号。如单片机或者PC机等，处理单元经过内部的软件计算将这个数字信号和温度联系起来，成为可以显示出来的温度数值，如25.0摄氏度，然后通过显示单元，如LED,LCD或者电脑屏幕等显示出来给人观察，这样就完成了数字温度计的基本测温功能。

该系统利用STC89C51芯片控制温度传感器DS18B20进行时温度检测并显示，能够实现快速检测环境温度。

可能遇到的问题及注意事项：

(1)较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于DS18B20与微处理器间采用串行数据传送，因此，在对DS18B20进行读写编程时，必须严格的保证读写时序，否则将无法读取测温结果。

(2)在DS18B20的有关资料中均未提及单总线上所挂DS18B20数量问题，容易使人误认为可以挂任意多个DS18B20，在实际应用中并非如此。

(3)连接DS18B20的总线电缆是有长度限制的。

(4)在DS18B20测温程序设计中，向DS18B20发出温度转换命令后，程序总要等待DS1820的返回信号，一旦某一个DS18B20接触不好或断线，当程序读该DS18B20时，将没有返回信号，程序进入死循环。

2.2课题拟采用的研究途径和可行性分析

采用数字温度芯片DS18B20测量温度，输出信号全数字化。测温系统的结构就比较简单,体积也不大。采用51单片机控制，软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制，而且体积小，硬件实现简单，安装方便。既可以单独对多DS18B20控制工作，还可以与PC机通信上传数据，另外STC89C51在工业控制上也有着广泛的应用，编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟，因此可行性还是很高。

2.3总体初步方案

采用数字温度芯片DS18B20测量温度，输出信号全数字化。便于单片机处理和控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。且该芯片的物理化学性质稳定，它温用作工业测温元件，此元件线性较好。在0-100摄氏度时，最大线性偏差小于1摄氏度。DS18B20的最大特点之一是采用了单总数的数据传输，由数字温度计DS18B20和微控制器STC89C51构成温度测量装置，它直接输出温度的数字信号，可直接和计算机连接。这样温度系统的结构就比较简单，体积也不大。采用51单片机控制软件编程的自由度大，而且体积小，硬件实现简单，安装方便。

该系统利用STC89C51芯片控制温度传感器DS18B20进行温度的实时检测并显示，能够实现快速测量环境温度。

硬件以微控制器为核心，外接时钟电路、复位电路、温度测量电路、LED显示电路组成。硬件设计方案如图所示。

温度传感器

温度传感器

LED显示电路

时钟电路

复位电路

微

控

制