【正文】 機電工程系畢業(yè)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿班 級＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿姓 名＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿指導(dǎo)教師＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿基于單片機的數(shù)字溫度計設(shè)計摘 要本文設(shè)計了一款以單片機AT89S52作為控制器，用溫度傳感器DS18B20作為溫度采集器，由LED數(shù)碼管作為顯示器件的數(shù)字溫度計，該數(shù)字溫度計能夠測出55～+125℃之間的溫度，文中詳細介紹了AT89S52單片機和DS18B20數(shù)字溫度傳感器芯片的選取、單片機與溫度傳感器接口電路及單片機與LED數(shù)碼管接口電路的設(shè)計，以及實現(xiàn)溫度信息采集和數(shù)據(jù)傳輸?shù)能浖幊虒崿F(xiàn)的方法，通過調(diào)試運行，所設(shè)計的數(shù)字溫度計能達到相關(guān)設(shè)計要求。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強，適合于惡劣環(huán)境下進行現(xiàn)場溫度測量，有廣泛的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞 AT89S52單片機,數(shù)字溫度計,DS18B20傳感器芯片DESIGN OF DIGITAL THERMOMETERBASED ON AT89S52ABSTRACTIn this paper, A microcontroller AT89S52 is designed as a controller .as the temperature with a temperature sensor DS18B20 collector ,as the LED digital display digital thermometer , digital thermometer that can measure between 55～125℃ temperature .The paper details the AT89S52 microcontroller and DS18B20 digital temperature sensor chip select, the microcontroller and the temperature sensor interface circuit and microcontroller and LED digital tube interface circuit design, and implement the temperature information collection and data transfer software programming approach by missioning , digital thermometer designed to meet the relevant design requirements. The system is simple and strong interference capability, suitable for harsh environments spot temperature measurement, a wide range of applications.KEYWORDS AT89S52Microcontroller, Temperature measurement system, DS18B20 sensor目 錄第一章 緒 論 1 選題的背景和意義 1 數(shù)字溫度計的概述 1 設(shè)計思路 2 設(shè)計要求 2 系統(tǒng)說明及使用說明 2第二章 設(shè)計方案論證和系統(tǒng)的整體設(shè)計 4 設(shè)計方案論證 4 設(shè)計方案一 4 設(shè)計方案二 4 設(shè)計方案三 4 系統(tǒng)整體設(shè)計方框圖 5第三章 系統(tǒng)主要器件選擇 6 AT89S52單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu) 6 溫度傳感器DSl8B20簡介 9 DSl8B20性能特點 9 引腳排列與功能 10 DSl8B20溫度測量原理圖 11 運用——告警信號 11 單總線(single一bus)技術(shù) 12 DS18B20的特性 12 顯示器件LED數(shù)碼管 13第四章 硬件設(shè)計 14 系統(tǒng)硬件設(shè)計 14 主板電路 14 顯示電路 15 DS18B20與單片機接口電路 16 總電路圖 17第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 18 主程序 18 讀出溫度子程序流程圖 19 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序 20 計算溫度子程序 20 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序 21第六章 調(diào)試及性能分析 23 軟件調(diào)試 23 系統(tǒng)調(diào)試 23 數(shù)據(jù)檢測 23 性能分析 24結(jié)束語 25致 謝 26參考文獻 27附 錄 28第1章 緒 論 選題的背景和意義 隨著人們生活水平的不斷提高,單片機控制無疑是人們追求的目標之一，它所給人帶來的方便也是不可否定的，其中數(shù)字溫度計就是一個典型的例子，但人們對它的要求越來越高，要為現(xiàn)代人工作、科研、生活提供更好的更方便的設(shè)施就需要從單片機技術(shù)入手，一切向著數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。溫度測量在物理實驗、醫(yī)療衛(wèi)生、食品生產(chǎn)等領(lǐng)域，尤其在熱學(xué)試驗（如：物體的比熱容、汽化熱、熱功當量、壓強溫度系數(shù)等教學(xué)實驗）中，有特別重要的意義。現(xiàn)在所使用的溫度計通常都是精度為1℃℃的水銀、煤油或酒精溫度計。這些溫度計的刻度間隔通常都很密，不容易準確分辨，讀數(shù)困難，而且他們的熱容量還比較大，達到熱平衡所需的時間較長，因此很難讀準，并且使用非常不方便。本設(shè)計所介紹的數(shù)字溫度計與傳統(tǒng)的溫度計相比，具有讀數(shù)方便，測溫范圍廣，測溫準確等優(yōu)點，其輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對測溫比較準確的場所，或科研實驗室使用。 目前溫度計的發(fā)展很快，從原始的玻璃管溫度計發(fā)展到了現(xiàn)在的熱電阻溫度計、熱電偶溫度計、數(shù)字溫度計、電子溫度計等等，溫度計中傳感器是它的重要組成部分，它的精度、靈敏度基本決定了溫度計的精度、測量范圍、控制范圍和用途等。傳感器應(yīng)用極其廣泛，目前已經(jīng)研制出多種新型傳感器。但是，作為應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計人員需要根據(jù)系統(tǒng)要求選用適宜的傳感器，并與自己設(shè)計的系統(tǒng)連接起來，從而構(gòu)成性能優(yōu)良的監(jiān)控系統(tǒng)。 數(shù)字溫度計的概述隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展和傳統(tǒng)工業(yè)改造的逐步實現(xiàn)．能夠獨立工作的溫度檢測和顯示系統(tǒng)應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。傳統(tǒng)的溫度檢測以熱敏電阻為溫度敏感元件。熱敏電阻的成本低，但需后續(xù)信號處理電路，而且可靠性相對較差，測溫準確度低，檢測系統(tǒng)也有一定的誤差。與傳統(tǒng)的溫度計相比，這里設(shè)計的數(shù)字溫度計具有讀數(shù)方便，測溫范圍廣，測溫精確，數(shù)字顯示，適用范圍寬等特點。選用AT89C2051型單片機作為主控制器件，DSl8B20作為測溫傳感器通過4位共陽極LED數(shù)碼管串口傳送數(shù)據(jù)，實現(xiàn)溫度顯示。通過DSl8B20直接讀取被測溫度值，進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，該器件的物理化學(xué)性能穩(wěn)定，線性度較好，在55℃~+125℃最大線性偏差小于0．5℃。該器件可直接向單片機傳輸數(shù)字信號，便于單片機處理及控制。另外，該溫度計還能直接采用測溫器件測量溫度，從而簡化數(shù)據(jù)傳輸與處理過程。 設(shè)計思路大多單片機接口輸入的信號是數(shù)字信號，或有帶A／D轉(zhuǎn)換的高端單片機也可以輸入模擬信號。由單片機獲取非電信號的溫度信息，必須通過溫度傳感器。傳統(tǒng)的溫度測量多以熱敏電阻作為溫度傳感器。但是，熱敏電阻的可靠性較差、測量溫度精度低，而且還需經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后才能由單片機進行處理。因此，使用數(shù)字溫度傳感器可簡化硬件設(shè)計、方便單片機讀取數(shù)據(jù)、節(jié)約成本。設(shè)計單片機數(shù)字溫度計需要考慮以下3個方面：(1)溫度傳感器芯片的選擇；(2)單片機和溫度傳感器的接口電路設(shè)計；(3)控制溫度傳感器實現(xiàn)溫度信息采集以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)能浖?設(shè)計要求本次設(shè)計的數(shù)字顯示溫度計，需滿足以下設(shè)計要求：1）用LED數(shù)碼管或LED顯示溫度值；2）溫度測量范圍：55℃+125℃；3）溫度精度：177?！?； 4）溫度顯示分辨：℃。 系統(tǒng)說明及使用說明本裝置的功能是對溫度進行實時監(jiān)測與控制，有溫度傳感器DS18B20對溫度進行采樣和轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入單片機，并與設(shè)定的報警溫度上、下限值進行比較，信息通過LED顯示出來。如果實時溫度超過上下限值，一方面由LED顯示信息，并發(fā)出報警聲；另一方面自動控制繼電器接通或者斷開，從而控制加熱源的開與斷，達到對溫度進行實時控制的目的。在這次的設(shè)計中用的開發(fā)工具是PROTUES，由于該開發(fā)工具穩(wěn)定，而且操作方便，故選擇了此開發(fā)工具。打開keil，輸入所編寫的源程序并對程序進行編譯，在軟件的幫助下檢查其中的錯誤并進行反復(fù)修改，直到編譯正確后運行，確保沒有錯誤以后對正確的源程序進行保存，保存時給其命名，以便將來載入程序時容易找到。本系統(tǒng)具有較強的實用價值，使用時，只要將其放在需要測量的地方接通電源就可以了，并且可以根據(jù)季節(jié)來設(shè)定不同的報警溫度，設(shè)置時可以通過按鍵來實現(xiàn)：K1為設(shè)定值加減方式選擇鍵；K2為TH值設(shè)定鍵；K3為TL值設(shè)定鍵；K4為確定鍵。當超過報警最高的溫度時，會自動報警并接通散熱系統(tǒng)，相反，當?shù)陀谧畹蜏囟葧r，會接通加熱系統(tǒng)并報警。實時溫度可以在LED上顯示，使用時，可以將LED接在隨時都可以看見的地方，便于隨時掌握實時溫度。第2章 設(shè)計方案論證和系統(tǒng)的整體設(shè)計 設(shè)計方案論證 設(shè)計方案一利用LM35溫度感應(yīng)器在溫度變化時轉(zhuǎn)化成電壓的等比例變換，然后通過數(shù)碼顯示管以數(shù)字的顯示顯示出來。此電路圖的核心元件是利用ICL7107來完成功能的轉(zhuǎn)換，ICL7107是一塊應(yīng)用非常廣泛的集成電路。它包含3 1/2位數(shù)字A/D轉(zhuǎn)換器，可直接驅(qū)動LED數(shù)碼管，內(nèi)部設(shè)有參考電壓、獨立模擬開關(guān)、邏輯控制、顯示驅(qū)動、自動調(diào)零功能等。制作時，數(shù)字顯示用的數(shù)碼管為共陽型，2