【正文】 機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿班 級(jí)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿姓 名＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿指導(dǎo)教師＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)摘 要本文設(shè)計(jì)了一款以單片機(jī)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(jì)，該數(shù)字溫度計(jì)能夠測(cè)出55～+125℃之間的溫度，文中詳細(xì)介紹了AT89S52單片機(jī)和DS18B20數(shù)字溫度傳感器芯片的選取、單片機(jī)與溫度傳感器接口電路及單片機(jī)與LED數(shù)碼管接口電路的設(shè)計(jì)，以及實(shí)現(xiàn)溫度信息采集和數(shù)據(jù)傳輸?shù)能浖幊虒?shí)現(xiàn)的方法，通過(guò)調(diào)試運(yùn)行，所設(shè)計(jì)的數(shù)字溫度計(jì)能達(dá)到相關(guān)設(shè)計(jì)要求。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，適合于惡劣環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，有廣泛的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞 AT89S52單片機(jī),數(shù)字溫度計(jì),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(jì)的概述 1 設(shè)計(jì)思路 2 設(shè)計(jì)要求 2 系統(tǒng)說(shuō)明及使用說(shuō)明 2第二章 設(shè)計(jì)方案論證和系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì) 4 設(shè)計(jì)方案論證 4 設(shè)計(jì)方案一 4 設(shè)計(jì)方案二 4 設(shè)計(jì)方案三 4 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方框圖 5第三章 系統(tǒng)主要器件選擇 6 AT89S52單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 6 溫度傳感器DSl8B20簡(jiǎn)介 9 DSl8B20性能特點(diǎn) 9 引腳排列與功能 10 DSl8B20溫度測(cè)量原理圖 11 運(yùn)用——告警信號(hào) 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(jì) 14 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 14 主板電路 14 顯示電路 15 DS18B20與單片機(jī)接口電路 16 總電路圖 17第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 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(jì)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(cè) 23 性能分析 24結(jié)束語(yǔ) 25致 謝 26參考文獻(xiàn) 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(jī)控制無(wú)疑是人們追求的目標(biāo)之一，它所給人帶來(lái)的方便也是不可否定的，其中數(shù)字溫度計(jì)就是一個(gè)典型的例子，但人們對(duì)它的要求越來(lái)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(jī)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(cè)量在物理實(shí)驗(yàn)、醫(yī)療衛(wèi)生、食品生產(chǎn)等領(lǐng)域，尤其在熱學(xué)試驗(yàn)（如：物體的比熱容、汽化熱、熱功當(dāng)量、壓強(qiáng)溫度系數(shù)等教學(xué)實(shí)驗(yàn)）中，有特別重要的意義。現(xiàn)在所使用的溫度計(jì)通常都是精度為1℃℃的水銀、煤油或酒精溫度計(jì)。這些溫度計(jì)的刻度間隔通常都很密，不容易準(zhǔn)確分辨，讀數(shù)困難，而且他們的熱容量還比較大，達(dá)到熱平衡所需的時(shí)間較長(zhǎng)，因此很難讀準(zhǔn)，并且使用非常不方便。本設(shè)計(jì)所介紹的數(shù)字溫度計(jì)與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相比，具有讀數(shù)方便，測(cè)溫范圍廣，測(cè)溫準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，其輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對(duì)測(cè)溫比較準(zhǔn)確的場(chǎng)所，或科研實(shí)驗(yàn)室使用。 目前溫度計(jì)的發(fā)展很快，從原始的玻璃管溫度計(jì)發(fā)展到了現(xiàn)在的熱電阻溫度計(jì)、熱電偶溫度計(jì)、數(shù)字溫度計(jì)、電子溫度計(jì)等等，溫度計(jì)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(jì)的精度、測(cè)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(jì)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(jì)的系統(tǒng)連接起來(lái)，從而構(gòu)成性能優(yōu)良的監(jiān)控系統(tǒng)。 數(shù)字溫度計(jì)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(shí)現(xiàn)．能夠獨(dú)立工作的溫度檢測(cè)和顯示系統(tǒng)應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)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(hào)處理電路，而且可靠性相對(duì)較差，測(cè)溫準(zhǔn)確度低，檢測(cè)系統(tǒng)也有一定的誤差。與傳統(tǒng)的溫度計(jì)相比，這里設(shè)計(jì)的數(shù)字溫度計(jì)具有讀數(shù)方便，測(cè)溫范圍廣，測(cè)溫精確，數(shù)字顯示，適用范圍寬等特點(diǎn)。選用AT89C2051型單片機(jī)作為主控制器件，DSl8B20作為測(cè)溫傳感器通過(guò)4位共陽(yáng)極LED數(shù)碼管串口傳送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)溫度顯示。通過(guò)DSl8B20直接讀取被測(cè)溫度值，進(jìn)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(jī)傳輸數(shù)字信號(hào)，便于單片機(jī)處理及控制。另外，該溫度計(jì)還能直接采用測(cè)溫器件測(cè)量溫度，從而簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)傳輸與處理過(guò)程。 設(shè)計(jì)思路大多單片機(jī)接口輸入的信號(hào)是數(shù)字信號(hào)，或有帶A／D轉(zhuǎn)換的高端單片機(jī)也可以輸入模擬信號(hào)。由單片機(jī)獲取非電信號(hào)的溫度信息，必須通過(guò)溫度傳感器。傳統(tǒng)的溫度測(cè)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(cè)量溫度精度低，而且還需經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后才能由單片機(jī)進(jìn)行處理。因此，使用數(shù)字溫度傳感器可簡(jiǎn)化硬件設(shè)計(jì)、方便單片機(jī)讀取數(shù)據(jù)、節(jié)約成本。設(shè)計(jì)單片機(jī)數(shù)字溫度計(jì)需要考慮以下3個(gè)方面：(1)溫度傳感器芯片的選擇；(2)單片機(jī)和溫度傳感器的接口電路設(shè)計(jì)；(3)控制溫度傳感器實(shí)現(xiàn)溫度信息采集以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)能浖?設(shè)計(jì)要求本次設(shè)計(jì)的數(shù)字顯示溫度計(jì)，需滿足以下設(shè)計(jì)要求：1）用LED數(shù)碼管或LED顯示溫度值；2）溫度測(cè)量范圍：55℃+125℃；3）溫度精度：177。℃； 4）溫度顯示分辨：℃。 系統(tǒng)說(shuō)明及使用說(shuō)明本裝置的功能是對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，有溫度傳感器DS18B20對(duì)溫度進(jìn)行采樣和轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)，并與設(shè)定的報(bào)警溫度上、下限值進(jìn)行比較，信息通過(guò)LED顯示出來(lái)。如果實(shí)時(shí)溫度超過(guò)上下限值，一方面由LED顯示信息，并發(fā)出報(bào)警聲；另一方面自動(dòng)控制繼電器接通或者斷開(kāi)，從而控制加熱源的開(kāi)與斷，達(dá)到對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的目的。在這次的設(shè)計(jì)中用的開(kāi)發(fā)工具是PROTUES，由于該開(kāi)發(fā)工具穩(wěn)定，而且操作方便，故選擇了此開(kāi)發(fā)工具。打開(kāi)keil，輸入所編寫(xiě)的源程序并對(duì)程序進(jìn)行編譯，在軟件的幫助下檢查其中的錯(cuò)誤并進(jìn)行反復(fù)修改，直到編譯正確后運(yùn)行，確保沒(méi)有錯(cuò)誤以后對(duì)正確的源程序進(jìn)行保存，保存時(shí)給其命名，以便將來(lái)載入程序時(shí)容易找到。本系統(tǒng)具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值，使用時(shí)，只要將其放在需要測(cè)量的地方接通電源就可以了，并且可以根據(jù)季節(jié)來(lái)設(shè)定不同的報(bào)警溫度，設(shè)置時(shí)可以通過(guò)按鍵來(lái)實(shí)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(dāng)超過(guò)報(bào)警最高的溫度時(shí)，會(huì)自動(dòng)報(bào)警并接通散熱系統(tǒng)，相反，當(dāng)?shù)陀谧畹蜏囟葧r(shí)，會(huì)接通加熱系統(tǒng)并報(bào)警。實(shí)時(shí)溫度可以在LED上顯示，使用時(shí)，可以將LED接在隨時(shí)都可以看見(jiàn)的地方，便于隨時(shí)掌握實(shí)時(shí)溫度。第2章 設(shè)計(jì)方案論證和系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)方案論證 設(shè)計(jì)方案一利用LM35溫度感應(yīng)器在溫度變化時(shí)轉(zhuǎn)化成電壓的等比例變換，然后通過(guò)數(shù)碼顯示管以數(shù)字的顯示顯示出來(lái)。此電路圖的核心元件是利用ICL7107來(lái)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(dòng)LED數(shù)碼管，內(nèi)部設(shè)有參考電壓、獨(dú)立模擬開(kāi)關(guān)、邏輯控制、顯示驅(qū)動(dòng)、自動(dòng)調(diào)零功能等。制作時(shí)，數(shù)字顯示用的數(shù)碼管為共陽(yáng)型，2