數(shù)字溫度計(jì)方案設(shè)計(jì)(已修改)
2025-05-22 05:50 本頁(yè)面
【正文】 電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)方案報(bào)告姓 名： 張 健 學(xué) 號(hào)： 04091442 姓 名： 孫傳達(dá) 學(xué) 號(hào)： 04091434 姓 名： 蔣馬利 學(xué) 號(hào)： 04091427 專業(yè)與班級(jí)： 電氣工程093班 設(shè)計(jì)題目： 數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì) 時(shí) 間： 2011 ～ 2012 學(xué)年第（1）學(xué)期 指導(dǎo)教師： 袁小平 成 績(jī)： 日 期： 一、引言 隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)普及到我們生活、工作、科研、各個(gè)領(lǐng)域，已經(jīng)成為一種比較成熟的技術(shù), 本文主要介紹了一個(gè)基于89S51單片機(jī)的測(cè)溫系統(tǒng)，利用數(shù)字溫度傳感器DS18B20開(kāi)發(fā)測(cè)溫系統(tǒng)，對(duì)軟件編程以及各模塊系統(tǒng)進(jìn)行了分析，對(duì)各部分的電路也一一進(jìn)行了介紹,該系統(tǒng)可以方便的實(shí)現(xiàn)溫度采集和顯示，并可根據(jù)需要任意設(shè)定上下限報(bào)警溫度，它使用起來(lái)相當(dāng)方便，具有精度高、量程寬、靈敏度高、體積小、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，適合于我們?nèi)粘Ｉ詈凸?、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫度測(cè)量。DS18B20與AT89C51結(jié)合實(shí)現(xiàn)最簡(jiǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)，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。二、實(shí)施方案該系統(tǒng)主要由溫度測(cè)量和數(shù)據(jù)采集兩部分電路組成，實(shí)現(xiàn)的方法有很多種，本方案采用數(shù)字溫度芯片DS18B20實(shí)現(xiàn)。AT89S51 在工業(yè)控制上有著廣泛的應(yīng)用，編程技術(shù)及外圍功能電路的配合使用都很成熟。該系統(tǒng)利用AT89S51芯片控制溫度傳感器DS18B20進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度檢測(cè)并顯示，能夠?qū)崿F(xiàn)快速測(cè)量環(huán)境溫度，并可以根據(jù)需要設(shè)定上下限報(bào)警溫度。系統(tǒng)框圖如圖1所示單片機(jī)顯示電路驅(qū)動(dòng)電路按鍵輸入電路測(cè)溫電路擴(kuò)展接口：對(duì)時(shí)間和溫度信息定點(diǎn)存儲(chǔ)，并與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)鐘電路復(fù)位電路報(bào)警電路圖1DS18B20溫度測(cè)溫系統(tǒng)框圖三、課題任務(wù)基本要求：可測(cè)量溫度范圍：℃℃，溫度分辨力：℃。測(cè)量相對(duì)誤差：≤2%，用數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示被測(cè)量的溫度。提高要求：實(shí)現(xiàn)多個(gè)溫度點(diǎn)的實(shí)時(shí)測(cè)量，實(shí)現(xiàn)溫度的分檔測(cè)量(102℃、51℃、℃)。四、方案比較與選擇方案一：基于MAX6576的數(shù)字溫度計(jì)。輸出信號(hào)為占空比為50%的方波。輸出信號(hào)的周期與熱力學(xué)溫度成正比。MAX6576是采用單線輸出方式，通過(guò)引腳OUT輸出連續(xù)的方波信號(hào)，信號(hào)周期與所處環(huán)境（K）成正比。單線輸出方式可以減少與為控制器連接的引腳數(shù)量。MAX6576的測(cè)溫范圍為40℃~125℃。它將被測(cè)溫度轉(zhuǎn)換為周期T(單位為us)。MAX6576在25℃時(shí)，多數(shù)產(chǎn)品的測(cè)溫精度可達(dá)到177?！妫ㄗ畲蟛怀^(guò)177。3℃）；外圍電路簡(jiǎn)單，使用時(shí)基本不需要外圍元件；~，工作電流僅為140uA。選擇AT89C51進(jìn)行單片機(jī)控制，用LCD1602實(shí)現(xiàn)溫度顯示。 方案二：基于AT89S52單片機(jī)和DS18B20的數(shù)字溫度計(jì)。采用數(shù)字溫度芯片DS18B20 測(cè)量溫度，輸出信號(hào)全數(shù)字化。采用了單總線的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計(jì)DS18B20和AT89C51單片機(jī)構(gòu)成的溫度測(cè)量裝置,它直接輸出溫度的數(shù)字信號(hào),也可直接與計(jì)算機(jī)連接。測(cè)溫范圍 －55℃～＋125℃，℃。采用AT89S51單片機(jī)控制，用四位八段式共陰極數(shù)碼管顯示。方案選擇：兩方案的比較： 我們從分析電路可以知道兩個(gè)方案在理論上都是可行的。從芯片選擇上看：MAX芯片的市場(chǎng)覆蓋率大大低于DS18B20,而且可供查閱的資料以及功能方面有較大的局限。而DS1820芯片已經(jīng)有了較為廣泛的應(yīng)用，方便購(gòu)買(mǎi)以及學(xué)習(xí)使用。所以選擇方案二中的DS18B20芯片。從單片機(jī)的選擇上來(lái)看：C51和S51都是常見(jiàn)的單片機(jī)，但是我們?cè)贑51單片機(jī)的程序拷制過(guò)程中出現(xiàn)了問(wèn)題，因此選用S51單片機(jī)。顯示部件的選擇：相比LCD與LED，對(duì)于LED的掌握更見(jiàn)嫻熟，所以傾向于使用LED數(shù)碼管。綜合上面的比較，而且方案二的系統(tǒng)擴(kuò)展性非常強(qiáng)，該測(cè)溫系統(tǒng)電路簡(jiǎn)單、精確度較高、實(shí)現(xiàn)方便、軟件設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單。故選擇方案二設(shè)計(jì)。五、電路原理及工作過(guò)程（1） DS18B20簡(jiǎn)單介紹DALLAS 最新單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20是一種新型的“一線器件”，其體積更小、更適用于多種場(chǎng)合、且適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)。DALLAS 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。溫度測(cè)量范圍為55～+125 攝氏度，可編程為9位～12 位轉(zhuǎn)換精度，分辨率設(shè)定參數(shù)以及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在EEPROM 中，掉電后依然保存。被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出；其工作電源既可以在遠(yuǎn)端引入，也可以采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到3 根或2 根線上，CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20 通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。因此用它來(lái)組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，具有線路簡(jiǎn)單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。DS18B20 的性能特點(diǎn)：●獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊●DS18B20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫●DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)●適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：～，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電●溫范圍－55℃～＋125℃，在10～+85℃時(shí)精度為177?！妗窳愦龣C(jī)功耗●可編程的分辨率為9～12位，℃、℃、℃℃，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫●，12位分辨率時(shí)最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快●用戶可定義報(bào)警設(shè)置●報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度（溫度報(bào)警條件
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