【正文】 制造出不同的新型產(chǎn)品，用以滿足用戶需要，同時(shí)發(fā)展新的檢測(cè)技術(shù)?；谀壳斑@一情況，國(guó)內(nèi)外關(guān)于溫度測(cè)量技術(shù)的發(fā)展主要有以下幾個(gè)動(dòng)向 [4,5,6,7]： （ 1）擴(kuò)展檢測(cè)范圍 目前工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的溫度檢測(cè)范圍是 200 ~ 3000? ℃ ，無(wú)法測(cè)量超高溫和超低溫，尤其是對(duì)液化氣體的極低溫度的檢測(cè)。 ⑤ 用耐熱數(shù)據(jù)記錄儀與短熱電偶相結(jié)合測(cè)量表面溫度分布。光纖式溫度分布測(cè)量裝置是一種新型傳感器件，它可以通過(guò)一個(gè)傳感器就能測(cè)量出線狀溫度分布。 ① 芯熱電偶。 （ 3）利用熱阻效應(yīng)技術(shù)制成的溫度計(jì) 通過(guò)此種技術(shù)設(shè)計(jì)的溫度計(jì)主要可分為三種：電阻測(cè)溫元件、導(dǎo)體測(cè)溫元件、陶瓷熱敏元件。溫度測(cè)量包括以下方法 [1,2,3]： （ 1）利用熱脹冷縮原理制成的溫度計(jì) 通過(guò)此原理設(shè)計(jì)而成的溫度計(jì)主要有三類：玻璃溫度計(jì)、雙金屬溫度計(jì)、壓力式溫度計(jì)。此外，在微波爐、電冰箱、電視機(jī)、智能空調(diào)等日常生活中也有廣泛的應(yīng)用。然而作為工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中最不可或缺的物理量 —— 溫度，成為最重要的工藝參數(shù)之一。24 主要 參考文獻(xiàn) ....................................................................................... 25 附 錄 ................................................................................................... 26 武昌工學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）專用稿紙 1 1 緒 論 本章主要介紹了高精度電子溫度計(jì)的重要性和其目前發(fā)展現(xiàn)狀及其未來(lái)發(fā)展前景。 LCD1602。如果該溫度超過(guò)溫度測(cè)量范圍，則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)聲光報(bào)警。首先對(duì) AT89S51 單片機(jī)進(jìn)行介紹，然后詳細(xì)闡述了基于單片機(jī)控制的數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)，主要從硬件和軟件兩方面進(jìn)行說(shuō)明，最后在 Proteus 仿真軟件上對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試仿真。 作者專業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 作者學(xué)號(hào)： 103001010329 作者簽名： 年 月 日 基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì) 劉默揚(yáng) The design of digital thermometer based on single chip microputer Liu,moyang 2021 年 5 月 11 日 武昌工學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）專用稿紙 1 摘 要 本文 對(duì) 一種基于 DS18B20 數(shù)字 溫度 計(jì)進(jìn)行了介紹 。對(duì)本論文（設(shè)計(jì)）的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在 文中以明確方式標(biāo)明。因本畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）引起的法律結(jié)果完全由本人承擔(dān)。 DS18B20 作為 美國(guó)DALLAS 公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感 芯片 ，具有 十分 獨(dú)特的單線總線接口方式。 本文設(shè)計(jì)的數(shù)字溫度計(jì)主要由控制器、溫 度檢測(cè)器、顯示器、按鍵控制電路和聲光報(bào)警電路五個(gè)部分組成。本系統(tǒng)還有一個(gè)特點(diǎn)就是可對(duì)溫度的顯示分辨率進(jìn)行設(shè)置。 Sound and light alarm 武昌工學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）專用稿紙 1 目 錄 1 緒論 ................................................................................................... 1 引言 ................................................................................................................. 1 溫度測(cè)量技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 ............................................................................. 1 國(guó)內(nèi)外測(cè)溫技術(shù)存在的問(wèn)題及發(fā)展動(dòng)向 ..................................................... 2 本文設(shè)計(jì)要求 ................................................................................................. 3 2 溫度傳感器 DS18B20 ......................................................................... 4 方案選擇 ......................................................................................................... 4 溫度傳感器 DS18B20 介紹 ........................................................................... 4 DS18B20 與單片機(jī)的連接 ............................................................................. 7 3 數(shù)字溫度計(jì)硬件設(shè)計(jì) .......................................................................... 9 單片機(jī) 最小 系統(tǒng) ............................................................................................. 9 測(cè)溫電路設(shè)計(jì) ............................................................................................... 13 LCD1602 液晶屏顯示電路 ........................................................................... 14 按鍵控制電路設(shè)計(jì) ....................................................................................... 16 聲光報(bào)警電路設(shè)計(jì) ....................................................................................... 17 4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) ................................................................................... 18 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)原則 ....................................................................................... 18 系統(tǒng)程序流程圖 ........................................................................................... 19 溫度轉(zhuǎn)換子程序 ........................................................................................... 19 溫度顯示子程序分析 ................................................................................... 20 程序代碼 ....................................................................................................... 23 總結(jié) 引言 古人有云“工欲善其事，必先利其器”，這句話告訴我們 工具的重要性。隨著工業(yè)的進(jìn)步，目前人們對(duì)溫度的測(cè)量范圍越來(lái)越廣，對(duì)溫度的要求越來(lái)越高，同時(shí)對(duì)溫度的檢測(cè)技術(shù)要求也越來(lái)越高，因此對(duì)溫度測(cè)量技術(shù)的研究已經(jīng)成為目前的一個(gè)研究熱點(diǎn)。通過(guò)在智能儀表和測(cè)控系統(tǒng)中引進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)，傳統(tǒng)的儀器和儀表設(shè)備發(fā)生了質(zhì)的變化，這些變化為工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化和智能化打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 （ 2）利用熱電效應(yīng)原理制成的溫度檢測(cè)元件 通過(guò)此原理制作而成的溫度檢測(cè)元件主要是熱電偶。 （ 4）利用熱 輻射原理制成的高溫計(jì) 武昌工學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè) 計(jì)）專用稿紙 2 通過(guò)此種原理制成的熱輻射高溫計(jì)主要有兩種：一個(gè)是單色輻射高溫計(jì)，一般稱光學(xué)高溫計(jì)；另一個(gè)是全輻射高溫計(jì)，它的工作原理是首先物體吸收熱輻射，然后根據(jù)物體本身的性質(zhì)，決定將其吸收、反射或透過(guò)。傳統(tǒng)的溫度測(cè)量可以叫做對(duì)某一 “點(diǎn) ”的溫度測(cè)量。 ③ 輻射溫度計(jì)或熱像儀測(cè)量表面溫度分布。 國(guó)內(nèi)外測(cè)溫技術(shù)存在的問(wèn)題及發(fā)展動(dòng)向 伴隨著工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中生產(chǎn)效率的要求不斷提高，工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化水平也越來(lái)越廣泛，因此工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)溫 度檢測(cè)的要求也越來(lái)越高。對(duì)超高溫和超低溫的溫度檢測(cè)將成為以后的研究熱點(diǎn)。 （ 4）適應(yīng)特殊環(huán)境下的測(cè)溫 不同場(chǎng)合對(duì)溫度檢測(cè)器有著不同的要求，特別是一些特殊場(chǎng)合，對(duì)溫度檢測(cè)武昌工學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè) 計(jì)）專用稿紙 3 器有著特殊的要求。 （ 7）測(cè)控自動(dòng)化 隨著計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展，自動(dòng)化、智能化將成為溫度測(cè)量?jī)x表的又一發(fā)展方向。通過(guò)采用 LCD1602 液晶屏對(duì)數(shù)字溫度計(jì)進(jìn)行溫度顯示，并且設(shè)計(jì)出溫度范圍檢測(cè)功能，超出設(shè)定穩(wěn)定將會(huì)自動(dòng)進(jìn)行聲光報(bào)警。面對(duì)如此眾多的產(chǎn)品，如何設(shè)計(jì)出符合自己需要的溫度傳感器，需要從以下幾點(diǎn)考慮：外圍 電路應(yīng)該盡量簡(jiǎn)單；合適的測(cè)溫的精度和分辨率，以便減少不必要的成本開(kāi)支；溫度傳感器采用的總線負(fù)載能力要滿足多點(diǎn)測(cè)溫的需要；盡量減少占用 MCU 的 I/O 引腳數(shù)，因?yàn)?MCU 的系統(tǒng)資源非常寶貴，并且輸入通道有限，應(yīng)該盡量節(jié)約；與 MCU 的通信協(xié)議應(yīng)該盡量簡(jiǎn)單，并且其軟件開(kāi)發(fā)難度盡量簡(jiǎn)單。兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間出現(xiàn)溫差時(shí)，會(huì)在兩個(gè)導(dǎo)線上產(chǎn)生熱電電位，即電壓差。 方案二：采用單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 來(lái)實(shí)現(xiàn)。 DS18B20 芯片能提供 9位溫度讀數(shù)，不需要任 何的外圍硬件便可以構(gòu)成溫度檢測(cè)系統(tǒng)。它主要由溫度傳感器和微控制器組成。該芯片的溫度分辨率可以調(diào)節(jié)，具有很好的可靠性和實(shí)用性。 圖 DS18B20 的管腳排列圖 由上圖可知，由于 DS18B20 芯片具有一個(gè)數(shù)據(jù)輸入 /輸出口，故它是單總線專用芯片之一。通過(guò)軟件編程，可以將數(shù)字溫度傳輸設(shè)定成 9位或者 12位，并且它的最大傳輸時(shí)間是 750ms 。 武昌工學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè) 計(jì)）專用稿紙 6 圖 DS18B20 內(nèi)部存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)圖 DS18B20 芯片具有四個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件 ： （ 1）在出廠之前，光刻 ROM中的 64位序列號(hào)已經(jīng)被刻錄好，它可以作為DS18B20 芯片的地址序列號(hào)。下 面以 12位轉(zhuǎn)化為例進(jìn)行說(shuō)明：采用 16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式，以 / LSB℃形式表達(dá)，其中 S 代表符號(hào)位。 （ 4）配置寄存器 該字節(jié)各位的含義如下： 表 配置寄存器結(jié)構(gòu) TM R1 R0 1 1 1 1 1 該寄存器的低五位均為 1， TM代表測(cè)試模式位，設(shè)定 DS18B20 是在工作模式還是在測(cè)試模式。需要注意的是，需將 VDD、 DQ、 GND三根線焊接牢固。多數(shù)情況下，測(cè)溫電纜線均為屏蔽 4芯雙絞線，其中一對(duì)與地線和信號(hào)線連接，另一對(duì)與 VDD和地線連接，屏蔽層在源端單點(diǎn)與大地連接。 51系列 的 單片機(jī)最小系統(tǒng) 主要由 單片機(jī)、晶振電路 和 復(fù)位電路 組成。本文采用 AT89 系列單片機(jī)中的 AT89S51 單片機(jī)。 AT89S51 單片機(jī)主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)： （ 1）具有 80C51 核心處理器單元； （ 2） 5V 工作電壓，工作頻率為 0~12MHz ； （ 3）具有大容量?jī)?nèi)部數(shù)據(jù) RAM ， 1K RAM字 節(jié) ； （ 4）具有 64 / 32 /16 / 8KB片內(nèi) Flash程序存儲(chǔ)器； （ 5）支持 12M時(shí)鐘或 6M 時(shí)鐘模式； （ 6）雙 DPTR 數(shù)據(jù)指針； （ 7） SPI (串行外圍接口 )和增強(qiáng)型 UART ； （ 8）具有 4個(gè) 8位 I/O 口，含 3個(gè)高電流 P1 口 ，可以直接驅(qū)動(dòng) LED ； （ 9）具有 3個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器； （ 10）具有可編程看門狗