【正文】 制造出不同的新型產(chǎn)品，用以滿足用戶需要，同時發(fā)展新的檢測技術(shù)。基于目前這一情況，國內(nèi)外關(guān)于溫度測量技術(shù)的發(fā)展主要有以下幾個動向 [4,5,6,7]： （ 1）擴(kuò)展檢測范圍 目前工業(yè)生產(chǎn)過程中的溫度檢測范圍是 200 ~ 3000? ℃ ，無法測量超高溫和超低溫，尤其是對液化氣體的極低溫度的檢測。 ⑤ 用耐熱數(shù)據(jù)記錄儀與短熱電偶相結(jié)合測量表面溫度分布。光纖式溫度分布測量裝置是一種新型傳感器件，它可以通過一個傳感器就能測量出線狀溫度分布。 ① 芯熱電偶。 （ 3）利用熱阻效應(yīng)技術(shù)制成的溫度計 通過此種技術(shù)設(shè)計的溫度計主要可分為三種：電阻測溫元件、導(dǎo)體測溫元件、陶瓷熱敏元件。溫度測量包括以下方法 [1,2,3]： （ 1）利用熱脹冷縮原理制成的溫度計 通過此原理設(shè)計而成的溫度計主要有三類：玻璃溫度計、雙金屬溫度計、壓力式溫度計。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）專用稿紙 1 1 緒 論 本章主要介紹了高精度電子溫度計的重要性和其目前發(fā)展現(xiàn)狀及其未來發(fā)展前景。 LCD1602。如果該溫度超過溫度測量范圍，則系統(tǒng)會自動聲光報警。首先對 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)字溫度計的設(shè)計，主要從硬件和軟件兩方面進(jìn)行說明，最后在 Proteus 仿真軟件上對整個系統(tǒng)進(jìn)行測試仿真。 作者專業(yè)： 電氣工程及其自動化 作者學(xué)號： 103001010329 作者簽名： 年 月 日 基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計的設(shè)計 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）專用稿紙 1 摘 要 本文 對 一種基于 DS18B20 數(shù)字 溫度 計進(jìn)行了介紹 。對本論文（設(shè)計）的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在 文中以明確方式標(biāo)明。因本畢業(yè)論文（設(shè)計）引起的法律結(jié)果完全由本人承擔(dān)。 DS18B20 作為 美國DALLAS 公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感 芯片 ，具有 十分 獨特的單線總線接口方式。 本文設(shè)計的數(shù)字溫度計主要由控制器、溫 度檢測器、顯示器、按鍵控制電路和聲光報警電路五個部分組成。本系統(tǒng)還有一個特點就是可對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）專用稿紙 1 目 錄 1 緒論 ................................................................................................... 1 引言 ................................................................................................................. 1 溫度測量技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 ............................................................................. 1 國內(nèi)外測溫技術(shù)存在的問題及發(fā)展動向 ..................................................... 2 本文設(shè)計要求 ................................................................................................. 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)字溫度計硬件設(shè)計 .......................................................................... 9 單片機(jī) 最小 系統(tǒng) ............................................................................................. 9 測溫電路設(shè)計 ............................................................................................... 13 LCD1602 液晶屏顯示電路 ........................................................................... 14 按鍵控制電路設(shè)計 ....................................................................................... 16 聲光報警電路設(shè)計 ....................................................................................... 17 4 軟件系統(tǒng)設(shè)計 ................................................................................... 18 系統(tǒng)軟件設(shè)計原則 ....................................................................................... 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，目前人們對溫度的測量范圍越來越廣，對溫度的要求越來越高，同時對溫度的檢測技術(shù)要求也越來越高，因此對溫度測量技術(shù)的研究已經(jīng)成為目前的一個研究熱點。通過在智能儀表和測控系統(tǒng)中引進(jìn)計算機(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)自動化和智能化打下了堅實的基礎(chǔ)。 （ 2）利用熱電效應(yīng)原理制成的溫度檢測元件 通過此原理制作而成的溫度檢測元件主要是熱電偶。 （ 4）利用熱 輻射原理制成的高溫計 武昌工學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè) 計）專用稿紙 2 通過此種原理制成的熱輻射高溫計主要有兩種：一個是單色輻射高溫計，一般稱光學(xué)高溫計；另一個是全輻射高溫計，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。傳統(tǒng)的溫度測量可以叫做對某一 “點 ”的溫度測量。 ③ 輻射溫度計或熱像儀測量表面溫度分布。 國內(nèi)外測溫技術(shù)存在的問題及發(fā)展動向 伴隨著工業(yè)生產(chǎn)過程中生產(chǎn)效率的要求不斷提高，工業(yè)生產(chǎn)自動化水平也越來越廣泛，因此工業(yè)生產(chǎn)中對溫 度檢測的要求也越來越高。對超高溫和超低溫的溫度檢測將成為以后的研究熱點。 （ 4）適應(yīng)特殊環(huán)境下的測溫 不同場合對溫度檢測器有著不同的要求，特別是一些特殊場合，對溫度檢測武昌工學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè) 計）專用稿紙 3 器有著特殊的要求。 （ 7）測控自動化 隨著計算機(jī)的快速發(fā)展，自動化、智能化將成為溫度測量儀表的又一發(fā)展方向。通過采用 LCD1602 液晶屏對數(shù)字溫度計進(jìn)行溫度顯示，并且設(shè)計出溫度范圍檢測功能，超出設(shè)定穩(wěn)定將會自動進(jìn)行聲光報警。面對如此眾多的產(chǎn)品，如何設(shè)計出符合自己需要的溫度傳感器，需要從以下幾點考慮：外圍 電路應(yīng)該盡量簡單；合適的測溫的精度和分辨率，以便減少不必要的成本開支；溫度傳感器采用的總線負(fù)載能力要滿足多點測溫的需要；盡量減少占用 MCU 的 I/O 引腳數(shù)，因為 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)該盡量簡單，并且其軟件開發(fā)難度盡量簡單。兩個結(jié)點之間出現(xiàn)溫差時，會在兩個導(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 來實現(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用性。 圖 DS18B20 的管腳排列圖 由上圖可知，由于 DS18B20 芯片具有一個數(shù)據(jù)輸入 /輸出口，故它是單總線專用芯片之一。通過軟件編程，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間是 750ms 。 武昌工學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè) 計）專用稿紙 6 圖 DS18B20 內(nèi)部存儲結(jié)構(gòu)圖 DS18B20 芯片具有四個主要的數(shù)據(jù)部件 ： （ 1）在出廠之前，光刻 ROM中的 64位序列號已經(jīng)被刻錄好，它可以作為DS18B20 芯片的地址序列號。下 面以 12位轉(zhuǎn)化為例進(jìn)行說明：采用 16位符號擴(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代表測試模式位，設(shè)定 DS18B20 是在工作模式還是在測試模式。需要注意的是，需將 VDD、 DQ、 GND三根線焊接牢固。多數(shù)情況下，測溫電纜線均為屏蔽 4芯雙絞線，其中一對與地線和信號線連接，另一對與 VDD和地線連接，屏蔽層在源端單點與大地連接。 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)主要有以下幾個特點： （ 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）具有大容量內(nèi)部數(shù)據(jù) RAM ， 1K RAM字 節(jié) ； （ 4）具有 64 / 32 /16 / 8KB片內(nèi) Flash程序存儲器； （ 5）支持 12M時鐘或 6M 時鐘模式； （ 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 8位 I/O 口，含 3個高電流 P1 口 ，可以直接驅(qū)動 LED ； （ 9）具有 3個 16位定時器 /計數(shù)器； （ 10）具有可編程看門狗