【正文】 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)狀及其未來發(fā)展前景。 （ 3）利用熱阻效應(yīng)技術(shù)制成的溫度計(jì) 通過此種技術(shù)設(shè)計(jì)的溫度計(jì)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?；谀壳斑@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(gè)動(dòng)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。目前，國外內(nèi)許多公司都生產(chǎn)出了各種新型溫 度傳感器，極大豐富了大家的設(shè)計(jì)視野。 溫度傳感器 DS18B20 介紹 武昌工學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè) 計(jì)）專用稿紙 5 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 芯片是 DALLAS公司生產(chǎn)的可編程集成數(shù)字測溫器件。 圖 DS18B20芯片的內(nèi)部存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)圖，它主要由一個(gè)暫存 RAM和一個(gè)非易失性可擦除 EERAM組成。當(dāng)出現(xiàn) VDD與 GND脫開現(xiàn)象時(shí)，該芯片將會(huì)只傳輸+℃的溫度值。由于 768bit 的片內(nèi) RAM (地址： 000H ~ 2FFH)與片外 RAM 地址重疊，故可以通過軟件設(shè)置 ，來設(shè)定 AT89 系列單片機(jī)使用片內(nèi) RAM 還是片外 RAM ，系統(tǒng)默認(rèn)使用片內(nèi) RAM 。 圖 （ b）為 外 部方式產(chǎn)生的時(shí)鐘電路，圖中 XTAL1 引腳接地， XTAL2 引腳與外部振蕩器連接。 按鍵手動(dòng)復(fù)位又可分為電平方式和脈沖方式。 LCD1602 液晶共有 16個(gè)引腳 ， 其功能分別如下所示： 第 1腳： VSS 是 地電源 。獨(dú)立按鍵共有兩個(gè)端口，其中的一端與系統(tǒng)的 GND 相連，另一端與單片機(jī)的 I/O 端口相連，并且在與 I/O 端口的連接端都經(jīng)過一個(gè) 的上拉電阻，這樣可以保證如果按鍵沒有被按下，則單片機(jī)可以檢測到穩(wěn)定的高電平信號，從而避免誤判現(xiàn)象。 AT89C51 單片機(jī)的編程環(huán)境可以支持四種編程語言，分別是匯編語言、PL/M 語言、 C 語言以及 BASIC 語言。 系統(tǒng)程序流程圖 在主程序中，當(dāng)系統(tǒng)上電完成變量定義 和 LCD1602 液晶屏等初始化操作后，首先是讀取一次溫度值并顯示在液晶屏上，然后再判斷是否處于按鍵設(shè)置的狀態(tài)下，如果是，則根據(jù)按鍵狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置處理，如果 不是，則不斷地讀取溫度值進(jìn)行顯示。需要注意的是，讀出 DS18B20 中的RAM 數(shù)據(jù)時(shí)，需要進(jìn)行 BCD 碼轉(zhuǎn)換，然 后判斷溫度讀數(shù)的正負(fù)。首先在第一行顯示字符串Temperature is ，然后讀取溫度數(shù)據(jù)，獲取溫度的整數(shù)值，接著根據(jù)溫度數(shù)據(jù)的最高位判斷溫度的正負(fù)屬性，如果是負(fù)溫，則將其數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)正處理，并在溫度前先顯示‘ ’，如果是正溫，則顯示‘ ’，接著對溫度值的百位、十位、個(gè)武昌工學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè) 計(jì)）專用稿紙 21 位以及十分位進(jìn)行分離，然后逐位顯示在液晶屏上，最后就是根據(jù)讀到的溫度的整數(shù)值，判斷其是否超過系統(tǒng)所設(shè)置的溫度范圍，如果是，則啟動(dòng)聲光報(bào)警電路。 //獲取整數(shù)位溫度位 if(tempFlag==1) { tempFlag=0。0x02) wd+=1 if((Actual_Temperature H_temp) ||( Actual_Temperature L_temp)) { LED_WARN = 1。 //按一次出現(xiàn) H 30，可以進(jìn)行上限溫度設(shè)置 按兩次出現(xiàn) L 20，可以進(jìn)行下限溫度設(shè)置 按第三次恢復(fù)溫度顯示 sbit Key_3 = P1^6。 void LCD_init(void)。//設(shè)置 8 位格式， 2 行， 5x7 LCD_write_mand(0x38)。//使能 LCD_E=0。 tempNum=ReadTemperature()。 } else { LCD_disp_char(3,2,39。 else if(fbl_flag==1) { if(wd5000) shifen=0。 } } void display_2(void) { unsigned char j =0。 shi = temp%100/10。 temp+=1。 //每次掃描前，先將接鍵盤的引腳口拉高 if(Key_0 == 0) //如果檢測到有鍵按下 { delayms2(10)。 LCD_disp_char(10,2,(ge+48))。0x80) { LCD_disp_char(7,2,39。)。 if((Actual_Temperature H_temp) ||( Actual_Temperature L_temp)) { LED_WARN = 1。0x02) wd+=1 //獲取整數(shù)位溫度位 if(tempFlag==1) { tempFlag=0。 y)。//寫命令延時(shí) } //LCD1602 寫數(shù)據(jù)函數(shù) void LCD_write_data(unsigned char dat) { LCD_DB=dat。i) for(j=0。 unsigned char code dis_char[]={Temperature is}。 sbit BEEP_WARN=P3^7。 LCD_disp_char(10,2,0xdf)。0x08) wd+=5000。 tempFlag=1。 //讀取高字節(jié)溫度數(shù)據(jù) tempH=tempH8。本文中軟件編程中的溫度轉(zhuǎn)換子程序主要由讀數(shù)據(jù)程序和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)程序兩部分組成。 （ 2）對各個(gè)功能進(jìn)行模塊化編程，便于對每一個(gè)部分進(jìn)行調(diào)試和修改，同時(shí)方便以后程序的維護(hù)和移植。 本文的軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用模塊化設(shè)計(jì)。 第 3管 腳直接 與 地 相連 ， 即對比度 最高， LCD1602 的 第 4管 腳 RS端、第 5腳 RW端和第 6腳 E端分別 與 單片機(jī)的 I/O 口 對應(yīng)連接 。 DS18B20 采用外部供電的方式，實(shí)現(xiàn)方法為通過一個(gè)電阻把溫度傳感器 DS18B20 的 I/O 口和電源直接連接，同時(shí)起到上拉的功能。首先將由外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號 (RST 信號 )傳到施密特觸發(fā)器的輸入端，然后通過片內(nèi)復(fù)位電路對施密特觸發(fā)器的輸出進(jìn)行采樣，這主要在每個(gè)機(jī)器周期的 S5P2 時(shí)刻進(jìn)行采樣，最終得到復(fù)位電路所需要的復(fù)位信號 。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或者外部方式產(chǎn)生。 AT89S51 單片機(jī)的一系列的優(yōu)點(diǎn)，使得其在系統(tǒng)應(yīng)用和編程時(shí)，占用資源很少。 表 溫度值分辨率設(shè)置表 R1 R0 分辨率 溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)間 0 0 9位 0 1 10位 1 0 11位 375ms 1 1 12位 750ms DS18B20 與單片機(jī)的連接 DS18B20芯片與單片機(jī)的連接非常簡單，通過將 DS18B20芯片的信號線與單片機(jī)的一位雙向端口相連便可完成兩者的連接 ，如圖 。在出廠時(shí) DS18B20芯片已具有唯一的 64位序列號，這樣可以在一條總線上同時(shí)接入多個(gè) DS18B20芯片，并且不會(huì)出現(xiàn)雜亂情況。只需要一根端口線就可以對 DS18B20 讀信息或?qū)懶畔?，?shù)據(jù)總線為其提供讀寫及溫度變換功率，此外該數(shù)據(jù)總線也可以向所接入的 DS18B20 芯片供電，因此不需要額外電源。故本文對數(shù)字式溫度計(jì)進(jìn)行設(shè)計(jì)，旨在滿足測量范圍在 40~100? ℃ ，測量精度誤差小于 ℃ 。 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。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(jì) 通過此原理設(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)。如果該溫度超過溫度測量范圍，則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)聲光報(bào)警。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)。 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(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。 （ 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