1、单片机原理及应用课程设计信息工程学院单片机原理与外围电路课程论文题目：基于单片机的数字温度计设计 姓名： 金鑫 学号： 50112113 班级： 计算机15-3 摘要：随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术, 本 文主要介绍了一个基于89S51单片机的测温系统，详细描述了利用数字温度传感器DS18B20开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行了介绍,该系统可以方便的实现实现温度采集和显示，并可根据需要任意设定上下限报警温度，它使用起来相当方便，具有精度高
2、、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。DS18B20与AT89C51结合实现最简温度检测系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。 关键词：单片机；温度检测；AT89S51；DS18B20；ABSTRACT： Along with the progress and development of the ages, single slice the machine technique has already make widely ava
3、ilable the life is to us,work,research,each realm, have already become the technique of a kind of comparison maturity. This paper mainly describes a temperature measurement system based on 89S51 singlechip, detailedly describing the development process use digital temperature sensor, the paper intro
4、duces the hardware connectivity and software programming of the DS18B20 based on the single-chip, and give the software flow chart of each module,as well as introduced each circuit of the system.System can easily to collect and display the temperature, it can also arbitrary set alarm temperature acc
5、ording to the actual need, It is used convenience, it has high precision,wide range ,high sensitivity, small size,and low power dissipation, The device is especially applied to measure temperature in peoples daily lives ，industrial and agricultural production,and also easily as a temperature process
6、ing module embed in the other system, turn into as a complementary expansion. Key word : Singlechip temperature measurement;AT89S51; DS18B20目录1绪论41.1设计背景41.2国内外现状41.3 课题的设计目的51.4课题的主要工作52系统方案设计62.1 方案选择62.1 系统的总体设计方案63硬件设计83.1 STC89C52RC芯片功能简介83.1.1 STC89C52RC芯片简介83.1.2 引脚功能83.2 DS18B20芯片简介123.2.1 芯
7、片简介123.2.2 DS18B20的外形和内部结构133.2.3 DS18B20的工作时序153.2.4 DS18B20与单片机的典型接口设计173.2.5 DS18B20的各个ROM命令173.3 MAX232简介193.4 RS232接口简介203.4.1 RS232接口的电平转换213.4.2 RS232总线接口标准213.5系统总体电路图234 系统软件设计234.1 各模块的程序设计234.1.1主程序流程图234.1.2 读出温度子程序254.1.3 温度转换命令子程序254.1.4 计算温度子程序264.1.5 显示数据刷新子程序274.1.6 报警子程序274.1.7 按键扫
8、描处理子程序284.2 Protues仿真285结论30参考文献32附录33附录1 元器件清单33附录2 全部程序清单34附录3 系统总设计图43附录4 PCB仿真线路及3D图441绪论1.1设计背景随着新技术的不断开发与应用，近年来单片机发展十分迅速，一个以微机应用为主的新技术革命浪潮正在蓬勃兴起，单片机的应用已经渗透到电力、冶金、化工、建材、机械、食品、石油等各个行业。传统的温度采集方法不仅费时费力，而且精度差，单片机的出现使得温度的采集和数据处理问题能够得到很好的解决。温度是工业对象中的一个重要的被控参数。然而所采用的测温元件和测量方法也不相同；产品的工艺不同，控制温度的精度也不相同。因
9、此对数据采集的精度和采用的控制方法也不相同。传统的控制方式以不能满足高精度，高速度的控制要求，如温度控制表温度接触器，其主要缺点是温度波动范围大。由于他主要通过控制接触器的通断时间比例来达到改变加热功率的目的，受仪表本身误差和交流接触器的寿命限制，通断频率很低。近几年来快速发展了多种先进的温度控制方式，如：PID控制，模糊控制，神经网络及遗传算法控制等。这些控制技术大大的提高了控制精度，不但使控制变得简便，而且使产品的质量更好，降低了产品的成本，提高了生产效率。本设计使用单片机作为核心进行控制。单片机具有集成度高，通用性好，功能强，特别是体积小，重量轻，耗能低，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便
10、等独特优点，在数字、智能化方面有广泛的用途。1.2国内外现状温度计在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的温度计来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。温度计测温技术的关键在于温度传感器。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展，同时具有抑制串模干扰能力强、分辨力高、线性度好、成本低等优点。随着我国四个现代化和经济发展，我国在科技和生产各领域都取得了飞速的发展和进步，发展以温度传感器为载体的温度测量技术具有重大意义。传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器被广泛用于工农业生产、科学研究和生活
11、等领域，数量高居各种传感器之首。温度传感器的发展大致经历了以下三个阶段：传统的分立式温度传感器(含敏感元件)；模拟集成温度传感器/控制器；数字温度传感器。温度传感器的发展现状：温度传感器使用范围广，数量多，居各种传感器之首，其发展大致经历了以下3个阶段： 传统的分立式温度传感器（含敏感元件）热电偶传感器,主要是能够进行非电量和电量之间转换。 模拟集成温度传感器/控制器。集成传感器是采用硅半导体集成工艺制成的，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。 智能温度传感器。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术（ATE_）的结晶。智能温度传感器内部包含温度传感器、A/D传感器、信号处理器、存储器（或寄
12、存器）和接口电路。从国内外来看工业生产控制中用数字温度计可清晰显示温度来防止元气件失效或损坏等不必要的非人为损失，对做好车间机器维修与保养起很重要的作用。温度是一般工业领域最容易碰到的检测参数，如环境温度的检测，工业工艺温度参数的检测，设备的温度保护检测等，而市场上专用的、通用的各类温控仪产品也比较丰富。国内外的温度检测仪器的发展水平主要体现在仪器的智能化水平、测量的文的范围、测量的精度以及仪器的功耗等技术指标上，目前国内的温度测量，在精度上很少有高于0.1的。近年来温度计正处在传统型向新型温度计转型的发展阶段，新型温度计的特点是微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化，他不仅促进了传统产业的
13、改造。而且可导致建立新型工业，是21世纪新的经济增长的。1.3 课题的设计目的1. 巩固、加深和扩大单片机应用的知识面，提高综合及灵活运用所学知识解决工业控制的能力。2. 培养针对课题需要，选择和查阅有关手册、图表及文献资料的自学能力，提高组成系统、编程、调试的动手能力。3. 通过对课题设计方案的分析、选择、比较、熟悉单片机用系统开发、研制的过程，软硬件设计的方法、内容及步骤。1.4课题的主要工作本课题的研究重点是设计一种基于单片机的数字温度计控制系统。能够显示温度的测量值主要工作如下：1. 温度测试基本范围0100。2. 精度为0.5。3. LED液晶显示。4. 可以设定温度的上下限报警功能
14、。5. 实现报警提示。2系统方案设计2.1 方案选择方案一：使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路。此方案数据处理比较麻烦，且容易产生信号失真。方案二：使用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的。所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。而且此方案电路比较简单，软件设计也比较容易实现。从以上两种方案很容易看出方案二电路比较简单，软件设
15、计容易实现，故实本设计中采用方案二。方案二可以只用一根线实现信号的双向传输，具有接口简单容易扩展等优点，DS18B20可以直接温度转换为串行数字信号，供单片机进行处理，具有低功耗、商性能、抗干扰能力强等优点。2.1 系统的总体设计方案本设计采用STC89C52RC单片机实现。单片机软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制。而且体积小，硬件实现简单，安装方便。既可以单独对多DS18B20控制工作，还可以与PC机通信。另外STC89C52RC在工业控制上也有着广泛的应用，编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟。单总线数字温度计DS1820采用基板专利技术来测量温度 ,温度传感器及各种数字转换电路都集成在一起 ,由总线串行输出测量值(9 位二进制编码) 。测温范围从 - 55 + 125 , 还可以读内部计数器 ,获得较高的分辨率。同时还可以进行上、 下限温度的设定和报警等。本课题主要研究如何利用DS18B20智能温度传感器实时显示温度，并将其与LED显示键盘合并使用，制成一个能实时显示温度的数字温度计。
