电子设计竞赛论文及总结报告单片机数字显示温度计.doc

3目录 2012年黑龙江八一农垦大学电子协会电子设计竞赛论文及总结报告 题目：数字显示温度计 组号：2012205001 组员： 导师： 时间：2012年3月20日--4月1日 摘要说明随着现代化信息技术的飞速发展，单片机技术已经十分普及，在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为核心部件来使用本论文介绍了一种以单片机AT89S52为主要控制器件，以DS18B20为温度传感器通过LCD液晶屏传送数据，实现温度显示的新型数字温度计该数字温度计的测量范围为0～120℃，显示分辨率为0.1℃，误差≤±0.10℃由于采用了温度传感器DS18B20作为检测元件，与传统的温度计相比，本文设计的数字温度计减少了外部的硬件电路，具有读数方便，测温范围广，测温精确，数字显示，适用范围宽等特点DS18B20温度计还可以在高温报警、远距离多点测温控制等方面进行应用开发该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于各种环境下进行现场温度测量，可广泛应用于工业控温系统、温度计、消费产品以及其它温度测控系统我们利用单片机的这种强大的多功能控制了水温的系统，我们相信在我们的努力下，一定能够实现我们的目的，单片机有着极其远大的发展前途。

关键词：单片机AT89S52；温度传感器DS18B20；DS1302；LCD液晶屏显示;变压器等ABSTRACTWith the rapid development of modern information technology, microcontroller technology has become quite common, real-time detection and automatic control in the microcomputer application systems, microcontroller is often used as a core component to use.This paper introduces a single-chip control device for main AT89S52 for temperature sensor DS18B20, to transmit data by LCD screen, realize temperature display of the new digital thermometer. This digital thermometer measurement range is 0 ~ 120 ℃, the display resolution ℃ for 0.1 ℃, error acuities + 0.5.As a result of the temperature sensor DS18B20 as the test components compared with the traditional thermometer, this paper designed digital thermometer reduce external hardware circuit, which readings convenient, temperature measuring range, temperature measurement precision, the digital display characteristics, wide application scope. DS18B20 thermometer can still in high temperature alarm, long-range multi-point measurement temperature control aspects of application development. The system structure is simple, strong anti-jamming capability, suitable for all kinds of environment temperature measurement on the site, and can be widely used in industrial control temperature system, thermometer, consumer products and other temperature measurement and control system.Keywords: SCM AT89S52 single; Temperature sensor DS18B20; Digital thermometer; LCD display目 录一. 绪论 11.1研究背景 11.2研究现状 1二. 总体设计方案 32.1设计思路 32.2总体设计框图 32.3所用材料 4三. 硬件设计 53.1 单片机的选择 53.2 温度传感器的选择 93.3 温度检测电路 163.4 温度报警电路 173.5 复位电路 183.6 时钟电路 193.7 显示电路 203.8 主电路原理图 21四. 软件设计 234.1 概述 234.2 主程序模块 234.3 各模块流程设计 244.4 报警模块流程 27五. 仿真 295.1 PROTEUS介绍 295.2 Altium Designe介绍 30六.综合调试 336.1焊接 336.2调试 33七. 总结与体会 35致谢 37参考文献 39附录 41第一部分 绪论1.1研究背景随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现，人们在生产过程中会越来越关注精密而实用的仪器，能够独立工作的温度检测和显示系统应用于诸多领域。

其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活等提供更好更方便快捷的设施就需要从单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展目前温度计的发展很快，从原始的玻璃管温度计发展到了现在的热电阻温度计、热电偶温度计、数字温度计、电子温度计等等，温度计中传感器是它的重要组成部分，它的精度、灵敏度基本决定了温度计的精度、测量范围、控制范围和用途等传感器应用极其广泛，目前已经研制出多种新型传感器传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件热敏电阻的成本低，但需后续信号处理电路，而且可靠性相对较差，测温准确度低，检测系统也有一定的误差本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温精确，数字显示，适用范围宽等特点，主要用于对测温比较准确的场所或科研实验室使用，可广泛用用于工业控温系统、温度计、消费产品以及其它温度测控系统目前，该产品已在温控系统中得到了广泛使用因此本设计就尝试通过编程与芯片的结合来解决传统数字温度计的弊端，设计出新型数字温度计1.2研究现状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： 1、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。

2、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3、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（或寄存器）和接口电路本设计课题的研究可以应用领域生产、生活等很多领域对于家用电器从洗衣机、微波炉到音响等等到处都可以用到温度控制器来方便大家的日常生活开发此产品后也可方便应用安装在小至家庭大到工厂车间，小至一个芯片大到一个机械设备例如在家庭客厅卧室等必要地方显示室温，可防止家里食物是否变质及早采取措施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第二部分 总体设计方案2.1设计思路本设计是一个基于单片机AT89S51的数字温度计和温度传感器DS18B20的设计，用来测量环境温度，测量范围为0～120℃，显示分辨率为0.1℃，误差≤±0.5℃，当温度高于55℃或低35℃于程序设定值时，报警电路就会发出报警，并且在LCD液晶屏第二行温度值的后面显示出高温超限或低温超限。

整个设计系统主要包括硬件电路的设计和系统软件的设计硬件电路主要包括主控制器，测温电路和显示电路等主控制器采用单片机AT89C51，温度传感器采用美国DALLAS半导体公司生产的DS18B20来实现环境温度的采集和A/D转换，同时因其输出为数字形式，且为串行输出，这就方便了单片机进行数据处理，但同时也对编程提出了更高的要求单片机把采集到的温度进行相应的转换后，显示电路采用LCD液晶显示器以动态扫描法直读显示系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，写入温度子程序，报警子程序等2.2总体设计框图本系统采用单片机作为微控制器，如图2.2.1，分为：测温电路，显示电路,报警电路，复位电路单片机用AT89C51、温度传感器用DS18B20，采用12MHZ晶振，电源采用5V该电路经过设计分析、绘图、仿真调试、制板、焊接等工作后温度计成形采用数字温度芯片DS18B20测量温度，输出信号全数字化便于单片机处理及控制，省去传统的测温方法的很多外围电路且该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，此元件线形较好在0—100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度DS18B20的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS18B20和微控制器AT89C51构成的温度测量装置,它直接输出温度的数字信号,可直接与计算机连接。

这样,测温系统的结构就比较简单,体积也不大采用52单片机控制，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，安装方便图2.2.1 总体设计框图 2.3所用主要元器件单片机AT89S51一个，温度传感器DS18B20一个，12MHz晶振一个，LCD12864个，蜂鸣器一个，电源一个，排阻一个，三极管一个，USB一个，，电阻电容及导线若干23第三不封 硬件设计第三章 硬件设计3.1 单片机的选择AT89S51作为温度测试系统设计的核心器件该器件是INTEL公司生产的MCS一5l系列单片机中的基础产品，采是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89S51单片机在电子行业中有着广泛的应用单片机小系统的电路图如图3-1-1所示图3.1.1 单片机小系统电路3.1.1 AT89S51单片机的主要特性：（1）兼容MCS-51指令系统，4K字节可编程闪烁存储器；（2）8k可反复擦写(大于1000次）Flash ROM；（3）寿命为1000次写/擦周期，数据保留时间可10年以上；（4）全静态工作模式：0Hz-33Hz；（5）三级程序存储器锁定；（6）128*8位内部RAM。