毕业设计（论文）-基于单片机的数字温度计设计

1、四川信息职业技术学院毕业设计论文全套设计加扣3012250582设计题目: 基于单片机的数字温度计设计 专 业: 应用电子技术 班 级: 应电08-3 学 号: 姓 名: 指导教师: 二0一0年七月十日四川信息职业技术学院毕业设计（论文）任务书学 生姓 名应电08-3班专业应用电子技术设计（或论文）题目基于单片机的数字温度计的设计指导教师姓名职 称工作单位及所从事专业联系方式备 注设计（论文）内容：运用电子技术知识、技能设计一个温度度计功能要求如下：1. 采用DS18B20温度传感器实现温度的采集工作，并用16位LCD显示温度。2. 具有采集温度，显示当前温度的功能。3. 温度采集的范围在-20110摄氏度。要求完成：选择各单元电路结构并阐述工作原理，绘制整机电路原理图（A4图纸），写出C语言源程序；准确计算或估算电路参数，正确选择电路元件与设备，给出元件、设备明细表；撰写设计说明书，要求准确阐述电路选择依据，反映计算方法、元件、设备选择等设计过程，并使用软件进行仿真或制作实物。进度安排：5月45月11日：查找资料，选择参考方案 5月115月18日：确定方案5月185月25日：查找资料

2、，进行单元电路的设计 5月255月31日：整机电路分析5月316月7日：整理报告，确定初稿 6月76月14日：检查定稿主要参考文献、资料(写清楚参考文献名称、作者、出版单位)：1 苏平单片机原理与接口技术电子工业出版社2003年5月2 林伸茂8051单片机彻底研究实习篇人民邮电出版社2005年8月3 王静霞单片机应用技术（C语言版）电子工业出版社2009年1月4 陈坤、张义中等电子设计技术电子科技大学出版社1997年5月5 郑应光模拟电子线路（一）.东南大学出版社. 2005年3月6 李秀忠单片机应用技术人民邮电出版社2007年1月7 肖洪兵跟我学单片机北京航空航天大学出版社2002年3月审批意见教研室负责人：年 月 日 四川信息职业技术学院毕业设计说明书目 录摘 要1第1章 绪论2第2章 系统方案论证与比较32.1 方案比较32.2 方案论证4第3章 硬件设计63.1主控芯片介绍63.2 复位电路83.3 时钟电路93.4 矩阵电路103.5 显示电路113.6 测温电路133.6.1DS18B20单线数字温度传感器133.6.2DS18B20工作原理133.6.3 DS18B20的

3、性能特点143.6.4DS18B20内部结构143.7 整机工作原理16第4章 软件设计17第5章仿真与调试295.1仿真与调试295.2调试与运行29结论30参考文献31附录1源程序32附录2元器件名细表45附录3仿真电路图46 第1页摘 要温度的检测与控制是工业生产过程中比较典型的应用之一，随着传感器在生产和生活中的更加广泛的应用，利用新型单总线式数字温度传感器实现对温度的测试与控制得到更快的开发。在这里介绍了一种基于DS18B20和AT89C52单片机的温度测量及控制系统的硬件结构以及C语言程序设计，该系统设计和布线简单，结构紧凑，体积小，重量轻，抗干扰能力强，性价比高，扩展方便，在大型仓库，工厂，智能化建筑等领域的多点温度检测中有广阔的应用前景。关键词DS18B20；AT89C52；温度测量；控制第1章 绪论随着人们生活水平的不断提高，单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的。温度测控技术也在各个领域应用越来越广泛，同时温度测量也被人们异常关注，一时间涌现出大量各式各样的测试温度仪器，这些仪器的原理到底是怎样的呢？说到底也是所以温度测控的范畴，其中数

4、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、学习、生活提供更好的更方便的设施就需要从数字单片机技术入手，一切想着数字化，智能化控制方向发展。本设计所介绍的数字温度计与传统数字温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测量准确，其输出采用数字显示，主要用于对测温比较准确的地方，或科研实验室使用，测温传感器使用DS18B20，用LCD实现温度显示。第46页 四川信息职业技术学院毕业设计说明书第2章 系统方案论证与比较2.1 方案比较方案一：采用热电偶温差电路测温，温度检测部分可以采用低温热偶，热电偶由两个焊接在一起的异金属导线组成（热电偶的组成如图2-1），热电偶产生的热电势由两种金属的接触电势和单一导体的温差电势组成。通过将参考结点保持在已知温度并测量该电压，便可以推测出检测结点的温度。数据采集部分则使用带有A/D通道的单片机，在将随被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处理了，在显示电路上就可以将北侧温度显示出来。热电偶的优点是工作温度宽，且体积小，但是也存在输出电压小，容易遭受来自导线环路噪音的影响以及漂移较高的缺点并且这

5、种电路需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。数码管报警电路复位电路晶振电路单 片 机测温电路按键防抖动图2-1方案一框图方案二：采用数字温度芯片DS18B20测量温度，输出信号全数字化。便于单片机处理和控制，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质稳定，它温用作工业测温元件，此元件线性较好。在0-100摄氏度时，最大线性偏差小于1摄氏度。DS18B20的最大特点之一是采用了单总数的数据传输，由数字温度计DS18B20和微控制器AT89C52构成温度测量装置，它直接输出温度的数字信号，可直接和计算机连接。这样温度系统的结构就比较简单，体积也不大。采用51单片机控制软件编程的自由度大，而且体积小，硬件实现简单，安装方便。该系统利用AT89C51芯片控制温度传感器DS18B20进行温度的实时检测并显示，能够实现快速测量环境温度，并可以根据需要设置上限报警温度。主控电路时钟电路复位电路显示电路单片机测温电路电源电路图2-2方案二框图 从以上两总方案，容易看出方案一的温测装置可测温度范围广，体积小，但是单线性误差大。方案二的温测装置电路简单，精准度较高，实现方便，软件设计也比

6、较简单，故本次设计采用方案二。显示电路可以采用两种方案：第一种是通过单片机控制译码器将译码器输出的数据送给数码管进行显示，但是要单独增加一个显示电路，使设计比较复杂。另一种是直接运用LCD液晶显示，即直接通过单片对其进行显示以及数据处理较多；因此选择第二种方案。2.2 方案论证在日常生活及工农业生产中经常要检测温度，传统的方式是采用热电偶或热电阻。其硬件电路和软件调试比较复杂，制作成本较高。近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正不断走向深入。所以我们选用单片机作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生，用单片机本生的优势节约成本，使电路更简单。根据题目的要求，本次设计采用由 AT89C51单片机及DS18B20温度传感器组成数据采集电路,加上显示电路和控制电路等,根据温度数据测量,通过控制电路对温度进行控制。本系统具有快速显示、测量准确、精度高、可调温控范围、硬件结构简单等优点,是一种比较经济的温度控制系统。A/D转换器将温度传感器采集的温度模拟信号转化成数字信号，送入单片机的I/O数据接口，然后通过单片机读回I/O数据进行温度的判断，最后将数据送入显示译码单元。显示时，译码电路是将单片机

7、输出的BCD码送入译码器，通过其译码后送入LCD显示电路。第3章 硬件设计3.1主控芯片介绍单片机AT89C2051具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。AT89C51是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128 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，内置功能强大的微型计算机的AT89C51提供了高性价比的解决方案。AT89C51是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。图3-1 AT89C51单片机的管脚图3-1AT89C51主要功能

8、特性：兼容MCS-51指令系统4k可反复擦写（1000次）Flash ROM32个双向I/O口可编程UARL通道两个16位可编程定时/计数器全静态操作0-24MHz1个串行中断128x8bit内部RAM两个外部中断源共6个中断源可直接驱动LED3级加密位低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能表3-1AT89C51单片机的管脚功能。VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输

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