基于DS18B20的单总线数字温度计毕业设计
1 前言
在日常生活及工农业生产中，经常要用到温度的检测及控制，传统的测温元件有热电偶和热电阻。而热电偶和热电阻测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，需要比较多的外部硬件支持。其缺点如下：硬件电路复杂；软件调试复杂；制作成本高。针对以上问题，采用一种改进型智能温度传感器作为检测元件，测温范围为-55～
+125 ℃，最高分辨率可达0.0625℃，误差 +0.5℃以内。数字温度计传感器可以直接读出被测温度值，而且采用三线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点。本数字温度计设计采用一种改进型智能温度传感器作为检测元件，测温范围为-55～125 ℃，最高分辨率可达0.0625℃，误差 +0.5℃以内。而传统的温度计，如热电偶和热电阻测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，需要比较多的外部硬件支持。硬件电路复杂，软件调试困难，制作成本高等缺点都给科技、工业、农业等诸多领域带来许多问题，尤其在生物学，珊瑚以其独特的生物学及生态学特性成为研究热带海洋环境的重要信息载体.阐明了珊瑚微量元素Sr/Ca、Mg/Ca温度计的建立基础、测定方法、研究成果、环境意义、争论问题及进一步研究的设想.多种海表温度计的对比研究,为现代和古海洋环境的重建、探索气候的变率与特征事件(冷暖、旱涝、ENSO等)的关联以及为预测未来气候变化的趋势提供科学的判据。因此，鉴于以上问题主要设计测温范围为-55～125 ℃，精度为0.1℃的数字温度计。
2 系统硬件的设计
本数字温度计设计采用美国DALLAS 半导体公司继DS18B20之后推出的一种改进型智能温度传感器DS18B20作为检测元件，测温范围为-55～+125 ℃，最高分辨率可达0.0625℃.
DS18B20可以直接读出被测温度值，而且采用三线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点。按照系统设计的功能和要求，确定系统由3个模块组成：主控制器，测温电路和显示电路[1]。 数字温度计总体电路结构框图如图1.1所示。
设计要求： 测温范围 -55～~+125 ℃；误差 +0.5℃以内；采用LED 数码管直读显示。温度计设计原理图如图所示,控制器使用单片机AT89C2051,温度传感器使用DS18B20，用4位共阳LED 数码管以动态扫描法实现温度显示。（电路图见附录）。
2.1 主控制器
单片机AT89C2051具有低电压供电和小体积等特点，两个端口刚好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。系统可用两节电池供电。主电路图如2.1所示。
扫描驱动
AT89C2051
主 控 制 器
显示电路
图1.1数字温度计总体电路结构框图
DS18B20
图2.1主电路图
2.2 显示电路
显示电路采用4位共阳LED数码管，从P1口输出段码，列扫描用P3.0~P3.3来实现，列驱动用9012三极管。显示电路图如2.2所示。
图2.2显示电路图
2.3 温度传感器工作原理
2.3.1 DS18B20的性能特点
DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9~12位的数字值读取方式。DS18B20的性能特点如下：独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；无须外部器件；可通过数据线供电，电压范围为3.0~5.5V；零待机功耗；温度以9或12位数字；用户可定义报警设置；报警搜索命令识别并标
志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件；负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作[2]。
2.3.2 DS18B20原理
DS18B20 采用3 脚PR-35 封装或8 脚SOIC 封装，管脚排列如图2.3所示。图中GND 为地，DQ 为数据输入/输出端（即单线总线），该脚为漏极开路输出，常态下呈高电平，Vcc 是外部+5V 电源端，不用时应接地，NC 为空脚。
图2.3 DS18B20的外部结构
DS18B20内部主要包括寄生电源、温度传感器、64 位激光ROM 单线接口、存放中间数据的高速暂存器，用于存储用户设定的温度上下限值的TH 和TL 解发器存储与控制逻辑、8 位循环冗余校验码（CRC）发生器等七部分，内部结构如图2.4。
图2.4 DS18B20的内部结构
寄生电源由二极管VD1、VD2 和寄生电容C 组成，电源检测电路用于判定供电方式，寄生电源供电时，V DD 端接地，器件从单线总线上获取电源，在DQ 线呈低电平时，改由C 上的电压Vcc 继续向器件供电。该寄生电源有两个优点：第一，检测远程温度时无需本地电源；第二，缺少正常电源时也能读ROM 。若采用外部电源V DD ，则通过VD2 向器件供电。
光刻ROM 中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码，如表2.1所示。开始8位（28H ）是产品类型标号，接着的48位是DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM 的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。主机操作ROM 的命令有五种，如表2.1 所示。
8-BIT CRC
48-BIT SERLAL NUMBER
8-BIT FAMIL Y CODE(28H)
MSB LSB MSB LSB MSB LSB
表2.1 64 位ROM 的结构
表2.2 DS18B20的ROM 命令
64位ROM 和
单线接口
高 速 缓 存
存储器与控制逻辑
温度传感器 高温触发器TH 低温触发器TL 配置寄存器 8位CRC 发生器
指令说明
读ROM（33H）读DS1820的序列号
匹配ROM（55H）继读完64位序列号的一个命令，用于多个DS18B20时定位
跳过ROM（CCH）此命令执行后的存储器操作将针对在线的所有DS1820
搜ROM（F0H）识别总线上各器件的编码，为操作各器件作好准备
报警搜索（ECH）仅温度越限的器件对此命令作出响应
DS18B20 测量温度时使用特有的温度测量技术。其内部的低温度系数振荡器能产生稳定的频率信号f0，高温度系数振荡器则将被测温度转换成频率信号f。当计数门打开时，DS18B20 对f0 计数，计数门开通时间由高温度系数振荡器决定。芯片内部还有斜率累加器，可对频率的非线性予以被偿。测量结果存入温度寄存器中。一般情况下的温度值应为9 位（符号点1位），但因符号位扩展成高8 位，故以16 位被码形式读出，表2.3 给出了温度和数字量的关系。
表2.3 DS1820 温度数字对应关系表
TEMPERATURE DIGITAL OUTPUT
(Binary) DIGITAL OUTPUT (Hex)
+125℃ 0000 0111 1101 0000 07D0H
+85℃ 0000 0101 0101 0000 0550H
+25.0625℃ 0000 0001 1001 0001 0191H
+10.125℃ 0000 0000 1010 0010 00A2H
+0.5℃ 0000 0000 0000 1000 0008H
0℃ 0000 0000 0000 0000 0000H
-0.5℃ 1111 1111 1111 1000 FFF8H
-10.125℃ 1111 1111 0101 1110 FF5EH
-25.0625℃ 1111 1110 0110 1111 FE6FH
-55℃ 1111 1100 1001 0000 FC90H
DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2RAM，后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。暂存存储器包含了8个连续字节，前两个字节是测得的温度信息，第一个字节的内容是温度的低8位，第二个字节是温度的高8位，第三个和第四个字节是TH、TL的易失性拷贝，第五个字节是结构寄存器的易失性拷贝，这三个字节的内容在每一次上电复位时被刷新，第六、七、八个字节用于内部计算，第九个字节是冗余检验字节，如表2.4所示[3]。
表2.4 DS18B20暂存器分布
寄存器内容字节地址
温度最低数字位0
温度最高数字位 1
高温限制 2
低温限制 3
保留 4
保留 5
计数剩余值 6
每度计数值7
CRC校验8
该字节各位的意义为TM R1 R0 1 1 1 1 1 ，低五位一直都是1 ，TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，在DS18B20出厂时该位被设置为0，用户不用改动，R1和R0用来设置分辨率，DS18B20出厂时被设置为12位，分辨率设置如表2.5所示。
表2.5 分辨率设置表
R1 R0 分辨率温度最大转换时间
0 0 9位93.75ms
0 1 10位187.5ms
1 0 11位375ms
1 1 12位750ms
根据DS18B20的通讯协议，主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：
每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500微秒，然后释放，DS18B20收到信号后等待16～60微秒左右，后发出60～240微秒的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。ROM命令和暂存器的命令如表2.2和表2.6[4]。
表2.6 DS18B20暂存器的命令
指令说明
温度转换（44H）启动在线DS1820做温度A/D转换
读数据（BEH）从高速暂存器读9bits温度值和CRC值
写数据（4EH）将数据写入高速暂存器的第2和第3字节中
复制（48H）将高速暂存器中第2和第3字节复制到EERAM
读EERAM（B8H）将EERAM内容写入高速暂存器中第2和第3字节
读电源供电方式（B4H）了解DS1820的供电方式
2.3.3 DS18B20电路连接
由于DS18B20 工作在单总线方式，其硬件接口非常简单，仅需利用系统的一条I/ O线与DS18B20的数据总线相连即可，如图2.5所示[5]。
图2.5 DS18B20电路
2.3.4. DS18B20测温原理
如图2.6所示，图中低温度系数振荡器的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1；高温度系数振荡器随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入[6]。
图2.6 DS18B20测温原理图
图中还隐含着计数门，当计数门打开时DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲进行计数，进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55℃所对应的一个基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。
减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值就是所测温度值，图2.5中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线形性，其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程,直到温度寄存器值达到被测温度值。
另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，它有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对DS18B20的各种操作按协议进行。操作协议为：初使化DS18B20（发复位脉冲）→发ROM 功能命令→发存储器操作命令→处理数据[7]。
斜率累加器
顶置
低温度系数振荡器
高温度系数振荡器
减法计数器1
减到0
减法计数器2
计数比较器
预置
温度寄存器
减到0
停止
增加
2.4 DS18B20 与单片机的接口电路
DS18B20可以采用两种方式供电：一种是采用电源供电方式，此时DS18B20的1脚接地，2脚作为信号线，3脚接电源。另一种是寄生电源供电方式，如图2.7 所示单片机端口接单线总线，为保证在有效的DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可用一个MOSFET 管来完成对总线的上拉[8]。
当DS18B20处于写存储器操作和温度A/D 转换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为500us 。采用寄生电源供电方式时，VDD 端均接地。由于单线制只有一根线，因此发送接口必须是三态的[9]。
DS 18B 20DS 18B 20
DS 18B 20
4.7K
GND GND GND
VCC
VCC
单片机
.
.
.
.
图2.7 DS18B20采用寄生电源的电路图
3 系统软件的设计
系统程序主要包括主程序、读出温度子程序。温度转换命令子程序、计算温度子程序和显示数据刷新子程序。
3.1 主程序
主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20的测量的当前温度值，温度测量每1s进行一次。
主程序流程见图3.1所示。
主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20的测量的当前温度值，温度测量每1s进行一次。这样可以在一秒之内测量一次被测温度，其程序流程见图9所示[10]。
初始化
调整显示子程序
N
1s到？
Y
Y
初次上电？
N
读出温度值
温度计算处理
显示数据刷新
发温度转换开始命令
图3.1主程序流程图
MAIN : LCALL DISPLAY ;调用显示程序
JNB SHIJOK , MAIN ;时间未到了0.8S则跳到MIAN CLR SHIJOK
LCALL DCONVTEMP ;调用温度转换子程序LCALL READTEMP ;调用温度读程序
LCALL CONVTBCD ;调用BCD转换子程序
LCALL DISPLAY ;调用显示程序
LJMP MAIN ;返回主程
3.2 读出温度子程序
读出温度子程序的主要功能是读出RAM中的9字节，在读出时需进行CRC校验，校验有错时不进行温度数据的改写。其程序流程图如图3.2示[11]。
发DS18B20复位命令
发跳过ROM命令
发读取温度命令
读取操作，CRC校验
N
9字节完？
Y
N
CRC校验
正确？
Y
移入温度暂存器
结束
图3.2 读出温度子程序流程图
3.3温度转换命令子程序
温度转换命令子程序主要是发温度转换开始命令，当采用12位分辨率时转换时
间约为750ms，在本程序设计中，采用1s显示程序延时法等待转换的完成。温度转换命令子程序流程图3.3所示[12]
发DS18B20复位命令
发跳过ROM命令
发温度转换开始命令
结束
图3.3 温度转换命令子程序流程图
DCONVTEMP: LCALL T0INDS18620
MOV A , #0CCH
LCALL WRITEDS18620 ;写入SKIP ROM
MOV R1 , #34H ;延时104us
DJNZ R1 , $
MOV A , #44H
LCALL WRITEDS18620 ;写入CONVERT T 温度转换程序
MOV R1 , #34H ;延时104us
DJNZ R1 , $
RET
READTEMP: LCALL T0INDS18620
MOV A , #0CCH
LCALL WRITEDS18620 ;写入SKIP ROM
MOV R1 , #34H ;延时104us
DJNZ R1 , $
MOV A , #0BEH
LCALL WRITEDS18620 ;写入READ SCRATCHPAD 温度转换程序MOV R1 , #34H ;延时104us
DJNZ R1 , $
MOV R4 , #08H
MOV R0 , #TEMPHEAD
READTEMP2: LCALL READDS18620
MOV @R0 , A
INC R0
DJNZ R4 , READTEMP2
MOV A , TEMPHEAD + 0
MOV TEMPL , A
MOV A , TEMPHEAD + 1
MOV TEMPH , A
RET
3.4 计算温度子程序
计算温度子程序将RAM 中读取值进行BCD 码的转换运算，并进行温度值正负的判定，
其程序流程图如图3.4所示[13]。
图3.4 计数温度子程序流程图
CONVTBCD: MOV A , TEMPH ANL A , #80H JZ TEMPC1 CLR C
MOV A , TEMPL CPL A
开始
温度零下
温度值取补码
置“-”标志
置“+”标志
计数小数位温度BCD 值
计数整数位温度BCD 值
结束
N Y
MOV TEMPL , A
MOV A , TEMPH
CPL A
ADDC A ,#00H
MOV TEMPH , A
MOV TEMPC , #01H; ;1表示负数
SJMP TEMPC11
TEMPC1: MOV TEMPC ,#00H ;0表示正数
TEMPC11: MOV A , TEMPL ;将小数点转化出来ANL A , #0FH
MOV DPTR , #TABBO
MOVC A , @A+DPTR
MOV TEMLC , A
MOV A , TEMPL
ANL A , #0F0H
SWAP A
MOV TEMPL , A
MOV A , TEMPH
ANL A , #0FH
SWAP A
ORL A , TEMPL
LCALL HEX2BCD1
MOV 42H , A
MOV A , B
MOV 41H ,A
MOV A , R6
MOV A , TEMPC
JZ LOOP11
MOV 43H ,A
MOV A , TEMLC
MOV 40H , A
RET
LOOP11: MOV 43H , #0BFH
RET
TABBO:
DB 00H,01H,01H,02H,03H,03H,04H,04H,05H,06H,06H,07H,08H,08H,09H,09H HEX2BCD1: MOV B , #064H
DIV AB
MOV R6 , A
MOV A , #0AH
XCH A , B
DIV AB
DS18B20数字温度计使用
DS18B20数字温度计使用 1．DS18B20基本知识 DS18B20数字温度计是DALLAS公司生产的1－Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。 1、DS18B20产品的特点 （1）、只要求一个端口即可实现通信。 （2）、在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。 （3）、实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。 （4）、测量温度范围在－55。C到＋125。C之间。 （5）、数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。 （6）、内部有温度上、下限告警设置。 2、DS18B20的引脚介绍 TO－92封装的DS18B20的引脚排列见图1，其引脚功能描述见表1。 （底视图）图1 表1 DS18B20详细引脚功能描述 3． DS18B20的使用方法 由于DS18B20采用的是1－Wire总线协议方式，即在一根数据线实现数据的双向传输，而对AT89S51单片机来说，硬件上并不支持单总线协议，因此，我们必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯片的访问。 由于DS18B20是在一根I/O线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。DS18B20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。所有时序都
是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据接收。数据和命令的传输都是低位在先。 DS18B20的复位时序 DS18B20的读时序 对于DS18B20的读时序分为读0时序和读1时序两个过程。 对于DS18B20的读时隙是从主机把单总线拉低之后，在15秒之内就得释放单总线，以让DS18B20把数据传输到单总线上。DS18B20在完成一个读时序过程，至少需要60us才能完成。 DS18B20的写时序 对于DS18B20的写时序仍然分为写0时序和写1时序两个过程。 对于DS18B20写0时序和写1时序的要求不同，当要写0时序时，单总线要被拉低至少60us，保证DS18B20能够在15us到45us之间能够正确地采样IO总线上的“0”电平，当要写1时序时，单总线被拉低之后，在15us之内就得释放单总线。 4．实验任务 用一片DS18B20构成测温系统，测量的温度精度达到0.1度，测量的温度的范围在－20度到＋100度之间，用8位数码管显示出来。 5．电路原理图 6．系统板上硬件连线 （1）．把“单片机系统”区域中的P0.0－P0.7用8芯排线连接到“动态数码显示”区域中的ABCDEFGH端子上。 （2）．把“单片机系统”区域中的P2.0－P2.7用8芯排线连接到“动态数码显示”区域中的S1S2S3S4S5S6S7S8端子上。 （3）．把DS18B20芯片插入“四路单总线”区域中的任一个插座中，注意电源与地信号不要接反。 （4）．把“四路单总线”区域中的对应的DQ端子连接到“单片机系统” 区域中的P3.7/RD端子上。 7． C语言源程序 #include
数字温度计的设计
数字温度计的设计 【摘要】 本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计，就是用单片机实现温度测量，传统的温度检测大多以热敏电阻为温度传感器，但热敏电阻的可靠性差，测量温度准确率低，而且必须经过专门的接口电路转换成数字信号才能由单片机进行处理。本次采用DS18B20数字温度传感器来实现基于AT89S52单片机的数字温度计的设计用LCD数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到以上要求，可以用于温度等非电信号的测量，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，能独立工作的单片机温度检测、温度控制系统已经广泛应用很多领域。 【关键词】关键词1温度计；关键词2单片机；关键词3数字控制；关键词4DS1620 目录 第一章绪论 (2) 1.1 前言 (3) 1.2 数字温度计设计方案 (3) 1.3 总体设计框图 (3) 第二章硬件电路设计............................ 错误!未定义书签。 2.1 主要芯片介绍 (5) 2．1．1 AT89C51的介绍 (5) 2.1.2 AT89C51各引脚功能介绍 (5) 2．2 温度传感器 (7) 2.2．1 DS1620介绍 (7) 第三章软件设计................................ 错误!未定义书签。
3.1 主程序流程图 (11) 3.4 计算温度子程序流程图 (13) 3.5 显示数据刷新子程序流程图 (13) 第四章 Proteus仿真调试......................... 错误!未定义书签。 4.1 Proteus软件介绍 (15) 4.2 Proteus界面介绍 (16) 4.2.1 原理图编辑窗口 (18) 4.2.2 预览窗口 (23) 4.2.3 模型选择工具栏 (31) 4.2.4 元件列表 (35) 4.2.5 方向工具栏 (37) 4.2.6 仿真工具栏 (38) 4.3 本次设计仿真过程 (39) 4.3.1 创建原理图 (40) 设计总结 (50) 结论 (57) 参考文献 (59) 致谢 (62) 附录 (72)
LM35数字温度计(最新)
课程设计任务书 课程设计内容与要求： 以所学EDA课程内容为核心，结合LM35温度传感器，及A/D转换器等内容，设计所需的测温系统。 所设计的温度计的额定温度范围为-55℃—155℃，程序设计部分可利用所学二十四进制计数器进行改编。对于其他辅助设备，A/D转换器等内容等需查阅资料，对符合要求的型号进行筛选，选出符合条件且最经济适用的部分。确定其精度大小，适用范围及在整个系统中的连接设置。 将EDA技术应用于芯片设计和系统设计，可极大提高电路设计的效率和可靠性，且节约设计成本。在实验过程中锻炼了我们的动手能力。 目录 1．LM35温度传感器测温系统摘要………………………… 2．绪论——整个课程设计的思路…………………………… 3．Protel99绘图过程………………………………………… 4．LM35温度传感器介绍…………………………………… 5．主要芯片及程序…………………………………………… 6．技术总结…………………………………………………… 7．参考文献…………………………………………………… 8．致谢………………………………………………………… 摘要 现在EDA技术是电子设计的重要工具，其核心是利用计算机完成电路设计的全程自动化，将EDA技术应用于芯片设计和系统设计，可极大提高电路设计的效率和可靠性，节约设计成本，减少设计人员的劳动强度。 本次课程设计以EDA技术为主体，辅助学习传感器原理，A/D转换器原理，设计LM35温度传感器测温系统，运用LM35为温度传感器收集信号，因为用计算机来构建数据采集系统时看，利用温度传感器的敏感特性，去检测周围的温度，所经采集的温度信号时连续的信号，而计算机能处理不连续变化的信号，因此必须用A/D转换器将模拟信号转换为电信号后进行处理，所以再利用A/D转换器将收集到的模拟信号转换为电信号送入计算机进行处理，再利用显示电路把转换后的数字信号显示出来。 本次设计将介绍EP2C5Q208C8芯片，温度传感器LM35及AD521芯片的基本原理和特点，及利用protel99画图的简要过程。 绪论 本次课程设计主要对常规数字温度计设计。LM35温度传感器测温系统的主要功能是测量周围环境的温度，在各类民用控制，工业控制以及航空航天技术方面，温度测量得到了广泛的使用。小型、低功耗、可靠性高、低成本的LM35温度传感器便得以备受关注，利用LM35为温度传感器，去收集周围环境的温度信号即可。因为所采集的温度信号是连续变化的模拟量，而只要功能芯片EP2C5Q208C8能处理不连续的信号，因此，必须用A/D转换器将模拟信号转换成数字信号，再放大相应的倍数，才能送给主芯片进行处理，再利用显示电路把转换后的数字信号显示出来。 对于显示电路的连接必须注意只能与能满足其需要的特定I/O口连接看，否则可能会导致显示的数值出现异常。 一.Protel 99 SE 绘图过程 设置原理图设计环境，设计环境对画原理图人影响很大，在画原理图之前，应该把设计环境设置好，工作环境是使用DESIGN/OPTIONS和TOOL/PREFERENCE菜单进行的，画原理图环境的设置主要包括图纸大小，捕捉栅格，电气栅格，模板设置等。 A.放置元件。将电气和电子元件放置到图纸上，一般情况下元件的原理图符号在元件库中都可以找到，只需要将元件从元件 库中取出，放置在图上，但由于本次设计中有一些新元件，故还要自己画元件。 B.画元件图。1、首先选择菜单FILE/NEW,然后在出现的窗口选择SCHEMA TIC LIBRARY DOCUMEN T图标建立一个元件 库，该库的缺省名为SCHLIBL.LIB;在设计管理器窗口中双击该元件库，这就进入了画元件图窗口，在元件管理器窗口，可以看到已经给元件取了个缺省名COMPONENT_ 。2、进入编辑窗口后使用page up键将窗口放大，放大到能清楚地看到可视栅格。3、然后使用绘图工具箱中的工具依次绘出所需使用的元件，如LM35、芯片ADC0809、芯片EP2C5Q208C8、
基于51单片机及DS18B20温度传感器的数字温度计程序(详细注释)
基于51单片机及DS18B20温度传感器的数字温度计程序(详细注释)
电路实物图如下图所示： C 语言程序如下所示： /******************************************************************** zicreate ----------------------------- Copyright (C) https://www.wendangku.net/doc/6a16162428.html, -------------------------- * 程序名; 基于DS18B20的测温系统 * 功 能： 实时测量温度，超过上下限报警，报警温度可手动调整。K1是用来 * 进入上下限调节模式的，当按一下K1进入上限调节模式，再按一下进入下限 * 调节模式。在正常模式下，按一下K2进入查看上限温度模式，显示1s 左右自动 * 退出；按一下K3进入查看下限温度模式，显示1s 左右自动退出；按一下K4消除 * 按键音，再按一下启动按键音。在调节上下限温度模式下，K2是实现加1功能， * K1是实现减1功能，K3是用来设定上下限温度正负的。 * 编程者：Jason * 编程时间：2009/10/2 *********************************************************************/ #include
基于单片机控制的数字温度计毕业设计
单片机课程设计报告 数字温度计
1 设计要求 ■基本范围-50℃-110℃ ■精度误差小于0.5℃ ■LED数码直读显示 2 扩展功能 ■实现语音报数 ■可以任意设定温度的上下限报警功能
数字温度计 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,本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计，本温度计属于多功能温度计，可以设置上下报警温度，当温度不在设置范围内时，可以报警。 关键词：单片机，数字控制，温度计，DS18B20，A T89S51 1 引言 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，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、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。 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，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该设计控制器使用单片机A T89S51，测温传感器使用DS18B20，用3位共阳极LED数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到以上要求。 2 总体设计方案 2.1数字温度计设计方案论证 2.1.1方案一 由于本设计是测温电路，可以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，感温电路比较麻烦。 2.1.2 方案二 进而考虑到用温度传感器，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。 从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。 2.2方案二的总体设计框图 温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机AT89S51，温度传感器采用DS18B20，用3位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。 图1总体设计方框图 2.2.1 主控制器
基于ds18b20的数字温度计设计
目录 （一)设计内容及要求 (2) （二）系统的硬件选择及设计 (3) 2.1核心处理器的设计 (3) 1、AT89C51引脚图 (3) 2、AT89C51引脚功能介绍 (3) 2.2温度采集电路的设计 (5) 1、单线技术 (5) 2、DS18B20的简介 (6) 3、DS18B20内部结构 (8) 4、DS18B20测温原理 (11) 5、温度采集电路 (12) 2.3温度显示电路的设计 (13) 1、LED数码管的操作 (13) 2、温度显示电路 (13) （三）系统的软件设计 (15) 3.1概述 (15) 3.2 DS18B20的单线协议和命令 (15) (1)初始化 (15) (2)ROM操作命令 (15) (3)内存操作命令 (16) 3.3温度采集程序流程图的设计 (18) 3.4温度显示程序流程图的设计 (19) （四) 结论 (19) （五）汇编代码 (20) （六）参考文献 (27)
基于DS18B20的数字温度计设计 摘要： 在本设计中选用AT89C51型单片机作为主控制器件，采用DS18B20数字温度传感器作为测温元件，通过两位共阴极LED数码显示管并行传送数据，实现温度显示。本设计的内容主要分为两部分，一是对系统硬件部分的设计，包括温度采集电路和显示电路；二是对系统软件部分的设计，应用汇编语言实现温度的采集与显示。通过DS18B20直接读取被测温度值，送入单片机进行数据处理，之后进行输出显示，最终完成了数字温度计的总体设计。其系统构成简单，信号采集效果好，数据处理速度快，便于实际检测使用。 关键词：单片机AT89C51；温度传感器DS18B20；LED数码管；数字温度计 （一)设计内容及要求 本设计主要介绍了用单片机和数字温度传感器DS18B20相结合的方法来实现温度的采集，以单片机AT89C51芯片为核心，辅以温度传感器DS18B20和LED 数码管及必要的外围电路，构成了一个多功能单片机数字温度计。 本次设计的主要思路是利用51系列单片机，数字温度传感器DS18B20和LED 数码显示器，构成实现温度检测与显示的单片机控制系统，即数字温度计。通过对单片机编写相应的程序，达到能够实时检测周围温度的目的。 通过对本课题的设计能够熟悉数字温度计的工作原理及过程，了解各功能器件(单片机、DS18B20、LED)的基本原理与应用，掌握各部分电路的硬件连线与程序编写，最终完成对数字温度计的总体设计。其具体的要求如下： 1、根据设计要求，选用AT89C51单片机为核心器件； 2、温度检测器件采用DS18B20数字式温度传感器，利用单总线式连接方式与单片机的P2.2引脚相连； 3、显示电路采用两位LED数码管以串口并行输出方式动态显示。
(完整版)数字温度计论文毕业设计论文
数字温度计的设计 摘要 温度是一种最基本的环境参数，人们生活与环境温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在工业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和控制具有重要的意义。 本论文介绍了一种以单片机为主要控制器件，以DS18B20为温度传感器的新型数字温度计。主要包括硬件电路的设计和系统程序的设计。硬件电路主要包括主控制器，测温控制电路和显示电路等，主控制器采用单片机AT89C52，温度传感器采用美国DALLAS半导体公司生产的DS18B20，显示电路采用8
位共阴极LED数码管，ULN2803A为驱动的动态扫描直读显示。测温控制电路由温度传感器和预置温度值比较报警电路组成，当实际测量温度值大于预置温度值时，发出报警信号，即发光二极管亮。系统程序主要包括主程序，测温子程序和显示子程序等。DS18B20新型单总线数字温度传感器是DALLAS 公司生产的单线数字温度传感器, 集温度测量和 A D转换于一体,直接输出数字量,具有接口简单、精度高、抗干扰能力强、工作稳定可靠等特点。 由于采用了改进型智能温度传感器DS18B20作为检测元件，与传统的温度计相比,本数字温度计减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点。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，具有很好的发展前景。此外，还介绍了系统的调试和性能分析。 关键词：显示电路,单片机，AT89C52，温度传感器，DS18B2 0 ,单总线
The Design of DS18B20 Digit Thermometer ABSTRACT Temperature is a basic parameters of the environment, people's lives and the environment are closely related to temperature. in the course of industrial production immediate need for temperature measurement in industrial production of the of the system program .The , the master controller used Micro Controller Unit AT89C52, the temperature sensor used DS18B20 which the American DALLAS semiconductor company produces, the display circuit used 8 altogether
数字式温度计的设计毕业设计
摘要 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，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、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。 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X围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该高精度数字式温度计采用了由DALLAS公司生产的单线数字温度传感器DS18B20，它具有独特的单线总线接口方式。本毕业论文详细的介绍了单线数字温度传感器DS18B20的测量原理、特性以及在温度测量中的硬件和软件设计，该温度计具有接口简单、精度高、抗干扰能力强、工作稳定可靠等特点。 二、总体方案设计 1、数字温度计设计方案论证 2.1.1方案一 由于本设计是测温电路，可以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，感温电路比较麻烦。 2.1.2 方案二 进而考虑到用温度传感器，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。
从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。 2.2方案二的总体设计框图 温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机AT89S51，温度传感器采用DS18B20，用3位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。 2、硬件设计 1.1 工作原理及硬件框图 基于DS18B20的温度测量装置电路图如图1所示，包括单片机最小系统、温度传感器、和显示电路。温度传感器DS18B20将被测环境温度转化成带符号的数字信号（以十六位补码形式，占两个字节），单片机对接收到的数字信号进行标度变换，转换成实际的温度值并送数码管显示。DS18B20传感器可置于离装置150米以内的任何地方。STC89C51是整个电路装置的控制核心，STC89C51内带4K字节的FlashROM，用户程序存放在此。 图2 系统硬件框图 3、系统分析： 本设计主要的任务是单片机软件的设计，而软件中的核心在于单片机与集成温度传感器DS18B20接口程序的设计，另外一点便是对数码管扫描显示的理解与运用。由于DS18B20集成了温度数据采集、模数转换
基于热敏电阻的数字温度计设计
目录 1 课程设计的目的 (1) 2 课程设计的任务和要求 (1) 3 设计方案与论证 (1) 4 电路设计 (2) 4.1 温度测量电路 (3) 4.2 单片机最小系统 (6) 4.3 LED数码显示电路 (8) 5 系统软件设计 (9) 6 系统调试 (9) 7 总结 (11) 参考文献 (13) 附录1：总体电路原理图 (14) 附录2：元器件清单 (15) 附录3：实物图 (16) 附录4：源程序 (17)
1 课程设计的目的 （1）掌握单片机原理及应用课程所学的理论知识； （2）了解使用单片机设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题； （3）学习单片机仿真、调试、测试、故障查找和排除的方法、技巧； （4）培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度； （5）锻炼自己的动手动脑能力，以提高理论联系实际的能力。 2 课程设计的任务和要求 （1）采用LED 数码管显示温度； （2）测量温度范围为-10℃~110℃； （3）测量精度误差小于0.5℃。 3 设计方案与论证 方案一：本方案主要是在温度检测部分利用了一款新型的温度检测芯片DS18B20，这个芯片大大简化了温度检测模块的设计，它无需A/D 转换，可直接将测得的温度值以二进制形式输出。该方案的原理框图如图3-1所示。 DS18B20是美国达拉斯半导体公司生产的新型温度检测器件，它是单片结构，无需外加A/D 即可输出数字量，通讯采用单线制，同时该通讯线还可兼作电源线，即具有寄生电源模式。它具有体积小、精度易保证、无需标定等特点，特别适合与单片机合用构成智能温度检测及控 制系统。 图3-1 方案一系统框图 单片机 最小系统 数码 显示 温度传感器 DS18B20
DS18B20数字温度计的设计
单片机原理及应用 课程设计报告书 题目：DS18B20数字温度计的设计 姓名学号：张琪05200102 吕群武05200166 蔡凌志05200178 专业班级：电信1班 指导老师：余琼蓉 设计时间：2010年12月
成绩评定
一、课题介绍 本设计是一款简单实用的小型数字温度计，所采用的主要元件有传感器18B20，单片机AT89S52，，四位共阴极数码管一个，电容电阻若干。18B20支持“一线总线”接口，测量温度范围-55°C~+125°C 。在-10~+85°C 范围内,精度为±0.5°C 。18B20的精度较差为± 2°C 。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。 本次数字温度计的设计共分为五部分，主控制器，LED 显示部分，传感器部分，复位部分，时钟电路。主控制器即单片机部分，用于存储程序和控制电路；LED 显示部分是指四位共阳极数码管，用来显示温度；传感器部分，即温度传感器，用来采集温度，进行温度转换；复位部分，即复位电路。测量的总过程是，传感器采集到外部环境的温度，并进行转换后传到单片机，经过单片机处理判断后将温度传递到数码管显示。本设计能完成的温度测量范围是-55°C~+128°C ，由于能力有限，不能实现报警功能。 二、方案论证 方案一： 由于本设计是测温电路，可以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，感温电路比较麻烦。 方案设计框图如下： 方案二：考虑到用温度传感器，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。 从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。
最新最新毕业论文_基于单片机的数字温度计
基于单片机的数字温度计设计 摘要 随着国民经济的发展，人们需要对各中加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中温度进行监测和控制。采用单片机来对他们控制不仅具有控制方便，简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。 在日常生活及工业生产过程中，经常要用到温度的检测及控制，温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数之一。在生产过程中，为了高效地进行生产，必须对它的主要参数，如温度、压力、流量等进行有效的控制。温度控制在生产过程中占有相当大的比例。温度测量是温度控制的基础，技术已经比较成熟。传统的测温元件有热电偶和二电阻。而热电偶和热电阻测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，这些方法相对比较复杂，需要比较多的外部硬件支持。我们用一种相对比较简单的方式来测量。 我们采用美国DALLAS半导体公司继DS18B20之后推出的一种改进型智能温度传感器DS18B20作为检测元件，温度范围为-55~125 oC,最高分辨率可达0.0625 oC。DS18B20可以直接读出北侧温度值，而且采用三线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点。 本文介绍一种基于AT89C51单片机的一种温度测量及报警电路,该电路采用DS18B20作为温度监测元件，测量范围0℃-～+100℃，使用LED模块显示，能设置温度报警上下限。正文着重给出了软硬件系统的各部分电路，介绍了集成温度传感器DS18B20的原理，AT89C51单片机功能和应用。该电路设计新颖、功能强大、结构简单。 关键词：温度测量；DS18B20；AT89C51 - I -
数字温度计课程设计报告
课程设计报告书 课程名称：电工电子课程设计 题目：数字温度计 学院：信息工程学院 系：电气工程及其自动化 专业班级：电力系统及其自动化113 学号：6100311096 学生姓名：李超红 起讫日期：6月19日——7月2日 指导教师：郑朝丹职称：讲师 学院审核（签名）： 审核日期：
内容摘要： 目前，单片机已经在测控领域中获得了广泛的应用，它除了可以测量电信以外，还可以用于温度、湿度等非电信号的测量，能独立工作的单片机温度检测、温度控制系统已经广泛应用很多领域。 单片机是一种特殊的计算机,它是在一块半导体的芯片上集成了CPU,存储器，RAM，ROM，及输入与输出接口电路，这种芯片称为:单片机。由于单片机的集成度高，功能强，通用性好，特别是它具有体积小，重量轻，能耗低，价格便宜，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便的优点，使它迅速的得到了推广应用，目前已成为测量控制系统中的优选机种和新电子产品中的关键部件。单片机已不仅仅局限于小系统的概念，现已广泛应用于家用电器，机电产品，办公自动化用品，机器人，儿童玩具，航天器等领域。 本次课程设计，就是用单片机实现温度控制，传统的温度检测大多以热敏电阻为温度传感器，但热敏电阻的可靠性差，测量温度准确率低，而且必须经过专门的接口电路转换成数字信号才能由单片机进行处理。本次采用DS18B20数字温度传感器来实现基于51单片机的数字温度计的设计。 本文介绍了一个基于STC89C52单片机和数字温度传感器DS18B20的测温 系统，并用LED数码管显示温度值，易于读数。系统电路简单、操作简便，能 任意设定报警温度并可查询最近的10个温度值，系统具有可靠性高、成本低、功耗小等优点。 关键词：单片机数字温度传感器数字温度计
数字温度计的设计Word版
2008 届毕业设计（说明书）题目：数字温度计的设计 班级：08高职机电二班 学号：012243552274 姓名： 1235 指导教师： 55464 2011年4月
数字温度计的设计 学生姓名： 4 学号：4 专业：机电一体化技术 班级：4 指导教师： 4 完成日期：4
摘要 在一些温控系统电路中，广泛采用的是通过热电偶、热电阻或PN结测温电路经过相应的信号调理电路，转换成A／D转换器能接收的模拟量，再经过采样／保持电路进行A ／D转换，最终送入单片机及其相应的外围电路，完成监控。但是由于传统的信号调理电路实现复杂、易受干扰、不易控制且精度不高。本文介绍单片机结合DS18B20温度控制系统设计，因此，本系统用一种新型的可编程温度传感器（DS18B20），不需复杂的信号调理电路和A／D转换电路能直接与单片机完成数据采集和处理，实现方便、精度高，可根据不同需要用于各种场合。 关键词：单片机，AT89S51，MAX232，传感器DS18B20
目录 摘要........................................................... I 第一章绪论.. (1) 1.1 单片机概述 (1) 1.2 选题背景及设计意义 (2) 1.3设计方案论证 (3) 第二章硬件设计 (5) 2.1硬件电路的设计 (5) 2.2各元器件介绍 (12) 第三章系统软件设计 (17) 3.1设计流程图 (17) 3.2汇编语言程序 (21) 第四章调试 (34) 4.1终合调试 (34) 致谢 (36) 参考文献 (37) 附录 (38)
DS18B20数字温度计的设计与实现
DS18B20数字温度计的设计与实现 一、实验目的 １．了解DS18B20数字式温度传感器的工作原理。 ２．利用DS18B20数字式温度传感器和微机实验平台实现数字温度计。 二、实验内容与要求 采用数字式温度传感器为检测器件，进行单点温度检测。用数码管直接显示温度值，微机系统作为数字温度计的控制系统。 １．基本要求： (1)检测的温度范围：0℃～100℃，检测分辨率 0.5℃。 (2)用4位数码管来显示温度值。 (3)超过警戒值（自己定义）要报警提示。 ２．提高要求 (1)扩展温度范围。 (2)增加检测点的个数，实现多点温度检测。 三、设计报告要求 １．设计目的和内容 ２．总体设计 ３．硬件设计：原理图（接线图）及简要说明 ４．软件设计框图及程序清单 ５．设计结果和体会（包括遇到的问题及解决的方法） 四、数字温度传感器DS18B20 由DALLAS半导体公司生产的DS18B20型单线智能温度传感器,属于新一代适配微处理器的智能温度传感器,可广泛用于工业、民用、军事等领域的温度测量及控制仪器、测控系统和大型设备中。它具有体积小，接口方便，传输距离远等特点。 1.DS18B20性能特点 DS18B20的性能特点：①采用单总线专用技术，既可通过串行口线，也可通过其它I/O 口线与微机接口，无须经过其它变换电路，直接输出被测温度值（9位二进制数，含符号位），②测温范围为-55℃-+125℃，测量分辨率为0.0625℃,③内含64位经过激光修正的只读存
储器ROM ，④适配各种单片机或系统机，⑤用户可分别设定各路温度的上、下限，⑥内含寄生电源。 2. DS18B20内部结构 DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM,温度传感器,非挥发的温度报警触发器TH 和TL,高速暂存器。64位光刻ROM 是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列号。64位ROM 结构图如图2所示。不同的器件地址序列号不同。 DS18B20的管脚排列如图1所示。 图1 DS18B20引脚分布图 图2 64位ROM 结构图 DS18B20高速暂存器共9个存储单元，如表所示： 序号 寄存器名称 作 用 序号 寄存器名称 作 用 0 温度低字节 以16位补码形式存放 4 配置寄存器 1 温度高字节 5、6、7 保留 2 TH/用户字节1 存放温度上限 8 CRC 3 HL/用户字节2 存放温度下限 以12位转化为例说明温度高低字节存放形式及计算：12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个高低两个8位的RAM 中，二进制中的前面5位是符号位。如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625才能得到实际温度。 LSB MSB 8位检验CRC 48位序列号 8位工厂代码（10H ）
基于AT89C5单片机的数字温度计设计
基于AT89C5单片机的数字温度计设计
CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 科研实践 题目：基于单片机的数字温度计的设计
目录 目录 (2) 1.绪论 (3) 1.1课题研究背景及意义 (3) 1.2课题研究的内容 (3) 2.数字温度计的系统概论 (5) 2.1系统的功能 (5) 2.2温度计的分析 (5) 3.设计方案和要求 (6) 3.1设计任务和要求 (6) 3.2元器件的选取 (6) 3.3系统最终设计方案 (7) 4.硬件设计 (8) 4.1总体设计结构图 (8) 4.2硬件电路概述 (8) 4.2.1最小系统 (8) 4.2.2输入电路设计 (11) 4.2.3输出电路设计 (12) 5.硬件仿真 (15)
6.实物制作 (18) 6.1电路板焊接 (18) 6.2电路板调试 (19) 7.小结 (20) 附录 (21) 1.参考文献 (21) 2.原理图 (22) 3.元器件清单 (23) 4.软件程序 (24) 5.实物图 (30) 1.绪论 1.1课题研究背景及意义 单片机技术作为计算机技术的一个分支，广泛地应用于工业控制，智能仪器仪表，机电一体化产品，家用电器等各个领域。“单片机原理与应用”在工科院校各专业中已作为一门重要的技术基础课而普遍开设。学生在课程设计，毕业设计,科研项目中会广泛应用到单片机知识，而且，进入社会后也会广泛接触到单片机的工程项目。鉴于此，提高“单片机原理及应用”课的教学效果，让学生参与课程设计
实习甚为重要。单片机应用技术涉及的内容十分广泛，如何使学生在有限的时间内掌握单片机应用的基本原理及方法，是一个很有价值的教学项目。为此，我们进行了“单片机的学习与应用”方面的课程设计，锻炼学生的动脑动手以及协作能力。 单片机课程设计是针对模拟电子技术，数字逻辑电路，电路，单片机的原理及应用课程的要求，对我们进行综合性实践训练的实践学习环节，它包括选择课设任务、软件设计，硬件设计，调试和编写课设报告等实践内容。通过此次课程设计实现以下三个目标:第一，让学生初步掌握单片机课程的试验、设计方法，即学生根据设计要求和性能约束，查阅文献资料，收集、分析类似的相关题目，并通过元器件的组装调试等实践环节，使最终硬件电路达到题目要求的性能指标；第二，课程设计为后续的毕业设计打好基础，毕业设计是系统的工程设计实践，而课程设计的着眼点是让学生开始从理论学习的轨道上逐渐引向实际运用，从已学过的定性分析、定量计算的方法，逐步掌握工程设计的步骤和方法，了解科学实验的程序和实施方法。第三，培养学生勤于思考乐于动手的习惯，同时通过设计并制作单片机类产品，使学生能够自己不断地学习接受新知识（如在本课设题目中存在智能测温器件DS18B20，就是课堂环节中不曾提及的“新器件”），通过多人的合作解决现实中存在的问题，从而不断地增强学生在该方面的自信心及兴趣，也提高了学生的动手能力，对学生以后步入社会参加工作打下一定良好的实践基础。 1.2课题研究的内容 本文主要介绍了一个基于AT89C51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喜爱的硬 件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也进 行一一介绍，该系统可以方便的是实现温度采集和显示，并可以根据需要任意 设定上下限报警温度，它使用起来方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体 积小、功耗低等优点，适合我们日常生活和工农业生产中的温度测量，也可以 当做温度处理模块嵌入其他系统中，作为其他主系统的辅助扩展。DS18B20和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 与恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。 本设计首先是确定目标，气候是各个功能模块的设计，再在Proteus软件上 进行仿真，修改，仿真。 本温度计属于多功能温度计，可以设置上下报警温度，当温度不在设置范 围内时，可以报警。
基于新型温度传感器的数字温度计设计
第25卷 第8期 电子测量与仪器学报 Vol. 25 No. 8 2011年8月 JOURNAL OF ELECTRONIC MEASUREMENT AND INSTRUMENT · 741 · 本文于2011年7月收到。 DOI: 10.3724/SP.J.1187.2011.00741 基于新型温度传感器的数字温度计设计 胡鸿志 (桂林电子科技大学电子工程与自动化学院, 桂林 541004) 摘 要: 温度测量通常采用温度-电压转换的原理实现, 测量的分辨率和精度受到A/D 转换器精度和价格的极大限制。本文在低成本的前提下, 采用温度-频率转换的原理设计了新型的数字温度计。温度计采用NTC 热敏电阻与NE555构成多谐振荡器, 振荡器输出脉冲的频率随温度变化, 通过测量振荡频率间接测量温度值, 并利用高精度温度计对测量结果进行了非线性校正, 在0~100℃℃的温度范围内测量分辨率≤0.1℃, 测量误差≤0.2℃, 具有较好的实用价值。 关键词: 数字温度计；温度-频率转换；DS18B20；热敏电阻 中图分类号: TP216 文献标识码: A 国家标准学科分类代码: 460.4030 Design of digital thermometer based on novel temperature sensor Hu Hongzhi (Institute of Electronic Engineering and automation, Guilin University of Electronic Technology, Guilin 541004, China) Abstract: The theory of temperature-voltage conversion is used in temperature measurement usually, but the resolution and precision are limited by the precision and price of A/D converter. Therefore, a digital thermometer based on the theory of temperature-frequency conversion is designed in this paper, which making up of NTC thermosensitive resistance and NE555, the frequency of output pulse changes with the temperature which then can be measured indi-rectly by measuring the frequency. Furthermore, a high precision thermometer is utilized to achieve the non-linear cor-rection. The test result indicates that the resolution of the thermometer is equal or less than 0.1℃, while the measure-ment error is equal or less than 0.2℃ in the range of 0~100℃℃. Keywords: digital thermometer; temperature-frequency conversion; DS18B20; thermosensitive resistance 1 引 言 温度是表征物体冷热程度的物理量, 是工业生产和科学实验中一个非常重要的参数[1]。 温度是最难于准确测量的一个基本物理量, 它不能像长度、质量、时间等物理量那样可直接测量, 但物质的物理特性都与温度有密切关系, 如尺寸、体积、电导率、热电势、辐射功率等都随着温度的不同而改变, 所以可通过物质随温度变化的某些特性来间接测量温度。 目前国内外通常采用温度-电压转换的方法间接测量温度, 如果要提高测量分辨率和精度, 必须采用昂贵的高精度A/D 转换器。本文为了低成本的实现温度的高精度测量, 采用温度-频率转换的原理设计了数字温度计, 在0℃~100℃的温度范围内实现 了温度的精确测量, 具有较好的实用价值。 2 温度传感器工作原理 温度测量实质上都是根据温度与某个宏观物理量之间的对应关系, 对其进行定标, 这样就可以实现对温度的测量。常用的温度测量方法, 主要是采用热电偶、热敏电阻或铂电阻等温度传感器作为感温器件, 通过测量传感器两端的电势差, 间接测量温度值[1-7]。 电压和频率是2个容易测量的物理量, 电压的测量依赖于高精度的A/D 转换器; 而频率测量方法简单可靠, 目前可以实现的测量精度大大高于电压测量的精度。同时, A/D 的输入电压范围有限, 而频率测量范围相当宽, 因此通过测量频率间接测量温
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