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于基单片机的数字温度计的设计与实现--本科毕业设计.doc
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于基单片机的数字温度计的设计与实现--本科毕业设计.doc
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江西理工大学应用科学学院毕业设计
I
基于单片机的数字温度计的设计与实现
摘要
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。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。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℃,使用七级数码管 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
赵赐明:基于单片机的数字温度计的设计与实现
II
Design of Digital Thermomer Based on SCM
ABSTRACT
Controlled by single-chip microcomputer to control not only to them, advantages of
simplicity and flexibility, and can significantly increase the temperature specifications, which
can significantly increase the quality and quantity of the products. In the process of production,
in order to efficiently produce, it must be the main parameters, such as temperature, pressure,
flow, and other effective control. Traditional temperature measuring component thermocouple
and resistance. Are generally voltage of thermocouple and thermal resistance measured, then
converted to the corresponding temperature, these methods are relatively complex and requires
more external hardware support. We are in a relatively simple way to measure.-55~125 º c
temperature range, maximum resolution up to 0.0625 ºc. DS18B20 can read temperature value,
and wire connected to the microcontroller, reduced external hardware circuits, low cost and ease
of use features.
The introduction of a cost-based AT89C51 MCU a temperatur measurement circuits, the
circuits used DS18B20 high-precision temperatur sensor, measuring scope 0℃-~+100℃,can set
the warning limitation, the use of Seven digital tube seven segments LED that can be display the
current temperature. The paper focuses on providing a software and hardware system
components circuit, introduced the theory of DS18B20, the founctions and applications of
AT89C51 .This circuit design innovative, powerful, can be expansionary strong.
Keywords:Temperature measurement ;DS18B20 ;AT89C51
江西理工大学应用科学学院毕业设计
III
目录
摘要............................................................................................................................I
ABSTRACT .............................................................................................................II
第一章 绪论 .............................................................................................................1
1.1 引言 .............................................................................................................1
1.1.1 国内外现状 .......................................................................................1
1.1.2 课题背景及研究意义 .......................................................................2
1.2 设计内容及性能指标 .................................................................................2
1.3 系统概述 .....................................................................................................3
1.3.1 系统方案论证与比较 .......................................................................3
1.3.2 系统设计原理与组成 .......................................................................5
第二章 开发工具 Proteus 与 Keil ...........................................................................6
2.1 Proteus 软件 .................................................................................................6
2.1.1 Proteus 简介 .......................................................................................6
2.1.2 4 大功能模块 .....................................................................................6
2.1.3 Proteus 简单应用 ...............................................................................8
2.2 Keil 软件 ......................................................................................................8
2.2.1 Keil 软件简介 ....................................................................................8
2.2.2 Keil 软件调试功能 ............................................................................9
第三章 系统硬件设计 ...........................................................................................10
3.1 单片机的选择 ...........................................................................................10
3.1.1 AT89C51 单片机的介绍 .................................................................10
赵赐明:基于单片机的数字温度计的设计与实现
IV
3.1.2 AT89C51 单片机主要特性 .................................................................11
3.2 温度传感器的选择 ......................................................................................13
3.3 硬件电路设计 ..............................................................................................17
第四章 系统软件设计 ...........................................................................................20
4.1 各模块的程序设计 ......................................................................................20
4.2 Protues 测温仿真 ..........................................................................................25
4.3 系统调试 ......................................................................................................28
4.4 结果分析 ......................................................................................................30
结论 .........................................................................................................................31
致谢 .........................................................................................................................32
参考文献 .................................................................................................................33
附录 1 全部程序清单 ............................................................................................34
附录 2 系统总体设计图 ........................................................................................41
江西理工大学应用科学学院毕业设计
1
第一章 绪论
1.1 引言
1.1.1 国内外现状
温度控制系统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控制器
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。成熟的温控产品主要以“点位”控制及常规的 PID 控制器为主,它们只能适应一般温度
系统控制,而用于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表,国内技术还不十分成熟,形
成商品化并广泛应用的控制仪表较少。随着我国经济的发展及加入 WTO,我国政府及企
业对此都非常重视,对相关企业资源进行了重组,相继建立了一些国家、企业的研发中心,
开展创新性研究,使我国仪表工业得到了迅速的发展。
单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一
块小芯片上,但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件:CPU、内存、内部和外部
总线系统,目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器,实时时钟等外围
设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集
成在一块芯片上。
单片机也被称为微控制器(Microcontroller),是因为它最早被用在工业控制领域。单
片机由芯片内仅有 CPU 的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和
CPU 集成在一个芯片中,使计算机系统更小,更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控
制设备当中。INTEL 的 Z80 是最早按照这种思想设计出的处理器,从此以后,单片机和专
用处理器的发展便分道扬镳。
早期的单片机都是 8 位或 4 位的。其中最成功的是 INTEL 的 8031,因为简单可靠而性
能不错获得了很大的好评。此后在 8031 上发展出了 MCS51 系列单片机系统。基于这一系
统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高,开始出现了 16
位单片机,但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90 年代后随着消费电子产品大发
展,单片机技术得到了巨大的提高。随着 INTEL i960 系列特别是后来的 ARM 系列的广泛
应用,32 位单片机迅速取代 16 位单片机的高端地位,并且进入主流市场。而传统的 8 位
单片机的性能也得到了飞速提高,处理能力比起 80 年代提高了数百倍。目前,高端的 32
位单片机主频已经超过 300MHz,性能直追 90 年代中期的专用处理器,而普通的型号出厂
价格跌落至 1 美元,最高端的型号也只有 10 美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环
境下开发和使用,大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为
掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的 Windows 和 Linux 操作
系统。
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