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基于单片机的数字温度计设计(含程序、仿真图)学士学位论文.doc
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基于单片机的数字温度计设计
1 引言
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.能够独立工作的温度检
测和显示系统应用于诸多领域。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。与传统的温度计相比,这里设计的数字温度计具有读数方便,测温范围
广,测温精确,数字显示,适用范围宽等特点。选用 AT89C51 型单片机作为主控制器
件,DSl8B20 作为测温传感器通过 4 位共阳极 LED 数码管串口传送数据,实现温度显
示。通过 DSl8B20 直接读取被测温度值,进行数据转换,该器件的物理化学性能稳定,
线性度较好,在 0℃~100℃最大线性偏差小于 0.1℃。该器件可直接向单片机传输数字信
号,便于单片机处理及控制。另外,该温度计还能直接采用测温器件测量温度,从而简
化数据传输与处理过程。
2 系统硬件设计方案
根据系统功能要求,构造图 1 所示的系统原理结构框图。
图 1 系统原理结构框图
2.1 单片机的选择
AT89C51 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,采用了可靠的 CMOS 工艺制造技术,具有高性能的 8
位单片机,属于标准的 MCS—51 的 CMOS 产品。不仅结合了 HMOS 的高速和高密度
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技术及 CHMOS 的低功耗特征,而且继承和扩展了 MCS—48 单片机的体系结构和指令
系统。单片机小系统的电路图如图 2 所示。
图 2 单片机小系统电路
AT89C51 单片机的主要特性:
(1)与 MCS-51 兼容,4K 字节可编程闪烁存储器;
(2)灵活的在线系统编程,掉电标识和快速编程特性;
(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,32 可编程 I/O 线;
(7)两个 16 位定时器/计数器,6 个中断源;
(8)全双工串行 UART 通道,低功耗的闲置和掉电模式;
(9)看门狗(WDT)及双数据指针;
(9)片内振荡器和时钟电路;
2.2 温度传感器介绍
DS18B20 可以程序设定 9~12 位的分辨率,精度为±0.5°C。可选更小的封装方式,
更宽的电压适用范围。分辨率设定,及用户设定的报警温度存储在 EPROM 中,掉电后
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Title
Number RevisionSize
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Date: 8-Jun-2009 Sheet of
File: E:\baihao\毕业论文\郑汉滔\设计\原理图\4个16X16点阵.ddbDrawn By:
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TXD/P3.1
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U
AT89C51
Y112M
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22PF
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22PF
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10UF
S1 RESET
R1
10K
VCC
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依然保存。
温度传感器 DS18B20 引脚如图 3 所示。
8 引脚封装 TO-92 封装
图 3 温度传感器
引脚功能说明:
NC :空引脚,悬空不使用;
VDD :可选电源脚,电源电压范围 3~5.5V。当工作于寄生电源时,此引脚必须接
地。
DQ :数据输入/输出脚。漏极开路,常态下高电平。
GND :为电源地
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、配置寄存器。
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。64 位光刻 ROM 的排列是:开始 8 位(28H)是产品类型标号,接着的 48 位
是该 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。
DS18B20 中的温度传感器可完成对温度的测量,以 12 位转化为例:用 16 位符号扩
展的二进制补码读数形式提供,以 0.0625℃/LSB 形式表达,其中 S 为符号位。
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