智能仪器课程设计报告.doc

智能仪器课程设计报告 设计题目： 数字温度计显示设计 专业班级： 2011级电子1班 姓 名： 徐睿昀 学 号： 119050244098 指导教师： 刘宝成 完成日期：2014年10月10日 数字温度计显示设计 摘要：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L ED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- 10～120 ，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。 关键词：单片机AT89S52；温度传感器DS18B20；LED显示屏等。 一、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，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。 1.1研究背景 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。 二、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- 10～120 ，显示分辨率为0.1 ，误差 ±0.5 .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AT89S51，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LED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2.1。单片机用AT89S51、温度传感器用DS18B 20，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AT89S51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