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基于单片机的温度检测系统.doc
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2023-07-06
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基于单片机的温度检测系统
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。单片机在温度检测方面得到广泛应
用。本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计,提出一种基于单片机并采
用数字化温度测控系统应用于室温检测的设计方案,该方案是利用温度传感器
将室内温度的变化,变换成电压的变化,其值由单片机处理,最后由单片机去
控制数字显示器,显示室内的实际温度。该系统具有温度上、下限报警功能。
本文从硬件和软件两方面详细叙述了基于 AT89C51 的温度检测系统,该系
统以 DS18B20 为温度检测装置,并附加了温度显示和超温报警功能。温度采集
传感器 DS18B20 直接以单线连接的方式进行信号传输,采用数字化数据传送方
式大大提高了系统的抗干扰性。因此,数字化单总线器件 DS18B20 适合于各种
环境的现场温度测量。它在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较
以前的温度传感器都有了很大的改进,系统具有结构简单,运行可靠,误差
小,且成本低廉等特点。本文还对 AT89C51 及 DS18B20 进行了详细的叙述,
并对系统原理进行了仔细分析。
关键词 单片机;传感器;温度测量
Based on single-chip temperature detection system
Abstract
With the progress and development, single-chip technology has spread to our
lives, work; research in various fields has become a relatively mature technology.
Single-chip temperature testing is widely used. This article will introduce the single-
chip microcomputer-based control of a digital thermometer, and a single-chip digital-
based temperature measurement and control system used in the design of room
temperature detection program, which is the use of the indoor temperature sensor to
temperature change, transform into changes in voltage, and its value from single-chip
processing, and finally by the single-chip microcomputer to control the digital display
shows actual room temperature. The system has a temperature, the lower limit alarm
function.
In this paper, both hardware and software described in detail the temperature
AT89C51-based detection system to DS18B20 device for temperature detection and
temperature display and an additional over-temperature alarm function. Acquisition
sensors temperature DS18B20 connect directly to the way one-way signal
transmission, the use of digital data transmission system greatly enhanced the anti-
interference. Therefore, the number of single-bus device DS18B20 environment
suitable for all kinds of temperature measurements at the scene. In the temperature
measurement accuracy, conversion time, transmission distance, resolution, etc. than
before the temperature sensor has a lot of improvement, the system has a simple
structure, reliable operation, the error small, and characteristics of low-cost. In this
paper, AT89C51 and DS18B20 also carried out a detailed description of the system
conducted a careful analysis of Principle.
Keywords Single-chip;Sensor;Temperature measurement
目录
摘要……...............................................................................................................I
Abstract................................................................................................................II
第 1 章 绪论 ........................................................................................................1
1.1 课题背景 ...................................................................................................1
1.2 国外温度测量技术的发展情况 ...............................................................1
1.3 国内温度测量技术的发展情况 ...............................................................2
1.4 论文研究内容 ...........................................................................................2
第 2 章 传感器及相关器件介绍 ........................................................................4
2.1 温度传感器的选择 ...................................................................................4
2.1.1 DS18B20 温度传感器简介 ................................................................4
2.1.2 DS18B20 的性能特点 ........................................................................5
2.1.3 DS18B20 的管脚排列 ........................................................................5
2.1.4 DS18B20 的内部结构 ........................................................................6
2.1.5 DS18B20 的测温原理 ........................................................................8
2.1.6 DS18B20 的时序 ................................................................................9
2.1.7 DSl8B20 使用中的注意事项 ...........................................................10
2.2 单片机概述 .............................................................................................10
2.2.1 AT89C51 芯片主要性能 ..................................................................11
2.2.2 AT89C51 芯片的内部结构框图 ......................................................12
2.2.3 AT89C51 芯片的引脚说明 .............................................................12
2.2.4 使用 AT89C51 编程时需注意事项 ................................................16
2.3 显示电路的组成器件 .............................................................................17
2.3.1 LED 显示器的介绍 ..........................................................................17
2.3.2 74LS164 芯片的介绍 .......................................................................17
2.4 本章小结 .................................................................................................19
第 3 章 系统硬件电路设计 ..............................................................................21
3.1 系统硬件电路构成 .................................................................................21
3.1.1 系统整体电路及测温原理 ..............................................................21
3.1.2 DS18B20 的控制方法 ......................................................................23
3.1.3 显示电路的连接 ..............................................................................25
3.2 系统主要技术指标 .................................................................................26
3.3 本章小结 .................................................................................................26
第 4 章 系统软件的设计 ..................................................................................27
4.1 主程序设计 .............................................................................................27
4.2 测温子程序 .............................................................................................28
4.3 显示子程序 .............................................................................................29
4.4 本章小结 .................................................................................................29
结论 ....................................................................................................................30
致谢 ....................................................................................................................31
参考文献 ............................................................................................................32
附录 A ................................................................................................................33
附录 B ................................................................................................................38
附录 C ................................................................................................................41
附录 D ................................................................................................................42
第1章 绪论
1.1 课题背景
在工农业生产中,温度检测及其控制占有举足轻重的地位,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
系统已经应用于诸多领域。传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件、多路
模拟开关、A/D 转换器及单片机等组成的系统。传统方法精度不高,不稳定、
成本高等问题,又需要后续信号处理电路 ,而且热敏电阻的可靠性相对较
差 ,测量温度的准确度低 ,检测系统的精度差。要达到较高的测量精度需要
很好的解决引线误差补偿问题、多点测量切换误差问题和放大电路零点漂移误
差等问题,使温度检测复杂化。模拟信号在长距离传输过程中,抗电磁干扰时
令设计者伤脑筋的问题,对于多点温度检测的场合,各被检测点到监测装置之
间引线距离往往不同,此外,各敏感元件参数的不一致,这些都是造成误差的
原因,并且难以完全清除。
今天,我们的生活环境和工作环境有越来越多称之为单片机的小电脑在为我
们服务。单片机在工业控制、尖端武器、通信设备、信息处理、家用电器等各
测控域的应用中独占鳌头。时下,家用电器和办公设备的智能化、遥控化、基
于单片机的温度测控系统在室内的设计与实现模糊控制化己成为世界潮流,而
这些高性能无一不是靠单片机来实现的。单片机来对温度进行控制,不仅具有
控制方便、组态简单和灵活性大等优而且可以大幅度提高被控温度的技术指
标,从而能够大大提高产品的质量。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、
造价低和开发周期短等优点,为自动化和各个测控领域中必不可少且广泛应用
的器件,尤其在日常生活发挥越来越大的作用。因此,单片机对温度的控制问
题是一个工农业生产及生活中常会遇到的问题。基于此,本课题围绕应用于室
内的基于单片机的温度检测系统展开应用研究工作
[1]
。
1.2 国外温度测量技术的发展情况
温度检测技术的关键是温度传感器,传感器是一种把非电量转变的电信号
的器件,而检测仪表在模拟电路情况下,一般是包括传感器、检测点取样设备
及放大器(进行抗干扰处理及信号传输),当然还有电源及现场显示部分(可选
择),电信号一般分连续量、离散量两种,实际上还可分成模拟量、开关量、脉
冲量等,模拟信号传输采用统一信号。数字化过程中,检测仪表变化比较大,
经过几个阶段,近来多采用 ASIC 专用集成电路,而且把传感器和微处理器及
网络接口封装在一个器件中,完成信息获取、处理、传输、存贮等功能。在自
动化仪表中经常把检测仪称为变送器。随着国内外工业的日益发展,温度检测
技术也有了不断的进步,目前的温度检测使用的方法种类繁多,应用范围也较
广泛,大致包括以下几种方法:利用物体热胀冷缩原理制成的温度计;利用热
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