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基于单片机的数字温度计课程设计报告.doc
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2022-06-10
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基于单片机的数字温度计课程设计报告.doc
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目录
一 .课程设计目的……………………………………………………………………… 4
二 .设计任务……………………………………………………………………………4
三 .设计要求 …………………………………………………………………………4
四 .设计方案与比较(设计可行性分析)…………………………………4
五 .系统设计总体思路………………………………………………………… 6
六 .系统原理框图与工作原理分析…………………………………………… 6
1.温度计设计系统流程图 ………………………………………………… 6
2.数字温度计应用系统的硬件设计 ……………………………………… 8
(1).单片机小系统的基本组成与其选择 ……………………………… 8
(2).电源 ………………………………………………………………… 8
(3).晶振控制 …………………………………………………………… 8
(4).I/O 口&接口 ………………………………………………………… 9
(5).主要芯片与其功能 ………………………………………………… 10
①AT89S52 ……………………………………………………………10
②DS18B20 …………………………………………………………… 12
③1602 液晶显示屏 ………………………………………………… 18
七 .系统软件程序的设计 …………………………………………………… 19
1.软件流程框图 ……………………………………………………………19
2.C 语言程序 ………………………………………………………………21
八 .系统仿真调试 ………………………………………………………………25
1.仿真器的介绍 ………………………………………………………………27
.keil⑴ 软件的开发运用 …………………………………………………27
①.Keil C51 单片机软件开发系统的整体结构 ………………………27
②.使用独立的 Keil 仿真器时,注意事项 ……………………… 28
.proteus⑵ 软件的开发运用 .……………………………………………28
①.Protues 软件介绍 .……………………………………………… 28
②.proteus 的工作过程 .………………………………………………28
2.系统整体调试…………………………………………………………………28
.⑴ 仿真调试结果……………………………………………………………28
.⑵ 仿真结果分析……………………………………………………………29
九 .PCB 板制作以与成品制作调试……………………………………………29
十 .实验结果……………………………………………………………………30
十一 .结论(设计分析)………………………………………………………30

十二 .课程设计心得体会 ……………………………………………………30
一 课程设计目的
、 加强学生理论联系实际的能力,提高学生的动手能力;
、 学会基本电子元器件的识别和检测;
、 学会应用 软件 进行电路的设计和仿真;
、 基本掌握单片机的基本原理,并能将其应用于系统的设计
.学会运用 P 进行pcb板制作
.通过实训,提高学生的学习兴趣,激发自主学习能力,培养创新意识。
二 设计任务
先焊制一个单片机最小系统,并以制作的单片机最小系统为核心,
设计并制作一个数字温度计应用系统。
三 设计要求
采用 !作为温度传感器进行温度检测;
对采集温度进行显示采用两路设计(显示温度分辨率!"#);
采集温度数值应采用数字滤波措施,保证显示数据稳定;
显示数据,无数据位必须消隐。
四、设计方案与比较(设计可行性分析)
该系统主要由温度测量和数据采集两部分电路组成,实现的方法有很多种,下面将列出两种
在日常生活中和工农业生产中经常用到的实现方案。
方案一
采用热电偶温差电路测温,温度检测部分可以使用低温热偶,热电偶由两
个焊接在一起的异金属导线所组成(热电偶的构成如图"),热电偶产生的热
电势由两种金属的接触电势和单一导体的温差电势组成。通过将参考结点保持在
已知温度并测量该电压,便可推断出检测结点的温度。数据采集部分则使用带有
$通道的单片机,在将随被测温度变化的电压或电流采集过来,进行$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。热电偶的优点是工作温度围非常宽,且体积小,但是它们也存在着输出电压
小、容易遭受来自导线环路的噪声影响以与漂移较高的缺点,并且这种设计需要
用到$转换电路,感温电路比较麻烦。

图"热电偶电路图
系统主要包括对$!!%的数据采集,自动手动工作方式检测,温度的显示等,这几
项功能的信号通过输入输出电路经单片机处理。此外还有复位电路,晶振电路,启动电路等。
故现场输入硬件有手动复位键、$转换芯片,处理芯片为芯片,执行机构有位数码
管、报警器等。
方案二
采用数字温度芯片 !测量温度,输出信号全数字化。便于单片机处
理与控制,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!&!!摄氏度时,最大线形偏差
小于摄氏度。 !的最大特点之一采用了单总线的数据传输,由数字温
度计 !和微控制器'%()*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。这样测温系统的结构就比较简单体积也不大。
采用单片机控制,软件编程的自由度大,可通过编程实现各种各样的算术算
法和逻辑控制,而且体积小,硬件实现简单,安装方便。既可以单独对多
!
控制工作,还可以与(机通信上传数据,另外'%)*在工业控制上
也有着广泛的应用,编程技术与外围功能电路的配合使用都很成熟。
该系统利用'%()*芯片控制温度传感器 !进行实时温度检测
并显示,能够实现快速测量环境温度,并可以根据需要设定上下限报警温度。该
系统扩展性非常强,它可以在设计中加入时钟芯片!以获取时间数据,在
数据处理同时显示时间,并可以利用'(芯片作为存储器件,以此来对某
些时间点的温度数据进行存储,利用键盘来进行调时和温度查询,获得的数据可
以通过+芯片与计算机的,接口进行串口通信,方便的采集和整理
时间温度数据。
系统框图如图

从以上两种方案,容易看出方案一的测温装置可测温度围宽、体积小,但是
线性误差较大。方案二的测温装置电路简单、精确度较高、实现方便、软件设计
也比较简单,还可以进行各种功能的扩展例如报警系统时间显示等故本次设计
采用了方案二并采用两路设计。
五 系统设计总体思路
设计方案与其总体设计框图
晶振控制
单片机芯片
AT89S52
1602 显示器
第一路
温度检测电 DS18B20
第二路
温度检测电路 DS18B20
晶振控制
单片机芯片
AT89S52
1602 显示器
第一路
温度检测电 DS18B20
第二路
温度检测电 DS18B20

六 系统原理框图与工作原理分析
1.温度计设计系统流程图
2、数字温度计应用系统的硬件设计
)*、单片机小系统的基本组成与其选择
单片机选型参考
- .'%、'%:具备 / 下载功能,可以使用 0
程序下载线或者并口下载
- 1'(%(、'(%(:使用串口线2+ 烧写程序。
- 3'%(、'%(:可以在最小系统板上使用,但需要另外
用编程器烧写程序
本次课程设计选用 '% 型号单片机进行操作。
开始
进入缓冲区初始化
复位 DS18B20 发跳过 ROM 命令
温度转换命令
延时
复位 DS18B20,跳过 ROM 命令
读存储器命令
将温度转换为 BCD 码
更新数据缓冲区
读温度命令
系统设计原理:
本次课程设计是基于单片
机的数字温度计设计,在开始
课程设计的时候我们要理解并
掌握对单片机的开发,学会使
用 KEIL 与 Proteus, Mulsim 等
仿真软件。根据设计任务要求
选择好器件,编写好程序运行
成功之后进行软件联调,验证
系统是否正确。通过筛选,我
们组选用单片机 AT89S52 作为
主控制系统;用 1602 液晶显
示模块芯片作为温度数据显示
装置;智能 温 度 传感器采用
DS18B20 器件作为测温电路主
要组成部分。
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