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基于单片机的数字温度计设计课程论文.doc
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基于单片机的数字温度计设计课程论文.doc
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单片机原理及应用课程设计
1
信息工程学院
《单片机原理与外围电路》课程论文
题目:基于单片机的数字温度计设计
姓名: 金鑫
学号: 50112113
班级: 计算机 15-3
单片机原理及应用课程设计
2
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, 本 文主要介绍了一个基于 89S51 单片机的测
温系统,详细描述了利用数字温度传感器 DS18B20 开发测温系统的过程,重点对传
感器在单片机下的硬件连接,软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析,对各部
分的电路也一一进行了介绍,该系统可以方便的实现实现温度采集和显示,并可根据
需要任意设定上下限报警温度,它使用起来相当方便,具有精度高、量程宽、灵敏度
高、体积小、功耗低等优点,适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量,也
可以当作温度处理模块嵌入其它系统中,作为其他主系统的辅助扩展。DS18B20 与
AT89C51 结合实现最简温度检测系统,该系统结构简单,抗干扰能力强,适合于恶
劣环境下进行现场温度测量,有广泛的应用前景。
关键词:单片机;温度检测;AT89S51;DS18B20;
ABSTRACT: Along with the progress and development of the ages, single slice the
machine technique has already make widely available the life is to us,work,research,each
realm, have already become the technique of a kind of comparison maturity. This paper
mainly describes a temperature measurement system based on 89S51 singlechip, detailedly
describing the development process use digital temperature sensor, the paper introduces the
hardware connectivity and software programming of the DS18B20 based on the
single-chip, and give the software flow chart of each module,as well as introduced each
circuit of the system.System can easily to collect and display the temperature, it can also
arbitrary set alarm temperature according to the actual need, It is used convenience, it has
high precision,wide range ,high sensitivity, small size,and low power dissipation, The
device is especially applied to measure temperature in people's daily lives ,industrial and
agricultural production,and also easily as a temperature processing module embed in the
other system, turn into as a complementary expansion.
Key word : Singlechip temperature measurement;AT89S51; DS18B20
单片机原理及应用课程设计
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目录
1 绪论..........................................................................................................................................................4
1.1 设计背景......................................................................................................................................4
1.2 国内外现状..................................................................................................................................4
1.3 课题的设计目的.........................................................................................................................5
1.4 课题的主要工作...........................................................................................................................5
2 系统方案设计..........................................................................................................................................6
2.1 方案选择.....................................................................................................................................6
2.1 系统的总体设计方案.................................................................................................................6
3 硬件设计..................................................................................................................................................8
3.1 STC89C52RC 芯片功能简介........................................................................................................8
3.1.1 STC89C52RC 芯片简介....................................................................................................8
3.1.2 引脚功能.........................................................................................................................8
3.2 DS18B20 芯片简介....................................................................................................................12
3.2.1 芯片简介.......................................................................................................................12
3.2.2 DS18B20 的外形和内部结构........................................................................................13
3.2.3 DS18B20 的工作时序....................................................................................................15
3.2.4 DS18B20 与单片机的典型接口设计............................................................................17
3.2.5 DS18B20 的各个 ROM 命令............................................................................................17
3.3 MAX232 简介..............................................................................................................................19
3.4 RS232 接口简介........................................................................................................................20
3.4.1 RS232 接口的电平转换................................................................................................21
3.4.2 RS232 总线接口标准..................................................................................................21
3.5 系统总体电路图........................................................................................................................23
4 系统软件设计.......................................................................................................................................23
4.1 各模块的程序设计...................................................................................................................23
4.1.1 主程序流程图................................................................................................................23
4.1.2 读出温度子程序...........................................................................................................25
4.1.3 温度转换命令子程序...................................................................................................25
4.1.4 计算温度子程序...........................................................................................................26
4.1.5 显示数据刷新子程序...................................................................................................27
4.1.6 报警子程序...................................................................................................................27
4.1.7 按键扫描处理子程序...................................................................................................28
4.2 Protues 仿真............................................................................................................................28
5 结论........................................................................................................................................................30
参考文献...................................................................................................................................................32
附录...........................................................................................................................................................33
附录 1 元器件清单..........................................................................................................................33
附录 2 全部程序清单......................................................................................................................34
附录 3 系统总设计图......................................................................................................................43
附录 4 PCB 仿真线路及 3D 图 .......................................................................................................44
单片机原理及应用课程设计
4
1 绪论
1.1 设计背景
随着新技术的不断开发与应用,近年来单片机发展十分迅速,一个以微机应用为
主的新技术革命浪潮正在蓬勃兴起,单片机的应用已经渗透到电力、冶金、化工、建
材、机械、食品、石油等各个行业。传统的温度采集方法不仅费时费力,而且精度差,
单片机的出现使得温度的采集和数据处理问题能够得到很好的解决。温度是工业对象
中的一个重要的被控参数。然而所采用的测温元件和测量方法也不相同;产品的工艺
不同,控制温度的精度也不相同。因此对数据采集的精度和采用的控制方法也不相同。
传统的控制方式以不能满足高精度,高速度的控制要求,如温度控制表温度接触器,
其主要缺点是温度波动范围大。由于他主要通过控制接触器的通断时间比例来达到改
变加热功率的目的,受仪表本身误差和交流接触器的寿命限制,通断频率很低。近几
年来快速发展了多种先进的温度控制方式,如:PID 控制,模糊控制,神经网络及遗
传算法控制等。这些控制技术大大的提高了控制精度,不但使控制变得简便,而且使
产品的质量更好,降低了产品的成本,提高了生产效率。
本设计使用单片机作为核心进行控制。单片机具有集成度高,通用性好,功能强,
特别是体积小,重量轻,耗能低,可靠性高,抗干扰能力强和使用方便等独特优点,
在数字、智能化方面有广泛的用途。
1.2 国内外现状
温度计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计来讲,
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。
温度计测温技术的关键在于温度传感器。目前,国际上新型温度传感器正从模拟式向
数字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展,同时具有抑制串模干扰能力强、分
辨力高、线性度好、成本低等优点。随着我国四个现代化和经济发展,我国在科技和
生产各领域都取得了飞速的发展和进步,发展以温度传感器为载体的温度测量技术具
有重大意义。传感器属于信息技术的前沿尖端产品,尤其是温度传感器被广泛用于工
农业生产、科学研究和生活等领域,数量高居各种传感器之首。温度传感器的发展大
单片机原理及应用课程设计
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致经历了以下三个阶段:传统的分立式温度传感器(含敏感元件);模拟集成温度传感
器/控制器;数字温度传感器。
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。
从国内外来看工业生产控制中用数字温度计可清晰显示温度来防止元气件失效
或损坏等不必要的非人为损失,对做好车间机器维修与保养起很重要的作用。温度是
一般工业领域最容易碰到的检测参数,如环境温度的检测,工业工艺温度参数的检测,
设备的温度保护检测等,而市场上专用的、通用的各类温控仪产品也比较丰富。国内
外的温度检测仪器的发展水平主要体现在仪器的智能化水平、测量的文的范围、测量
的精度以及仪器的功耗等技术指标上,目前国内的温度测量,在精度上很少有高于
0.1℃的。近年来温度计正处在传统型向新型温度计转型的发展阶段,新型温度计的
特点是微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化,他不仅促进了传统产业的改造。
而且可导致建立新型工业,是 21 世纪新的经济增长的。
1.3 课题的设计目的
1. 巩固、加深和扩大单片机应用的知识面,提高综合及灵活运用所学知识解决
工业控制的能力。
2. 培养针对课题需要,选择和查阅有关手册、图表及文献资料的自学能力,提
高组成系统、编程、调试的动手能力。
3. 通过对课题设计方案的分析、选择、比较、熟悉单片机用系统开发、研制的
过程,软硬件设计的方法、内容及步骤。
1.4 课题的主要工作
本课题的研究重点是设计一种基于单片机的数字温度计控制系统。能够显示温度
的测量值
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