2009 - 2010学年第2学期
《单片机应用技术》
课程设计报告
题目：基于单片机的数字温度计设计
专业：电气自动化
班级： 07电气自动化本
姓名：毕飞飞
指导教师：臧老师
成绩：
电气工程系
2010年5月25日
课程设计任务书
学生班级：07电气自动化本学生姓名：毕飞飞学号：0709111001 设计名称：基于单片机的数字温度计设计
起止日期：2010年5月24—2010年5月28 指导教师：臧老师
目录
一、引言 (5)
二、设计内容及性能指标 5
三、系统方案论证5
（一）、方案 (6)
四、系统器件选择7
（一）、单片机的选择 (7)
1、89S51 引脚功能介绍 (8)
（二）、温度传感器的选择 (10)
1、DS18B20 简单介绍: (10)
2、DS18B20 使用中的注意事项 (12)
3、DS18B20 内部结构 (13)
4、DS18B20测温原理 (17)
5、提高DS1820测温精度的途径 (18)
（三）、显示及报警模块器件选择 (20)
五、硬件设计电路21
（一）、主控制器 (22)
（二）、显示电路 (22)
（三）、温度检测电路 (22)
（四）、温度报警电路 (29)
六、软件设计
（一）、概述 (30)
（二）、主程序模块 (30)
（三）、各模块流程设计 (31)
1、温度检测流程 (31)
2、报警模块流程 (32)
3、中断设定流程 (33)
七、自我评价35
八、致谢 36
参考文献36
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。
一、引言
随着科技的不断发展，现代社会对各种信息参数的准确度和精确度的要求都有了几何级的增长，而如何准确而又迅速的获得这些参数就需要受制于现代信息基础的发展水平。在三大信息信息采集(即传感器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)中，传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器技术，在我国各领域已经引用的非常广泛，可以说是渗透到社会的每一个领域，人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。
测量温度的关键是温度传感器，温度传感器的发展经历了三个发展阶段：
①传统的分立式温度传感器
②模拟集成温度传感器
③智能集成温度传感器。
目前的智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是在20世纪90年代中期问世的，它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶，特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器(MCU)。社会的发展使人们对传感器的要求也越来越高，现在的温度传感器正在基于单片机的基础上从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展，并朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展，本文将介绍智能集成温度传感器DS18B20的结构特征及控制方法，并对以此传感器，89S51单片机为控制器构成的数字温度测量装置的工作原理及程序设计作了详细的介绍。与传统的温度计相比，其具有读数方便，测温范围广，测温准确，输出温度采用数字显示，主要用于对测温要求比较准确的场所，或科研实验室使用。该设计控制器使用ATMEL公司的AT89S51单片机，测温传感器使用DALLAS公司DS18B20，用液晶来实现温度显示。
二、设计内容及性能指标
本设计主要是介绍了单片机控制下的温度检测系统，详细介绍了其硬件和软件设计，并对其各功能模块做了详细介绍，其主要功能和指标如下：
●利用温度传感器（DS18B20）测量某一点环境温度
●测量范围为-55℃～＋99℃，精度为±0.5℃
●用液晶进行实际温度值显示
●能够根据需要方便设定上下限报警温度
三、系统方案论证
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，下面将列出一种在日常生活中和工农业生产中经常用到的实现方案。
（一）、方案
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,测温系统的结构就比较简单,体积也不大。采用51 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DS18B20
控制工作，还可以与PC 机通信上传数据，另外AT89S51 在工业控制上也有着广泛的应用，编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟。
该系统利用AT89S51芯片控制温度传感器DS18B20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DS1302以获取时间数据，在数据处理同时显示时间，并可以利用AT24C16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MAX232芯片与计算机的RS232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 3.3所示
图 3.3 DS18B20温度测温系统框图
四、系统器件选择
（一）、单片机的选择
对于单片机的选择，可以考虑使用8031与8051系列，由于8031没有内部RAM，系统又需要大量内存存储数据，因而不适用。AT89S51 是美国
ATMEL 公司生产的低功耗，高性能CMOS8 位单片机，片内含4kbytes 的可编程的Flash 只读程序存储器,兼容标准8051 指令系统及引脚。它集Flash 程序存储器既可在线编程（ISP），也可用传统方法进行编程，所以低价位AT89S51单片机可为提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域，对于简单的测温系统已经足够。单片机AT89S51 具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。主要特性如下
●与MCS-51 兼容
●4K字节可编程闪烁存储器
●寿命：1000写/擦循环
●数据保留时间：10年
●全静态工作：0Hz-24Hz
●三级程序存储器锁定
●128*8位内部RAM
●32可编程I/O线
●两个16位定时器/计数器
●5个中断源
●可编程串行通道
●低功耗的闲置和掉电模式
●片内振荡器和时钟电路
图 4.1 AT89S51单片机引脚图
1、89S51 引脚功能介绍
AT89S51 单片机为40 引脚双列直插式封装。
其引脚排列和逻辑符号如图4.1 所示。
各引脚功能简单介绍如下：
●VCC：供电电压
●GND：接地
●P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每个管脚可吸收8TTL门电
流。当P1口的管脚写“1”时，被定义为高阻输入。P0能够用
于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FLASH编程时，P0口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，
P0输出原码，此时P0外部电位必须被拉高。
●P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能
接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入“1”后，电位被内部上
拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电
流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口
作为第八位地址接收。
●P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，
输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚电位被内部
上拉电阻拉高，且作为输入。作为输入时，P2口的管脚电位被
外部拉低，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。P2口当用
于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2
口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉的
优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其
特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八
位地址信号和控制信号。
●P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个
TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，
并用作输入。作为输入时，由于外部下拉为低电平，P3口将输
出电流(ILL)，也是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的
一些特殊功能口：
P3.0 RXD(串行输入口)
P3.1 TXD(串行输出口)
P3.2 INT0(外部中断0)
P3.3 INT1(外部中断1)
P3.4 T0(记时器0外部输入)
P3.5 T1(记时器1外部输入)
P3.6 WR (外部数据存储器写选通)
P3.7 RD (外部数据存储器读选通)
同时P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
●RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期
的高电平时间。
●ALE / PROG ：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于
锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用
于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输
出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可
用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的
是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，
ALE只有在执行MOVX，MOVC指令时ALE才起作用。
另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状
态ALE禁止，置位无效。
●PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取址期间，
每个机器周期PSEN两次有效。但在访问外部数据存储器时，
这两次有效的PSEN信号将不出现。
●EA/VPP：当EA保持低电平时，访问外部ROM；注意加密方式1时，
EA将内部锁定为RESET；当EA端保持高电平时，访问内部
ROM。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电
源(VPP)。
●XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
●XTAL2：来自反向振荡器的输出。
（二）、温度传感器的选择
由于传统的热敏电阻等测温元件测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，需要比较多的外部元件支持，且硬件电路复杂，制作成本相对较高。
这里采用DALLAS公司的数字温度传感器DS18B20作为测温元件。
1、DS18B20 简单介绍:
DALLAS 最新单线数字温度传感器DS18B20是一种新型的“一线器件”，其体积更小、更适用于多种场合、且适用电压更宽、更经济。DALLAS 半导体公司的数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”
接口的温度传感器。温度测量范围为-55～+125 摄氏度，可编程为9位～12
位转换精度，测温分辨率可达0.0625摄氏度，分辨率设定参数以及用户设定的报警温度存储在EEPROM 中，掉电后依然保存。被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出；其工作电源既可以在远端引入，也可以采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可以并联到3 根或2 根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20 通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。
DS18B20 的性能特点如下：
●独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线
即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯
●DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温
●DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集
成在形如一只三极管的集成电路内
●适应电压范围更宽，电压范围：3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数
据线供电
●温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃
●零待机功耗
●可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、
0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温
●在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最
多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快
●用户可定义报警设置
●报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件
●测量结果直接输出数字温度信号，以"一线总线"串行传送给CPU，同
时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力
●负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作
以上特点使DS18B20非常适用与多点、远距离温度检测系统。
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。DS18B20的管脚排列、各种封装形式如图 4.2 所示，DQ 为数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。
当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源；GND为地信号；VDD为可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。其电路图 4.3所示.。
图 4.2 外部封装形式图4.3 传感器电路图
2、DS18B20 使用中的注意事项
DS18B20 虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点，但在实际应用中也应注意以下几方面的问题：
●DS18B20 从测温结束到将温度值转换成数字量需要一定的转换时间，
这是必须保证的，不然会出现转换错误的现象，使温度输出总是显示
85。
●在实际使用中发现，应使电源电压保持在5V 左右，若电源电压过低，
会使所测得的温度精度降低。
●较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于DS1820与微处理
器间采用串行数据传送，因此，在对DS1820进行读写编程时，必须严
格的保证读写时序，否则将无法读取测温结果。在使用PL/M、C等高
级语言进行系统程序设计时，对DS1820操作部分最好采用汇编语言实
现。
●在DS18B20的有关资料中均未提及单总线上所挂DS18B20 数量问题，
容易使人误认为可以挂任意多个DS18B20，在实际应用中并非如此，
当单总线上所挂DS18B20 超过8 个时，就需要解决微处理器的总线驱
动问题，这一点在进行多点测温系统设计时要加以注意。
●在DS18B20测温程序设计中，向DS18B20 发出温度转换命令后，程序
总要等待DS18B20的返回信号，一旦某个DS18B20 接触不好或断线，
当程序读该DS18B20 时，将没有返回信号，程序进入死循环，这一点
在进行DS18B20硬件连接和软件设计时也要给予一定的重视。
3、DS18B20 内部结构
图为DS1820的内部框图，它主要包括寄生电源、温度传感器、64位激光ROM单线接口、存放中间数据的高速暂存器（内含便笺式RAM），用于存储用户设定的温度上下限值的TH和TL触发器存储与控制逻辑、8位循环冗余校验码（CRC）发生器等七部分。
DS18B20采用３脚PR－35 封装或８脚SOIC封装，其内部结构框图如图
4.4所示
图 4.4 DS18B20内部结构框图
64 b闪速ROM的结构如下：
开始８位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48 位，最后８位是前面56 位的CRC 检验码，这也是多个DS18B20 可以采用一线进行通信的原因。温度报警触发器ＴＨ和ＴＬ，可通过软件写入户报警上下限。主机操作ROM的命令有五种，如表所列
DS18B20 温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存ＲＡＭ和一个
非易失性的可电擦除的EERAM 。高速暂存RAM 的结构为８字节的存储器，结构如图 4.5所示。
图 4.5 高速暂存RAM 结构图
前２个字节包含测得的温度信息，第３和第４字节ＴＨ和ＴＬ的拷贝，
是易失的，每次上电复位时被刷新。第５个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。
LSB
MSB
当DS18B20接收到温度转换命令后，开始启动转换。转换完成后的温
度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第1，指 令
说 明 读ROM （33H ）
读DS1820的序列号 匹配ROM （55H ）
继读完64位序列号的一个命令，用于跳过ROM （CCH ）
此命令执行后的存储器操作将针对搜ROM （F0H ）
识别总线上各器件的编码，为操作各报警搜索（ECH ） 仅温度越限的器件对此命令作出响
2字节。单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，数据格式以0.062 5 ℃/LSB形式表示。温度值格式如下：
这是12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个8比特的RAM 中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5
位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度。图中，S表示位。对应的温度计算：当符号位S=0时，表示测得的温度植为正值，直接将二进制位转换为十进制；当S=1时，表示测得的温度植为负值，先将补码变换为原码，再计算十进制值。例如+125℃的数字输出为07D0H，
+25.0625℃的数字输出为0191H，-25.0625℃的数字输出为FF6FH，-55
℃的数字输出为FC90H。
DS18B20温度传感器主要用于对温度进行测量，数据可用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，并以0.0625℃／LSB形式表示。表2是部分温度值对应的二进制温度表示数据。
表2 部分温度值
DS18B20完成温度转换后，就把测得的温度值与RAM中的TH、TL字节内容作比较，若T>TH或T 发出的告警搜索命令作出响应。因此，可用多只DS18B20同时测量温度并进行告警搜索。 在64位ROM的最高有效字节中存储有循环冗余校验码（CRC）。主机根据ROM的前56位来计算CRC值，并和存入DS18B20中的CRC值做比较，以判断主机收到的ROM数据是否正确。 4、DS18B20测温原理 DS18B20的测温原理如图2所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量.计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55 ℃所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在-55 ℃所对应的一个基数值。 减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入,减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数,如此循环直到减法计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温图2中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性其输出用，于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值，这就是DS18B20的测温原理。 另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，他有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。系统对DS18B20的各种操作必须按协议进行。操作协议为：初始化DS18B20 （发复位脉冲）→发ROM功能命令→发存储器操作命令→处理数据。 图（2） DS18B20测温原理图 在正常测温情况下，DS1820的测温分辨力为0.5℃，可采用下述方法获得高分辨率的温度测量结果：首先用DS1820提供的读暂存器指令（BEH）读出以0.5℃为分辨率的温度测量结果，然后切去测量结果中的最低有效位（LSB），得到所测实际温度的整数部分Tz，然后再用BEH指令取计数器1的计数剩余值Cs和每度计数值CD。考虑到DS1820测量温度的整数部分以 0.25℃、0.75℃为进位界限的关系，实际温度Ts可用下式计算： Ts=（Tz-0.25℃）+(CD-Cs)/CD 5、提高DS1820测温精度的途径 （1）、DS1820高精度测温的理论依据 DS1820正常使用时的测温分辨率为0.5℃，这对于水轮发电机组轴瓦温度监测来讲略显不足，在对DS1820测温原理详细分析的基础上，我们采取直接读取DS1820内部暂存寄存器的方法，将DS1820的测温分辨率提高到 0.1℃～0.01℃． DS1820内部暂存寄存器的分布如表1所示，其中第7字节存放的是当温度寄存器停止增值时计数器1的计数剩余值，第8字节存放的是每度所对 应的计数值，这样，我们就可以通过下面的方法获得高分辨率的温度测量结果。首先用DS1820提供的读暂存寄存器指令(BEH)读出以0.5℃为分辨率的温度测量结果，然后切去测量结果中的最低有效位(LSB)，得到所测实际温度整数部分T整数，然后再用BEH指令读取计数器1的计数剩余值M剩余和每度计数值M每度，考虑到DS1820测量温度的整数部分以0.25℃、0.75℃为进位界限的关系，实际温度T实际可用下式计算得到：T实际=(T整数－0.25℃)+(M每度－M剩余)/M每度。 表1 DS18B20暂存寄存器分布 该字节各位的定义如下： 低5位一直都是1，TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。在DS18B20出厂时该位被设置为0，用户不要去改动，R1和R0决定温度转换的精度位数，即是来设置分辨率，如表1所示（DS18B20出厂时被设置为12位）。 表1 R1和R2模式表 由表1可见，设定的分辨率越高，所需要的温度数据转换时间就越长。因此，在实际应用中要在分辨率和转换时间权衡考虑。高速暂存存储器除了 数字温度计的设计 【摘要】 本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计，就是用单片机实现温度测量，传统的温度检测大多以热敏电阻为温度传感器，但热敏电阻的可靠性差，测量温度准确率低，而且必须经过专门的接口电路转换成数字信号才能由单片机进行处理。本次采用DS18B20数字温度传感器来实现基于AT89S52单片机的数字温度计的设计用LCD数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到以上要求，可以用于温度等非电信号的测量，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，能独立工作的单片机温度检测、温度控制系统已经广泛应用很多领域。 【关键词】关键词1温度计；关键词2单片机；关键词3数字控制；关键词4DS1620 目录 第一章绪论 (2) 1.1 前言 (3) 1.2 数字温度计设计方案 (3) 1.3 总体设计框图 (3) 第二章硬件电路设计............................ 错误!未定义书签。 2.1 主要芯片介绍 (5) 2．1．1 AT89C51的介绍 (5) 2.1.2 AT89C51各引脚功能介绍 (5) 2．2 温度传感器 (7) 2.2．1 DS1620介绍 (7) 第三章软件设计................................ 错误!未定义书签。 3.1 主程序流程图 (11) 3.4 计算温度子程序流程图 (13) 3.5 显示数据刷新子程序流程图 (13) 第四章 Proteus仿真调试......................... 错误!未定义书签。 4.1 Proteus软件介绍 (15) 4.2 Proteus界面介绍 (16) 4.2.1 原理图编辑窗口 (18) 4.2.2 预览窗口 (23) 4.2.3 模型选择工具栏 (31) 4.2.4 元件列表 (35) 4.2.5 方向工具栏 (37) 4.2.6 仿真工具栏 (38) 4.3 本次设计仿真过程 (39) 4.3.1 创建原理图 (40) 设计总结 (50) 结论 (57) 参考文献 (59) 致谢 (62) 附录 (72) 电子信息职业技术学院 暨国家示性软件职业技术学院 单片机实训 题目：用MCS-51单片机和 18B20实现数字温度计 姓名： 系别：网络系 专业：计算机控制技术 班级：计控 指导教师： * 伟 时间安排：2013年1月7日至 2013年1月11日 摘要 随着国民经济的发展，人们需要对各中加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中温度进行监测和控制。采用单片机来对他们控制不仅具有控制方便，简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。 在日常生活及工业生产过程中，经常要用到温度的检测及控制，温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数之一。在生产过程中，为了高效地进行生产，必须对它的主要参数，如温度、压力、流量等进行有效的控制。温度控制在生产过程中占有相当大的比例。温度测量是温度控制的基础，技术已经比较成熟。传统的测温元件有热电偶和二电阻。而热电偶和热电阻测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，这些方法相对比较复杂，需要比较多的外部硬件支持。我们用一种相对比较简单的方式来测量。 我们采用美国DALLAS半导体公司继DS18B20之后推出的一种改进型智能温度传感器DS18B20作为检测元件，温度围为-55~125 oC,最高分辨率可达0.0625 oC。DS18B20可以直接读出北侧温度值，而且采用三线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点。 本文介绍一种基于AT89C51单片机的一种温度测量及报警电路,该电路采用DS18B20作为温度监测元件，测量围0℃-～+100℃，使用LED模块显示，能设置温度报警上下限。正文着重给出了软硬件系统的各部分电路，介绍了集成温度传感器DS18B20的原理，AT89C51单片机功能和应用。该电路设计新颖、功能强大、结构简单。 关键词：单片机，数字控制，温度计， DS18B20，AT89S51 基于AT89C5单片机的数字温度计设计 CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 科研实践 题目：基于单片机的数字温度计的设计 目录 目录 (2) 1.绪论 (3) 1.1课题研究背景及意义 (3) 1.2课题研究的内容 (3) 2.数字温度计的系统概论 (5) 2.1系统的功能 (5) 2.2温度计的分析 (5) 3.设计方案和要求 (6) 3.1设计任务和要求 (6) 3.2元器件的选取 (6) 3.3系统最终设计方案 (7) 4.硬件设计 (8) 4.1总体设计结构图 (8) 4.2硬件电路概述 (8) 4.2.1最小系统 (8) 4.2.2输入电路设计 (11) 4.2.3输出电路设计 (12) 5.硬件仿真 (15) 6.实物制作 (18) 6.1电路板焊接 (18) 6.2电路板调试 (19) 7.小结 (20) 附录 (21) 1.参考文献 (21) 2.原理图 (22) 3.元器件清单 (23) 4.软件程序 (24) 5.实物图 (30) 1.绪论 1.1课题研究背景及意义 单片机技术作为计算机技术的一个分支，广泛地应用于工业控制，智能仪器仪表，机电一体化产品，家用电器等各个领域。“单片机原理与应用”在工科院校各专业中已作为一门重要的技术基础课而普遍开设。学生在课程设计，毕业设计,科研项目中会广泛应用到单片机知识，而且，进入社会后也会广泛接触到单片机的工程项目。鉴于此，提高“单片机原理及应用”课的教学效果，让学生参与课程设计 实习甚为重要。单片机应用技术涉及的内容十分广泛，如何使学生在有限的时间内掌握单片机应用的基本原理及方法，是一个很有价值的教学项目。为此，我们进行了“单片机的学习与应用”方面的课程设计，锻炼学生的动脑动手以及协作能力。 单片机课程设计是针对模拟电子技术，数字逻辑电路，电路，单片机的原理及应用课程的要求，对我们进行综合性实践训练的实践学习环节，它包括选择课设任务、软件设计，硬件设计，调试和编写课设报告等实践内容。通过此次课程设计实现以下三个目标:第一，让学生初步掌握单片机课程的试验、设计方法，即学生根据设计要求和性能约束，查阅文献资料，收集、分析类似的相关题目，并通过元器件的组装调试等实践环节，使最终硬件电路达到题目要求的性能指标；第二，课程设计为后续的毕业设计打好基础，毕业设计是系统的工程设计实践，而课程设计的着眼点是让学生开始从理论学习的轨道上逐渐引向实际运用，从已学过的定性分析、定量计算的方法，逐步掌握工程设计的步骤和方法，了解科学实验的程序和实施方法。第三，培养学生勤于思考乐于动手的习惯，同时通过设计并制作单片机类产品，使学生能够自己不断地学习接受新知识（如在本课设题目中存在智能测温器件DS18B20，就是课堂环节中不曾提及的“新器件”），通过多人的合作解决现实中存在的问题，从而不断地增强学生在该方面的自信心及兴趣，也提高了学生的动手能力，对学生以后步入社会参加工作打下一定良好的实践基础。 1.2课题研究的内容 本文主要介绍了一个基于AT89C51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喜爱的硬 件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也进 行一一介绍，该系统可以方便的是实现温度采集和显示，并可以根据需要任意 设定上下限报警温度，它使用起来方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体 积小、功耗低等优点，适合我们日常生活和工农业生产中的温度测量，也可以 当做温度处理模块嵌入其他系统中，作为其他主系统的辅助扩展。DS18B20和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 与恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。 本设计首先是确定目标，气候是各个功能模块的设计，再在Proteus软件上 进行仿真，修改，仿真。 本温度计属于多功能温度计，可以设置上下报警温度，当温度不在设置范 围内时，可以报警。 数字温度计课程设计报告 目录 1. 设计任务 .................................................................... ................ .. (1) 1.1设计目的 . .......................................... .............. (1) 1.2设计指标 . ............................... ...................... . (1) 1.3设计要求 (1) 2.设计思路与总体框图................................................ .. (1) 3.系统硬件电路的设计............................................... (2) 3.1主控电路 .................................................. (2) 3.2液晶显示电路 (3) 3.3按键电路 ........... ................................................... .. (3) 3.4报警电路 .......................................... . (4) 4.系统仿真设计 (4) 4.1仿真原理图 ............................................................... ...... (4) 4.2各功能元件的分析 (5) 5.系统软件设计 (10) 5.1主程序 (11) 5.2读出温度子程序 (11) 5.3温度转换命令子程序 (12) 5.4设计温度子程序 (12) 5.5 1602 的温度显示 (13) 6.总结与体会 ...................................................................................... .... . (13) 6 1总结 ............................................................ ....... . (13) 6. 2 体会 ............................................................ ....... . (14) 7.参考文献 ............................................................ ....... .. (15) 8.附录 (16) 1.设计任务 1 ****大学综合性设计实验 开题报告 ?实验题目：数字温度计的设计 ?学生专业10电气工程与自动化 ?同组人:———————— ?指导老师： 2013年4月 1.国内外现状及研究意义 随着科技的不断发展，现代社会对各种信息参数的准确度和精确度的要求都有了几何级的增长，而如何准确而又迅速的获得这些参数就需要受制于现代信息基础的发展水平。在三大信息信息采集(即传感器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)中，传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器技术，在我国各领域已经引用的非常广泛，可以说是渗透到社会的每一个领域，人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。 测量温度的关键是温度传感器，温度传感器的发展经历了三个发展阶段： ①传统的分立式温度传感器 ②模拟集成温度传感器 ③智能集成温度传感器。 目前的智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是在20世纪90年代中期问世的，它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶，特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器(MCU)。社会的发展使人们对传感器的要求也越来越高，现在的温度传感器正在基于单片机的基础上从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展，并朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展，本文将介绍智能集成温度传感器DS18B20的结构特征及控制方法，并对以此传感器，AT89S51单片机为控制器构成的数字温度测量装置的工作原理及程序设计作了详细的介绍。与传统的温度计相比，其具有读数方便，测温范围广，测温准确，输出温度采用数字显示，主要用于对测温要求比较准确的场所，或科研实验室使用。该设计控制器使用ATMEL公司的AT89S51单片机，测温传感器使用DALLAS公司DS18B20，用液晶来实现温度显示。 2.方案设计及内容 （一）、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A/D 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A/D 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范围非常宽，且体积小， 基于单片机的数字温度计的设计 摘要：本文介绍了一种AT89S52单片机的数字温度计设计。该数字温度计的主控系统采用AT89S52单片机，温度采集选用PT100型温度传感器，显示系统选用数码管，实现对温度的测量和显示。该数字温度计具有稳定性高、精度准确、结构简单等优点。 关键词：AT89S51单片机温度传感器PT100数码显示 温度传感器应用于诸多领域，不管是信息化还是工业化，我们都能够看到温度传感器的身影。 铂电阻温度传感器因其测量准确度高、测量范围大、稳定性好等,被广泛用于中温（-200℃～650℃）范围的温度测量中。 pt100是铂热电阻，它的阻值会随着温度的变化而改变，在0℃时阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。 本设计采用PT100温度传感器，将把温度的变化转变成电压信号的变化并将其放大，然后通过A/D转换，将数据传递给单片机，再由单片机将信号进行处理，通过数码管显示出当前温度。电路原理如图： 本系统选择PT100温度传感器，选择AT89S52单片机，AT89S52接受PT100的信号，经过处理，当数码管接收到经过AT89S52单片机处理过的信号后，显示出接收到的温度。 而且温度传感器，输出信号是数字信号，而不是传统意义上的模拟信号，这样便于单片机处理及控制。省去了传统的模拟温度传感器需要的A/D转换电路，省去了很多不必要的电路，从而电路得到了简化，也提高了系统的工作效率，降低了系统的硬件成本。 PT100是一种广泛应用的测温元件。在-50～+600 ℃范围内具有其它温度传感器无可比拟的优势，包括高精度、稳定性好、抗干扰能力强等。 本设计PT电阻采用三线制接法，可将PT100的两侧相等的导线长度分别加在两侧的桥臂上，使得导线电阻得以消除。 LM324运放电路工作过程：通过集成运放将基准电压4.096V转换为恒流源，电流流过PT100时在其上产生压降，再通过运放将该微弱压降信号放大，即输出期望的电压信号，将信号直接连AD转换芯片。 单片机的选择。AT89S52单片机是一种可靠性高、功率比较低的、性能很高的8bit4Kb 可编辑Flash的微控制器，拥有在系统上能够进行编辑的4Kb存储器。在AT89S52单片机的芯片上，具有8bitCPU和能够在系统进行编辑的Falsh，使得AT89S52在很多的领域被广泛地应用。 AD转换电路采用TLC2543美国德州仪器公司生产的12位开关电容型逐次逼近模数转换器，它具有三个控制输入端，采用简单的3线SPI串行接口可方便地与微机进行连接，是12位数据采集系统的最佳选择器件之一。数码管动态显示接口是单片机中最为常见的显示方式之一。 当单片机输出字形码时，单片机对位选通COM端电路的控制，显示相应的数码。通过分时轮流控制各个数码管的COM端，就会使各个数码管轮流受控显示。而在此过程中，每 基于51单片机的数字温度计设计 一．课题选择 随着时代的发展，控制智能化，仪器小型化，功耗微量化得到广泛关注。单片机控制系统无疑在这方面起到了举足轻重的作用。单片机的应用系统设计业已成为新的技术热点，其中数字温度计就是一个典型的例子，它可广泛应用与生产生活的各个方面，具有巨大的市场前景。 二．设计目的 1.理解掌握51单片机的功能和实际应用。 2.掌握仿真开发软件的使用。 3.掌握数字式温度计电路的设计、组装与调试方法。 三．实验要求 1.以51系列单片机为核心器件，组成一个数字式温度计。 2.采用数字式温度传感器为检测器件，进行单点温度检测。 3.温度显示采用4位LED数码管显示，三位整数，一位小数。 四．设计思路 1.根据设计要求，选择STC89C51RC单片机为核心器件。 2.温度检测采用DS18B20数字式温度传感器。与单片机的接口为P 3.6引脚。 3.采用usb数据线连接充电宝供电，接电后由按钮开关控制电路供电。 硬件电路设计总体框图为图1： 五．系统的硬件构成及功能 1.主控制器 单片机STC89C51RC具有低电压供电和体积小等特点，有40个引脚,其仿真图像如下图所示： 2.显示电路 显示电路采用4位共阳LED数码管，从P3口RXD,TXD串口输出段码。LED数码管在仿真软件中如下图所示： 3.温度传感器 DS18B20是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9~12位的数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下： 1.独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通讯。 2.简单的多点分布应用。 3.无需外部器件。 4.可通过数据线供电。 5.零待机功耗。 6.测温范围-55~+125摄氏度。 其电路图如下图所示： 单片机原理及系统课程设计 专业：电气工程及其自动化 班级：电气1101 姓名： 学号： 指导教师： 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2014 年 1 月 17 日 1设计题目 基于单片机的数字温度计设计。 2设计方案 2.1设计目的 单片机是单片微型计算机的简称，其具有体积小、可靠性高、功能强、灵活方便等优点，故可以广泛应用于各种领域。其中数字温度计就是一个典型的例子。 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，测温准确等特点，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温要求较高的场所，该设计主要使用的元件有单片机AT89C52，测温传感器使用DS18B20和LCD1602液晶显示器。 2.2性能指标 (1) 基本范围-50℃-110℃； (2) 精度为0.5℃； (3) 液晶LCD显示； (4) 可以设定温度的上下限以及报警功能。 3数字温度计系统的硬件设计 3.1数字温度计硬件框图 数字温度计系统硬件框图如图1所示。 图1 系统的硬件框图 3.2AT89C52单片机 AT89C52单片机引脚配置图，如图2所示。 图2 AT89C52引脚配置图 3.3外围电路 AT89C52的时序就是CPU在执行指令时所需控制信号的时间顺序。选择了内部时钟方式，即利用芯片内部的振荡器，然后在引脚XTAL1和XTAL两端跨接晶体或陶瓷谐振器，就构成了稳定的自激振荡器，其发出的脉冲直接送入内部时钟电路。外接晶振时，C1和C2值通常选择为30PF左右。C1和C2对频率有微调作用。晶体的频率范围可在1.2～12MHZ之间选择。 AT89C52的复位电路是按键电平复位电路，相当于按复位键后复位端通过电阻与Vcc电源接通。复位是单片机的初始化操作。单片机在启动运行时，都需要先复位，其作用是使CPU和系统中其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。 显示电路采用LCD1602液晶显示器显示。 故障状态指示电路采用发光二级管以及蜂鸣器对运行方式进行指示，可清楚看到系统的故障状态。 测温传感器DS18B20可以直接读出被测温度值,采用三线制和单片机相连,少了外部的硬件电路,具有低成本和易使用的特点。 目录 1.设计任务............... .. (1) 1.1 设计目的 (1) 1.2 设计指标 (1) 1.3 设计要求 (1) 2. 设计思路与总体框图 (1) 3. 系统硬件电路的设计 (2) 3.1主控电路........ .. (2) 3.2液晶显示电路3 3.3按键电路....... .... .. (3) 3.4报警电路............... (4) 4.系统仿真设计 (4) 4.1仿真原理图 (4) 4.2各功能元件的分析 (5) 5. 系统软件设计 (10) 5.1 主程序 (11) 5.2 读出温度子程序 (11) 5.3 温度转换命令子程序 (12) 5.4 设计温度子程序 (12) 5.5 1602的温度显示 (13) 6. 总结与体会................ .... . (13) 1 6 1 总结 (13) 6. 2体会 (14) 7. 参考文献 (15) 8. 附录 (16) 1. 设计任务 1.1 设计目的 1. 了解数数字温度计及工作原理。 2. 进一步掌握数字温度计设计方法。 3. 进一步掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。 4. 进一步掌握keil和仿真软件的应用。 5. 进一步熟悉集成电路的引脚安排.。 1.2 设计指标 1. 显示温度。 2. 可以显示大于零度的温度也可以显示小于零度的温度。 3. 具有显示相应环境温度的功能，并且具有超出设定范围内温度时可以报警的功能，相应环境可以人为选择。 1.3 设计要求 1. 画出总体设计框图，以说明数字温度计由哪些相对独立的功能模块组成，标出各个模块之间互相联系。并以文字对原理作辅助说明。 2. 设计各个功能模块的电路图，加上原理说明。 3. 选择合适的元器件，在面包板上接线验证、调试各个功能模块的电路，在接线验证时设计、选择合适的输入信号和输出方式， 单片机课程设计报告 数字温度计课程设计 姓名 学号： 专业班级：自动化 指导老师： 所在学院：电气工程学院 2010年12 月15日 引言 单片机的出现是近代计算机技术发展史上的重要里程碑。单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。近年来随着电子技术和微型计算机技术的迅速发展，单片机的档次不断提高，其应用领域也在不断扩大，在工业测控、尖端科学、智能仪器仪表、日用家电、汽车电子系统、办公自动化设备、个人通信终端及通信产品中得到了广泛应用，已成为现代电子系统中最重要的智能化核心部件。随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，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、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。 本课程设计是在学习了单片机的基本原理的基础上进行的，综合利用所学单片机知识完成一个单片机应用系统设计并仿真实现，从而加深对单片机软硬知识的理解，获得初步的应用经验；进一步熟悉和掌握单片机的内部结构和工作原理，了解单片机应用系统设计的基本方法和步骤。本设计的目标是用单片机和温度传感器及相关部件实现温度的测量和数字显示，测量精度小于0.5℃，可以设置温度测量的上下限，超出测温范围可以由蜂鸣器报警。 本设计首先是确定目标，接下来是各个功能模块的设计和相应程序的编写。再在proteus软件上进行仿真，若结果满足要求，则可以焊接硬件，若不满足继续修改，最终完成数字温度计的整个设计任务。经过仿真，本设计达到了预期的目标。 硬件课程设计实验报告课题：数字温度计 班级： 作者： 学号： 指导老师： 课设评价： 课设成绩： 目录 一．需求分析 (1) 二．概要设计 (1) 三．硬件电路设计 (3) 四．系统软件设计 (5) 五．软件仿真 (8) 六．实际连接与调试 (9) 七．本次课设的收获与感受 (11) 附录（程序源代码） (12) 一．需求分析 功能要求： 测量环境温度，采用接触式温度传感器测量，用数码管显示温度值。 设计要求： （一）功能要求 (1) 由4位数码管显示当前温度。 (2) 具备报警，报警门限通过键盘设置。 (3) 精度为0.5℃。 （二）画出参考的电路原理图 （三）画出主程序及子程序流程图、画出MCS51内部RAM分配图，并进行适当地解释。 （四）写出实现的程序及实现过程。并进行适当地解释说明。 二．概要设计 （一）方案选择 由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D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，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。 （二）系统框图 该系统可分为以下七个模块： （1）控制器：采用单片机STC89C52对采集的温度数据进行处理； （2）温度采集：采用DS18B20直接向控制器传输12位二进制数据； （3）温度显示：采用了4个LED共阴极七段数码管显示实际温度值； （4）门限设置：主要实现模式切换及上下门限温度的调节； （5）报警装置：采用发光二极管进行报警，低于低门限或高于高门限均使其发光； （6）复位电路：对整个系统进行复位； （7）时钟振荡模块：为整个系统提供统一的时钟周期。 第1章概述 1.1 数字温度计简介 随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，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、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。 此次课程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，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该设计控制器使用单片机AT89S51，测温传感器使用DS18B20，用3位共阳极LED数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到以上要求。 1.2 设计内容及要求 本次单片机课程设计将以51系列单片机为核心，以开发板为平台；设计一个数字式温度计，要求使用温度传感器（可以采用DS18B20或采用AD590）测量温度，再经单片机处理后，由LED数码管显示测量的温度值。测温范围为0~100℃，精度误差在0.5℃以内。 第2章系统总体方案设计 2.1数字温度计设计的方案 在做数字温度计的单片机电路中，对信号的采集电路大多都是使用传感器，这是非常容易实现的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。采集之后，通过使用51系列的单片机，可以对数据进行相应的处理，再由LED显示电路对其数据进行显示。 2.2系统设计框图 温度计电路设计总体设计方框图如图 2.1所示，控制器采用单片机AT89S51，温度传感器采用DS18B20，用6位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。此外，还添加了报警系统，对温度实施监控。 图2.1 数字温度计框图 《单片机原理及应用》课程设计报告书 课题名称基于数字温度传感器的数字温度计 姓名 学号 专业 指导教师 机电与控制工程学院 年月日 填写说明 1、正文部分： （1）标题与正文格式定义标准如下： 一级标题：1.标题1 二级标题：1.1标题2 三级标题：1.1.1标题3 四级标题：1.1.1.1标题4 （2）表格：尽可能采用三线表。 （3）图形：直接插入的插图应有图标、图号，不能直接插入的图应留出插图空位。图中文字、符号书写要清楚，并与正文一致。 （4）文字表述：要求层次清楚，语言流畅，语句通顺，无语法和逻辑错误，无错字、别字、漏字。文字的表述应当以科学语言描述研究过程和研究结果，不要以口语化的方式表达，报告中科技术语和名词应符合规定的通用词语，并使用法定计量单位和标准符号。 2、参考文献： （1）数量要求：参考文献只选择最主要的列入，应不低于5种。 （2）种类要求：参考文献的引用，可以是著作[M]、论文[J]、专利文献[P]、会议论文等。 （3）文献著录格式及示例。参考文献用宋体五号字。 [1] 作者. 书名[M]. 版次. 出版地: 出版者, 出版年: 起止页码（著作图书文献） [2] 作者. 文章名[J]. 学术刊物名称. 年. 卷(期): 起止页码（学术刊物文献） 示例： [1]王社国，建光。基于ARM的嵌入式语音识别系统研究[J]。微计算机信息，2007，2-2:149-150. 3、附录或附件：（可选项） 重要的测试结果、图表、设计图纸、源程序代码、大量的公式、符号、照片等不宜放入正文中的可以附录形式出现。 4、如果需要可另行附页粘贴。 任务书 1. 设计要求 利用数字温度传感器DS18B20与单片机结合来测量温度。利用数字温度传感器DS18B20测量温度信号，计算后在LED数码管上显示相应的温度值。其温度测量围为?55℃～125℃，精确到0.5℃。数字温度计所测量的温度采用数字显示，控制器使用单片机AT89C51，测温传感器使用DS18B20，用3位共阳极LED数码管以串口传送数据，实现温度显示。 2. 原理 从温度传感器DS18B20可以很容易直接读取被测温度值，进行转换即满足设计要求。 DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字读数方式。 DS18B20的性能如下。 ?独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信。 ?多个DS18B20可以并联在串行传输的数据线上，实现多点组网 功能。无须外部器件。 ?可通过数据线供电，电压围为3.0～5.5V。 毕业设计（论文）开题报告 课题名称：基于单片机数字温度计设计 院（系）： 专业： 学号： 学生姓名： 指导教师： 职称： 2014年9月 6 日 一、选题依据 1.课题来源 随着单片机技术的不断发展，单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，温度传感器DS18B20具有性能稳定、灵敏度高、抗干扰能力强、使用方便等优点，广泛应用于冰箱、空调器、粮仓等日常生活中温度的测量和控制。又随着电子技术的发展，人们的生活日趋数字化，多功能的数字温度计可以给我们的生活带来很大的方便；支持“一线总线”接口的温度传感器简化了数字温度计的设计，降低了成本；以美国MAXIM/DALLAS半导体公司的单总线温度传感器DS18B20为核心，以ATMEL 公司的STC89S52为控制器设计的DS18B20温度控制器结构简单、测温准确、具有一定控制功能的智能温度控制器。 2．课题背景 单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多应用场合的需要，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点，因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、高级计算器、家用电器等领域的应用日益广泛，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。单片机的潜力越来越被人们所重视。特别是当前用CMOS工艺制成的各种单片机，由于功耗低，使用的温度范围大，抗干扰能力强，能满足一些特殊要求的应用场合，更加扩大了单片机的应用范围，也进一步促使单片机性能的发展。而现在的单片机在农业上页有了很多的应用。随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，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、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。 温度是日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域最常用到的一个物理量。测量温度的基本方法是使用温度计直接读取温度。最常见到得测量温度的工具是各种各样的温度计，例如：水银玻璃温度计，酒精温度计，热电偶或热电阻温度计等。它们常常以刻度的形式表示温度的高低，人们必须通过读取刻度值的多少来测量温度。利用单片机和温度传感器构成的电子式智能温度计就可以直接测量温度，得到温度的数字值，既简单方便，有直观准确。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，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该设计控制器使用51单片机，测温传感器使用DS18B20，用4位共阳极LED数码管实现温度显示,能准确达到以上要求。 3.课题研究目的 单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机了解计算机原理与结构的最佳选择。而且现在单片机是市场热门的产品，我觉得我们应该熟悉、学习它。对单片机的进一步学习，使自己能够灵活的应用它。对C语言的有更加深刻的学习。对电路更加熟悉 课程设计 题目数字式温度计设计学院计信学院 专业测控技术与仪器班级2006级2班 学生姓名徐春 数字式温度计设计 组长：徐春 2006004071 组员：蒋薇薇 2006004041 张静 2006004039 雷小利 2006004042 叶赛虎 2006004068 杨欣 2006004012 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,本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计，本温度计属于多功能温度计，可以设置上下报警温度，当温度不在设置范围内时，可以报警。 关键词：单片机，数字控制，温度计，DS18B20，AT89S52 0 引言 随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，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、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。 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，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该设计控制器使用单片机AT89S52，测温传感器使用DS18B20，用3位共阳极LED数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到以上要求 1、设计方案 本设计方案的选择主要是感温元件的选择，经查阅资料，IC式感温器在市场上应用比较广泛的有以下几种： (1)AD590：电流输出型的测温组件，温度每升高1摄氏度K(凯式温度)，电流增1uA，温度测量范围在-55℃～150℃之间。其所采集到的数据需经A/D转换，才能得到实际的温度值。． (2)DSl8B20：除了测量温度外，它还可以把温度值以数字的方式(9Bit)送出，温度送出的精度为O.5℃，温度测量范围在-55℃～125℃之间，可以做恒温控制。 (3)SMARTEC感温组件：这是一只3个管脚感温IC，温度测量范围在—45℃～ 课程设计报告 引言 随着电子技术的不断发展，我们能应用到的电子产品也越来越多。而生活中我们用的很多电子产品都越来越轻巧，价格也越来越便宜．利用电子芯片实现的东西也越来越来越多，比如数字温度计。当然，非电子产品的常用温度计也很便宜。此次课设论文所介绍的是自己动手制作的一个高精度数字温度计。本次课设不但丰富了课余生活，还从实践中学到并了很多新知识，并从中巩固了以前的知识。 用Protel 99软件来设计制作电路板——PCB(Printed circuit Bound)。在PCB上，布置一系列的芯片、电阻、电容等元件，通过PCB上的导线相连，构成电路，一起实现一定的功能。电路通过连接器或者插槽进行输入/输出，有时还有显示部分（如发光二极管LED、.数码显示器等）。可以说，PCB是一块连接板，它的主要目的是为元件提供连接，为整个电路提供输入输出端口和显示，电气连接通性是PCB最重要的特性之一。PCB在各种电子设备中有如下功能：（1）提供集成电路等各种电子元件固定、装配的机械支撑。（2）实现集成电路等各种电子元件之间的布线和电气连接或电绝缘，提供所要的电气特性。（3）为电动装配提供阻焊徒刑，为元器件插装、检查、维修提供识别符和图形。 做本课题的所用到的知识是我们学过的模拟电子电路以及数字逻辑电路等，当然还用到了刚刚学过不久的单片机知识。本次课设是把理论和实践结合起来，这不但可以锻炼自己的动手能力，而且还可以加深对数字逻辑电路和模拟电子电路的学习和理解。同时也激起了我学好单片机的斗志。为了全面清晰的表达，本论文用图文并茂的方式，尽可能详细的地介绍此次设计的全过程。 1．设计务任和要求 1.1、基本范围-20℃——100℃ 1.2、精度误差小于0.5℃ 1.3、LED 数码直读显示 1.4、可以任意设定温度的上下限报警功能 2. 系统总体方案及硬件设计 2.1数字温度计设计方案论证 2.1.1方案一 由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D 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，这种设计需要用到A/D 转换电路，其中还涉及到电阻与温度的对应值的计算，感温电路比较麻烦。而且在对采集的信号进行放大时容易受温度的影响从而出现较大的偏差。 2.1.2 方案二 考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，电路简单，精度高，软硬件都以实现，而且使用单片机的接口便于系统的再扩展，满足设计要求。 从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，费用较低，可靠性高，软件设计也比较简单，故采用了方案二。 2.2系统总体设计 温度计电路设计总体设计方框图如图2.1所示，控制器采用单片机STC89C52，温度传感器采用DS18B20，用4位LED 数码管以串口传送数据实现温度显示。 - - -.. XX大学毕业设计 指导老师肖兴达 09电气一班 叶彬彬 2011/12/27 2009061111 目录 1设计内容及性能指标 (3) 2系统框架 (4) 3系统器件选择 (5) 3.1单片机的选择 (5) 3.289S51引脚介绍 (5) 3.3温度传感器的选择 (6) 4硬件设计电路 (13) 4.1显示电路 (14) 4.2温度检测电路 (14) 4.3温度报警电路 (16) 5软件设计 (17) 5.1概述 (17) 5.2主程序模块 (17) 5.3各模块流程设计 (18) 6.源程序 (22) 附录1：参考文献 (34) 附录2：元件清单 (35) 附录3：电气原理图 (36) 摘要 随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，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、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。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,单片机已经在测控领域中获得了广泛的应用 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X围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，该设计控制器使用单片机AT89S51，测温传感器使用DS18B20，用LCD数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到以上要求。 关键词AT89S51 单片机传感器DS18B20 1 设计内容及性能指标 本设计主要是介绍了单片机控制下的温度检测系统，详细介绍了其硬件和软件设计，并对其各功能模块做了详细介绍，其主要功能和指标如下： ●利用温度传感器（DS18B20）测量某一点环境温度 ●测量X围为-50℃～＋150℃，精度为±0.5℃ ●用液晶进行实际温度值显示 ●能够根据需要方便设定上下限报警温度 2系统框架 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 河南理工大学 《单片机应用与仿真训练》设计报告 基于单片机得数字温度计设计 姓名： 学号: 专业班级： 指导老师： 所在学院：电气工程与自动化系 2011年6月26日 基于单片机得数字温度计设计 摘要 随着现代信息技术得飞速发展与传统工业改造得逐步实现.能够独立工作得温度检测与显示系统应用于诸多领域。传统得温度检测以热敏电阻为温度敏感元件。热敏电阻得成本低,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，检测系统也有一定得误差。与传统得温度计相比,这里设计得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AT89Ｓ52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,该器件得物理化学性能稳定，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。 目录 1 概述 (4) 1、1课题名称 (4) 1、2课题要求 (4) 1、3设计得目得意义 (4) ２系统总体方案及硬件设计 (5) 2、1单片机得选择 (5) 2、2温度传感器得介绍 (6) 2、3温度传感器与单片机得连接 (8) ２、4复位信号及外部复位电路 (8) 2、５单片机与报警电路 (9) 2、6显示电路 (9) 3 软件设计………………………………………………………………………１0 4 Proteus软件仿真 (12) 4、1 仿真图 (12) 4、2仿真结果分析 (1) ３ 5 总结体会.................................................................................１4 参考文献 (15) 附录１程序源代码 (15) 附录 2 系统原理图 (23) 1概述 1、1课题名称 基于单片机得数字温度计得设计 1、2课题要求 １）基本范围-50℃～1１０℃ 2）精度误差小于0、５℃ 3）LＥＤ数码直读显示 4）可以设定温度得上下限报警功能 １、3设计目得与意义 温度数我们日常生产与生活中实时在接触到得物理量,但就是它就 是瞧不到得，仅凭感觉只能感觉到大概得温度值，传统得指针式得温度计数字温度计的设计
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