电子技术课程设计
题目: 简易数字温度采集系统设计
学生姓名
专业
班级
指导教师
成绩
工程技术学院
2015 年12 月
*1、前言
最近的几十年来，随着半导体技术、集成电路（IC）和微处理器技术的发展，电子技术得到了的迅猛发展，数字电路应用广泛，电子技术深入各个领域。通过这一电子技术课程设计来让我们熟悉理论知识与实践相结合的综合训练，从而达到对我们运用能力进行检查和综合素质的培养。
*1.1课程设计要求与目的
1.1.1基本设计要求与原则
本次课程设计的所选题目是简易温度数字采集系统设计。该系统的电路简单，所用的元件较少，成本低，且测量精度和可靠性较高。此温度采集系统可以测量得温度范围—55~+125℃并通过一个四位一体的7段数码管显示出来。
整个课程设计以先设计，再仿真，最后进行实物焊接与调试的步骤进行。
基本要求：
1、能够根据设计任务和指标要求，综合运用电子技术课程中所学到的理论知识与实践技能独立完成一个设计课题。
2、根据课题需要选择参考书籍，查阅手册、图表等有关文献资料。要求通过独立思考、深入钻研课程设计中所遇到的问题，培养自己分析、解决问题的能力。
3、进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用的原则。
4、学会电子电路的安装与调试技能，掌握常用仪器设备的正确使用方法。利用“观察、判断、实验、再判断”的基本方法，解决实验中出现的问题。
基本原则：
1，小组团队设计不能从网上下载，自己动手编排电路，流程图，编写程序。
2，电路图必须采用PROTEL软件绘制，用multisim或者proteus软件仿真，并提交程序及结果、课程论文电子版。
1.1.2设计的基本目的
1.课程设计是教学中必不可少的重要环节，通过课程设计巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能，提高综合运用知识的能力，逐步增强实际工程训练的能力。
2.注重培养学生正确的设计思想，掌握课程设计的主要内容、步骤和方法。
3.培养学生获取信息和综合处理信息的能力、文字和语言表达能力以及协作工作能力。
4.提高学生运用所学的理论知识和技能解决实际问题的能力及其基本工程素质。
5.在知识传授与能力和素质培养的关系上，树立注重素质教育，融传授知识、培养动手能力。
目录
*1、前言 (1)
*1.1课程设计要求与目的 (1)
第一章：系统总体设计及方案论证 (4)
1.1系统总体设计 (4)
1.2本系统工作流程 (4)
第二章单元电路的设计与分析 (8)
2.1 温度采集模块 (8)
2.2 单片机系统 (11)
2.3 数码管显示系统设计 (13)
2.4 总体电路设计 (13)
2.5 程序设计总方案 (13)
2.6 设计仿真与初步调试 (15)
第三章电路的安装与调试 (16)
3.1 焊接、安装方法 (16)
3.2 调试 (16)
3.3过程中所出现的问题及其解决 (16)
3.4实验测试结果 (17)
第四章体会、总结 (19)
附元件明细表 (20)
附原理图 (20)
附PCB设计图 (21)
附：C语言程序 (22)
参考文献 (27)
第一章：系统总体设计及方案论证
1.1系统总体设计
本章主要内容是论述基于单片机的温度采集系统的总体设计以及方案论证。本系统主要包括三大模块：温度传感器模块、数据处理模块及显示模块。功能模块具体实现的器件的不同，将直接影响整个系统的性能及成本，为了达到高效、
实用的目的，在系统设计之前的方案论证是十分重要的。
硬件电路设计由5个部分组成; 温度采集电路，STC89C52RC单片机系统，LED数码管显示系统、时钟电路、复位电路以及被测量温度输入。硬件电路设计框图如图1-1所示。
图1-1 数字温度计系统硬件设计框图
1.2本系统工作流程
见图1-2
系统上电初始化
DS18B20进行数据的采集并将数据
以二进制的形式传至单片机
单片机对数据进行处理
LCD进行温度显示
图1-2系统工作流程
1.2.1单片机
该部分的功能不仅包括向温度传感器写入各种控制命令、读取温度数据、数
据处理。单片机是整个系统的控制核心及数据处理核心。
本设计采用的AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。
与AT89C52相比，AT89S52在工艺上进行了改进，89S52采用0.35新工艺，成本降低,而且将功能提升,增加了竞争力。而且AT89S52具有ISP在线编程功能，这个功能的优势在于改写单片机存储器内的程序不需要把芯片从工作环境中剥离,速度更快、稳定性更好，烧写电压也仅仅需要4～5V即可。AT89S52最高工作频率为33MHz，AT89C52的极限工作频率是24MHz。AT89S52内部集成看门狗计时器，不再需要像89C51那样外接看门狗计时器单元电路。
AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O 口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
1.2.2温度采集与传感器
本部分的主要作用是用传感器检测模拟环境中的温度信号，温度传感器上电流将随环境温度值线性变化。再把电流信号转换成电压信号，使用A/D转换器将模拟电压信号转换成单片机能够进行数据处理的数字电压信号，本设计采用的
是数字温度传感器，以上过程都在温度传感器内部完成。
传感器的选择受到很多因素的影响，首先是各种温度传感器自身的优缺点，其次是各种不同的环境因素，还有就是系统所要求实现的精度等，所以在不同的设计当中温度传感器的选择也将不同。
方案一：热电偶传感器
热电偶传感的原理是将温度变化转换为电势变化。它是利用两种不同材料的金属连接在一起，构成的具有热电效应原理的一种感温元件。其优点为精确度高、测量范围广、构造简单、使用方便，型号种类比较多且技术成熟等。目前广泛应用于工业与民用产品中。热电偶传感器的种类很多，在选择时必须考虑其灵敏度、精确度、可靠性、稳定性等条件。
方案二：热电阻传感器
热电阻传感器的原理是将温度变化转换为电阻值的变化。热电阻传感器是中低温区最常用的一种温度传感器。它的主要特点是：测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精度是最高的，不仅广泛应用于工业测温，而且被制作成标准的基准仪。从热电阻的测温原理可以知道，被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来表现的。因此，热电阻的引出线的电阻的变化会给测温带来影响[9]。为消除引线电阻的影响，一般采用三线制或四线制。热电阻测温系统一般由热电阻、连接导线、显示仪表组成。
方案三：半导体集成模拟温度传感器
半导体IC温度传感器是利用半导体PN结的电流、电压与温度变换关系来测温的一种感温元件。这种传感器输出线性好、精度高，而且可以把传感器驱动电路、信号处理电路等，与温度传感器部分集成在同一硅片上，体积小，使用方便，应用比较广泛的有AD590等。IC温度传感器在微型计算机控制系统中，通常用于室温或环境温度的检测，以便微型计算机对温度测量值进行补偿。
方案四：半导体集成数字温度传感器
随着科学技术的不断进步和发展，新型温度传感器的种类繁多，应用逐渐广泛，并且开始由模拟式向着数字式、单总线式、双总线式、多总线式发展[10]。数字温度传感器，更因适合与各种微处理器的I/O接口相连接，组成自动温度控制系统，这种系统克服了模拟传感器与微处理器接口时需要信号调理电路和A/D 转换器的弊端，被广泛应用于工业控制、电子测温、医疗仪器等各种温度控制系
统中，数字温度传感器中比较有代表性的有DS18B20等。电子设计中常用的几种温度传感器的性能、价格等的对比，如表2-1所示：
表2-1传感器对比表
传感器AD590 PT100 DS18B20
产地美国德国美国
量程-50℃~+150℃-200℃~+450℃-55℃~+125
精度± 0.3℃±0.25℃±0.5℃
供电电压+4V~+30V +13V~+36V +3.0V~+5.5V
输出信号类型模拟信号模拟信号数字信号PT100与AD590都不能与单片机的I/O口直接相连，需要设计信号调理电路，A/D转换电路。而DS18B20是数字温度传感器，并且采用单总线技术，使该传感器不但可以直接与单片机I/O口相连，并且只需要一个I/O就可以连接多个温度传感器，实现多点温度测量与控制。所以使用数字温度传感器DS18B20不但可以节约单片机I/O口，还能使系统设计成本降低。
1.2.3显示模块
电子设计中常用的输出显示设备有两种：数码管和LCD。
数码管是现在电子设计中使用相当普遍的一种显示设备，每个数码管由7
个发光二极管按照一定的排列结构组成，根据七个发光二极管的正负极连接不同，又分为共阴极数码管和共阳极数码管两种，选择的数码管不同，程序设计上也有一定的差别。数码管显示的数据内容比较直观，通常显示从0到F中的任意一个数字，一个数码管可以显示一位，多个数码管就可以显示多位，在显示位数比较少的电路中，程序编写，外围电路设计都十分简单，但是当要显示的位数相对多的时候，数码管操作起来十分烦琐，显示的速度受到限制。并且当硬件电路设计好之后，系统显示能力基本也被确定，系统显示能力的扩展受到了限制。
而液晶显示屏具有体积小、功耗低、显示内容丰富等特点，用户可以根据自己的需求，显示自己所需要的、甚至是自己动手设计的图案。当需要显示的数据比较复杂的时候，它的优点就突现出来了，并且当硬件设计完成时，可以通过软件的修改来不断扩展系统显示能力。外围驱动电路设计比较简单，显示能力的扩展将不会涉及到硬件电路的修改，可扩展性很强。字符型液晶显示屏已经成为了单片机应用设计中最常用的信息显示器件之一。不足之处在于其价格比较昂贵，驱动程序编写比较复杂。
第二章单元电路的设计与分析
2.1 温度采集模块
2.1.1 DS18B20 主要特性
DS18B20 单线数字温度传感器，即“一线器件”，其具有独特的优点：
（ 1 ）用单总采线的接口方式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。单总线具有经济性好，抗干扰能力强，适合于恶劣环境的现场温度测量，使用方便等优点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。
（ 2 ）测量温度范围宽，测量精度高 DS18B20 的测量范围为 -55 ℃ ~+ 125 ℃；在 -10~+ 85°C 范围内，精度为± 0.5°C 。
（ 3 ）在使用中不需要任何外围元件。
（ 4 ）持多点组网功能多个 DS18B20 可以并联在惟一的单线上，实现多点测温。
（ 5 ）供电方式灵活 DS18B20 可以通过内部寄生电路从数据线上获取电源。因此，当数据线上的时序满足一定的要求时，可以不接外部电源，从而使系统结构更趋简单，可靠性更高。
（ 6 ）测量参数可配置 DS18B20 的测量分辨率可通过程序设定 9~12 位。（ 7 ）负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。
（ 8 ）掉电保护功能 DS18B20 内部含有 EEPROM ，在系统掉电以后，它仍可保存分辨率及报警温度的设定值。
DS18B20 具有体积更小、适用电压更宽、更经济、可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围，适合于构建自己的经济的测温系统，因此也就被设计者们所青睐。
2.1.2DS18B20外部引脚特征
DS18B20芯片有3条引脚，采用TO-92，SOIC，CSP式封装，其引脚图如下图左所示。
而本设计采用的探头式DS18B20经过包装后防水耐用，使用更为简洁方便，也更为灵敏精确，外观如上图右所示。
2.1.3DS18B20工作方式
本设计采用外接电源工作方式，如图所示。
2.1.4 DS18B20的内部结构及工作时序
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。
光刻 ROM 中的 64 位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20 的地址序列码。 64 位光刻 ROM 的排列是：开始 8 位（地址： 28H ）是产品类型标号，接着的 48 位是该 DS18B20 自身的序列号，并且每个 DS18B20 的序列号都不相同，因此它可以看作是该 DS18B20 的地址序列码；最后 8 位则是前面 56 位的循环冗余校验码（ CRC=X8+X5+X4+1 ）。由于每一个 DS18B20 的ROM 数据都各不相同，因此微控制器就可以通过单总线对多个 DS18B20 进行寻址，从而实现一根总线上挂接多个 DS18B20 的目的其内部结构如图4所示。
2.1.5 DS18B20和单片机的单线通信
DS18B20 单线通信功能是分时完成的，有严格的时隙概念，如果出现序列混乱， 1-WIRE 器件将不响应主机，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。根据 DS18B20 的协议规定，微控制器控制 DS18B20 完成温度的转换必须经过以下 4 个步骤：
（１）每次读写前对 DS18B20 进行复位初始化。复位要求主 CPU 将数据线
下拉 500us ，然后释放， DS18B20 收到信号后等待 16us~60us 左右，然后发出
60us~240us 的存在低脉冲，主 CPU 收到此信号后表示复位成功。
（２）发送一条 ROM 指令
（３）发送存储器指令
2.2 单片机系统
2.2.1AT89S52性能
AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。
主要性能：
1、与MCS-51单片机产品兼容；
2、8K字节在系统可编程Flash存储器；
3、1000次擦写周期；
4、全静态操作：0Hz-33MHz；
5、三级加密程序存储器；
6、32个可编程I/O口线；
7、三个16位定时器/计数器；
8、8个中断源；
9、全双工UART串行通道；
10、低功耗空闲和掉电模式；
11、掉电后中断可唤醒；
12、看门狗定时器；
13、双数据指针；
14、掉电标识符。
2.2.2单片机最小系统
单片机在启动运行时都需要复位，使CPU和系统中的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。MCS-51单片机有一个复位引脚RST,采用施密特触发输入。当震荡器起振后，只要该引脚上出现2个机器周期以上的高电平即可确保时器件复位[1]。复位完成后，如果RST端继续保持高电平，MCS-51就一直处于复位状态，只要RST恢复低电平后，单片机才能进入其他工作状态。单片机的复位方式有上电自动复位和手动复位两种，图6是51系列单片机统常用的上电复位和手动复位组合电路，只要Vcc上升时间不超过1ms，它们都能很好的工作[1]。
单片机中CPU每执行一条指令，都必须在统一的时钟脉冲的控制下严格按时间节拍进行，而这个时钟脉冲是单片机控制中的时序电路发出的。CPU执行一条指令的各个微操作所对应时间顺序称为单片机的时序。MCS-51单片机芯片内部有一个高增益反相放大器，用于构成震荡器，XTAL1为该放大器的输入端，XTAL2为该放大器输出端，但形成时钟电路还需附加其他电路[1]。
本设计系统采用内部时钟方式，利用单片机内部的高增益反相放大器，外部电路简，只需要一个晶振和 2个谐振电容即可。
由于复位电路与时钟电路的重要与必要性，市面上有直接集成的最小系统，且带有方便的电源接口，为节约时间与精力，故在此直接使用已集成好的最小系统，如图。
单片机最小系统
2.3 数码管显示系统设计
在应用系统中，设计要求不同，使用的LED数码管的位数也不同，因此就生产了位数，尺寸，型号不同的LED显示器供选择，在本设计中，选择4位一体的0.36寸红色高亮共阴LED数码管，简称“4-LED”。本系统中前一位显示温度的负位，在正温度不显示，后三位显示十位，个位还有小数位。
2.4 总体电路设计
经过以上的设计过程，可设计出基于单片机的数字温度计硬件电路原理图如图11所示。
总原理图
2.5 程序设计总方案
根据模块的划分原则，将该程序划分初始化模块，DS18B20子程序和显示子程序，这三个程序模块构成了整个系统软件的主程序，如下图主程序框图所示。
DS18B20子程序用来环境的和被测物体温度的采集测量，并将对应的数值存入相应的内存单元，其转换流程图如图温度采集流程图所示。
主程序框图
温度采集流程图
2.6 设计仿真与初步调试
依照设计好的原理图在proteus中连接，利用keil软件对程序进行编译，最后在proteus中加载，查看仿真结果并进行初步的调整，仿真结果如图所示。
第三章电路的安装与调试
3.1 焊接、安装方法
根据设计好的布局、在万用板上将数码管、温度传感器、电阻等焊好，再在需要外部连接的引脚边焊上插针，在万用板底部用导线将二者连接，最后通过杜邦线连接插针与最小系统，即焊接装配好所需系统。
3.2 调试
焊好数码管及与其相连的插针后，给单片机烧入一个全亮程序，即对其是否正常显示进行检测，发现有不能正常显示的，进行对最终结果影响的评估，对最终结果影响大，则只能换另一个数码管；温度传感器部分焊接好后，可对单片机进行简单编程测试其性能，性能完好则可进行最后的调试；连接好数码管、温度传感器、烧录事先编写好的程序，检验最后结果。
3.3过程中所出现的问题及其解决
设计时，最早对数码管的选为通过三极管放大实现，但不仅硬件更为复杂，编程中控位端需要取反，也更难以实现，通过仿真测试性能不佳后将其去除，直接通过P2口选为，电路更为简洁，操作也更为方便。
通过焊接时，最早将数码管等引脚与插针连接的方式采用直接焊接方式，焊接难度大，且容易造成数码管过热，进而损坏；后来采用用导线相连的方式，减小了焊接难度，焊接处也更为美观，数码管的损坏也减小了。
调试时，发现数码管有少许损坏，最为严重的是其12脚（第一位选端，低电平有效）与6脚（b端显示，高电平有效）短路，导致后三位有任一显示“5”或“6”时（即b为低），第一位显示相同的数字，反复测试后，决定对其进行更换，更换后的即能得到正确的结果。
最后测试时，发现由于第一位数码管仅在一百度以上及零度以下才会存在非零显示，而实际测试时多在常温下，造成第一位恒为零，影响实际观测效果，最后将改为常温下第一位不显示；但发现前一位显示会对后一位产生影响，故在没以为显示后加入全灭与延时语句，成功的解决了残影问题，经测试，效果良好。在多次调试中，发现最小系统P2.0口存在有时不能正常使用问题，故实际中将选为端口改为P2.4至P2.7口。
3.4实验测试结果
室内温度（15.9℃）：
手动加热（31.1℃）
放入热水中测试（63.4℃）
第四章体会、总结
经历反反复复的设计、修改、调试，最终，我们得到了想要的结果，但这并不意味着我们做得很好了，相反，这当中暴露出了我们在各个方面许许多多的问题，也学到了许多的，感触很深。
在设计时，通过对需要系统的分析，分块设计，元件选取等，使我们了解到平时所学各门课程的实用价值，以及设计过程中的大局协调、取舍、分析能力的培养。
仿真以及编程时，将各门学科的知识融合起来，既是对我们基础知识的考验，又是对我们灵活运用及创新能力的检验。
在将所设计的系统化为实物时，综合考察了我们的实际动手能力、将理论化为实际的能力、软硬件结合的能力等。同时，使我们对电子工艺理解更深，也发现了自己水平的不足，但进过不断的尝试、磨练，最终得到了自己想要的结果。
在整个过程中，我们在科学研究上的的实事求是的工作原则、一丝不苟的工作态度、勤于思考的工作方法、百折不饶的工作精神和精益求精的工作作风等各个方面都有了长足的进步，最后最重要的是团队相处和谐、分工明确，并且大家都付出了自己的努力，才获得了最后的成果，使我们明白团队合作的重要与便利。
在这当中，感受到了自己的许多的不足，如某些基础知识不够、动手能力较差等，但这已经不重要了，重要的是我们将来如何完善自己，使自己更有能力、团队合作更为协调，在未来的人生道路上走出一条辉煌的路途。
最后，我们所完成的，只是一个极其简易的温度采集系统而已，结构简单、功能单一，仅仅只有一个温度采集与显示而已，在这其中还有许多可以改进的地方，比如实现多路温度的采集与显示、进行温度控制与报警、人机交互、串行通讯等，都是一些可以考量并较为容易实现的方面，希望日后有时间能将其真正实现，也能让自己更上一层楼。
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)
课程设计任务书 2015—2016学年第二学期 专业：学号姓名： 课程设计名称：电子技术课程设计 设计题目：简易数字温度计的设计 完成期限：自2016 年6月13 日至2016 年 6 月26 日共 2 周 一、设计依据 本课题要求利用电子技术相关知识设计出一个能够实现±0.1℃精度的数字温度计。电路由温度采集电路、数字频率计电路和LED显示电路构成。通过本课题练习，学生的综合知识应用能力、设计能力将有较大提高，对今后从事电子产品的研制、生产、经营维修等打下基础。 二、主要内容及要求 主要内容： 1、给出详细的总体设计方案； 2、完成各部分具体功能电路设计，主要包括基于热敏电阻的温度信号采集电路、555振荡电路、频率计电路、LED显示电路设计； 3、给出正确的电路图，仿真、调试验证各部分设计的正确性； 4、整理设计成果，完成课程设计说明书的撰写。 要求所设计数字温度计的输出温度的范围-20～+45℃、误差范围±0.1℃，具体温度显示采用数码管实现。 三、途径和方法 利用模拟电子技术和数字电子技术的相关知识设计一个数控温度计，可以先查阅相关资料（网上查找或参考相关书籍手册），明确课题的方向和目的，然后学习完成课题所需的理论知识，了解温度信号采集电路、555振荡电路、频率计电路、LED显示电路设计的工作原理；在理解的基础上确定设计电路方案，完成电路设计，画出原理图及PCB印制版图，通过仿真分析验证设计的正确性，最后提交课程设计说明书一份。 四、时间安排
课题讲解：2小时 阅读资料：10小时 撰写设计说明书：12小时 修订设计说明书：6小时 五、主要参考资料 [1]孙丽霞.数字电子技术[M].北京:高等教育出版社,2006:174-196. [2]杨素行.模拟电子技术基础简明教程[M].北京：高等教育出版社,2007:40-92. [3]高吉祥.全国大学生电子设计竞赛培训系列教程-基本技能训练与单元电路设计[M].北京:电子工业出版社,2007:24-57. [4]黄智伟.全国大学生电子设计竞赛训练教程[M].北京:电子工业出版社, 2005.1:43-66. [5]彭介华.电子技术课程设计指导[M] .北京:高等教育出版社,2002.12:37-228. [6]陈永甫.新编555集成电路应用800例[M].北京:电子工业出版,2000:80-130. [7]萧宝瑾. protel 99 SE操作指导与电路设计实例（第一版）[M]. 太原：太原理工大学，2004：198-230. [8]张义申，陆坤. 电子设计技术[M]. 西安:电子科技大学出版,1996:48-62. 指导教师（签字）：教研室主任（签字）： 批准日期：年月日
第三章系统硬件设计 温度数据采集系统和接收显示硬件电路主要包含温度数据采集、发送、接收和显示等模块，温度数据采集采用数字式温度传感器DS18B20，数据的发送和接收采用无线数据收发模块PTR2000，整个系统采用单片机STC89C52进行各模块的协调控制，下面对各个模块进行介绍。 3.1 数字温度传感器DS18B20 3.1.1 DS18B20 的性能特点 DS18B20 是由DALLAS 半导体公司生产的单线型智能数字温度传感器，是新一代适配微处理器的智能温度传感器，广泛应用于工业、农业等领域，具有体积小、接口方便和传输距离远的特点，在一根通信线上可以挂很多个DS18B20，很方便。具有以下特点： （1）具有独特的1-Wire 接口，只需要一个端口引脚就可以进行通信； （2）具备多节点能力，能够简化分布式温度检测应用中的设计； （3）不需要外部元件； （4）可以直接从数据线供电，电源电压范围在3～5.5V； （5）在待机状态下可以不消耗电源电量； （6）测量温度范围在-55～+125℃； （7）在-10～+85℃时测量精度在±0.5℃； （8）可以用程序设定9～12 位分辨率； （9）用户可根据需要定义温度的上下限报警设置。 DS18B203 脚封装的管脚排列图如图3.1.1 所示。
图 3.1.1 DS18B20 管脚排列图 DS18B20 只有三个引脚。其中，引脚1 和3 分别是GND 和VDD，引脚2 是DQ 端，是用于数据信息的输入和输出。当给DS18B20 加电后，单片机可以通过DQ 端写入命令，并可以读出含有温度信息的数字量。在使用寄生电源情况下，可以向DS18B20 提供电源。 3.1.2 DS18B20 的内部结构 DS18B20的内部框图如图3.1.2所示。 图3.1.2 DS18B20的内部框图 DS18B20主要由64位ROM、温度传感器、非易失性温度报警触发器TH和TL及暂存器四部分组成。64位ROM存储器具有独一无二的序列号，可以看作是该DS18B20的地址系列号，是在出厂前就被光刻好的。暂存器各字节具有不同的意义，0和1字节是用于存储温度传感器数字输出的温度寄存器；2字节和3字节分别是非易失性上限报警触发寄存器（TH）和下限报警触发寄存器（TL）；4字节的配置寄存器能够用来设置温度转换的精度； 5、6和7字节作为内部保留使用。DS18B20有两种供电方式，可以使用寄生电源供电，也可以使用外部电源。在使用寄生电源的时候，不用外部电源，而是在总线为高时由DQ端提供电源，同时向内部电容充电，以求在总线拉低时为DS18B20提供电量。上电后，DS18B20进入空闲状态；当MCU向DS18B20发出Convert T [44h]的命令后，DS18B20 向MCU传送转换状态，开始温度测量和A/D转换。温度数据以带符号位的补码形式存储在温度寄存器中，温度寄存器格式如图3.1.3所示。 图3.1.3 DS18B20温度寄存器格式 温度的正负值是由符号为来说明的，正为0，负为1。表3.1给出一部分数字数据与温度的对应关系。 表3.1 DS18B20温度与数据对应关系
内蒙古科技大学虚拟仪器期末大作业 题目：虚拟仪器温度采集系统 姓名：王伍波 专业：测控技术与仪器 学号：1067112240 班级：测控10-2班 教师：肖俊生 时间：2013年6月18日
一、设计题目：虚拟仪器温度采集系统 二、设计要求： 1.连续采集温度信号，并存储 2.温度上下限报警功能，上下限可调 3.华氏、摄氏可转换显示 三、设计思路： 该设计是以计算机和单片机数据采集系统为核心，单片机数据采集系统主要完成对温度信号进行数据采集，计算机主要完成温度信号的分析、显示和控制等功能。设计中采用Intel 公司的89C51 单片机完成数据采集，采用A D 5 7 4 完成数据的A/D 转换。图2 为AD574 与89C51 单片机的接口电路。 1．设计虚拟前面板 温度监测软件设计本系统以labview8.5 作为开发工具。现以仿真数据为例来讲述系统软件对温度的监测、报警及显示功能。利用labview8.5编程使温度可以在华氏和摄氏之间随时进行切换，同时对温度实时监测。当温度超过上限要求时会及时点亮报警灯进行报警并显示每次采集过程中累加的报警次数，报警的上限值可以通过前面板的输入控件改变其值。采集进度定义为每次采集100 点。为了防止程序陷入死循环每次采集之间的时间间隔为1000ms。开始采集后在整个采集过程中可以暂停采集以便随时对温度进行观察。 2、编辑流程图 每一个程序前面板都对应着一段框图程序框图程序用
LabVIEW 图形编程语言编写．可以把它理解成传统程序的源代码。框 图程序由端口、节点、．图框和连线构成。其中端口被用来同程序前 面板的控制和显示传递数据．节点被用来实现函数和功能调用．图框 被用来实现结构化程序控制命令．而连线代表程序执行过程中的数据流．定义了框图内的数据流动方向 3、运行检验 检验是否能够完成系统的功能．改变相应参数进行进一步验证．以方便根据实际情况修改设计．从而方便实际器件的设计、调试。4、功能描述 创建一个VI程序模拟温度测量：把创建的温度计程、序 T(hermometerVI1作为一个子程序用在当前新建程序里．先前的温 度计子程序用于采集数据．而当前的程序用于显示温度曲线．并在前 面板上设定测量次数和每次测量间隔的延时；再创建一个新VI程序，进行温度测量，并把结果在波形图表上显示：利用新创建的VI程序．再输入新的字符串；据采集过程中。实时地显示数据；当采集 过程结束后，在图表上画出数据波形．并算出最大值、最小值和平 均值(此处只使用摄氏温度单位)：修改TemperatureAnalysis．VI DemoReadVohageVI程序以检测温度是否超出范围．当温度超出上限(High Limit)时，前面板上的LED点亮，并且有一个蜂鸣器发声。5、设计过程 创建一个VI程序模拟温度测量假设传感器输出电压与温度成 正比。例如．当温度为70时，传感器输出电压为0．7V。本程序也
单片机原理与应用设计课程综述 设计项目数字温度计 任课教师 班级 姓名 学号 日期
基于AT89C51的数字温度计设计与仿真摘要：随着科学技术的不断发展，温度的检测、控制应用于许多行业，数字温度计就是其中一例，它的反应速度快、操作简单，对环境要求不高，因此得到广泛的应用。 传统的温度测量大多使用热敏电阻，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将模拟信号转换成数字信号才能由单片机进行处理。本课题采用单片机作为主控芯片，利用DS18B20来实现测温，用LCD液晶显示器来实现温度显示。 温度测量范围为0～119℃，精确度0.1℃。可以手动设置温度上下限报警值，当温度超出所设报警值时将发出报警鸣叫声，并显示温度值，该温度计适用于人们的日常生活和工、农业生产领域。 关键词：数字温度计；DS18B20；AT89C51； LCD1602 一、绪论 1.1 前言 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，但人们对它的要求也越来越高，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。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。 1.2 课题的目的及意义 数字温度计与传统温度计相比，具有结构简单、可靠性高、成本低、测量范围广、体积小、功耗低、显示直观等特点。该设计使用AT89C51，DS18B20以及通用液晶显示屏1602LCD等。通过本次设计能够更加了解数字温度计工作原理和熟悉单片机的发展与应用，巩固所学的知识，为以后工作与学习打下坚实的基础。 数字温度计主要运用在工业生产和实验研究中，如电力、化工、机械制造、粮食存储等领域。温度是表征其对象和过程状态的重要参数之一。比如：发电厂锅炉
简易数字温度计设计 Prepared on 22 November 2020
课程设计任务书 2015—2016学年第二学期 专业：学号姓名： 课程设计名称：电子技术课程设计 设计题目：简易数字温度计的设计 完成期限：自2016年6月13日至2016年6月26日共2周 一、设计依据 本课题要求利用电子技术相关知识设计出一个能够实现±℃精度的数字温度计。电路由温度采集电路、数字频率计电路和LED显示电路构成。通过本课题练习，学生的综合知识应用能力、设计能力将有较大提高，对今后从事电子产品的研制、生产、经营维修等打下基础。 二、主要内容及要求 主要内容： 1、给出详细的总体设计方案； 2、完成各部分具体功能电路设计，主要包括基于热敏电阻的温度信号采集电路、555振荡电路、频率计电路、LED显示电路设计； 3、给出正确的电路图，仿真、调试验证各部分设计的正确性； 4、整理设计成果，完成课程设计说明书的撰写。 要求所设计数字温度计的输出温度的范围-20～+45℃、误差范围±℃，具体温度显示采用数码管实现。 三、途径和方法
利用模拟电子技术和数字电子技术的相关知识设计一个数控温度计，可以先查阅相关资料（网上查找或参考相关书籍手册），明确课题的方向和目的，然后学习完成课题所需的理论知识，了解温度信号采集电路、555振荡电路、频率计电路、LED显示电路设计的工作原理；在理解的基础上确定设计电路方案，完成电路设计，画出原理图及PCB印制版图，通过仿真分析验证设计的正确性，最后提交课程设计说明书一份。 四、时间安排 课题讲解：2小时 阅读资料：10小时 撰写设计说明书：12小时 修订设计说明书：6小时 五、主要参考资料 [1]孙丽霞.数字电子技术[M].北京:高等教育出版社,2006:174-196. [2]杨素行.模拟电子技术基础简明教程[M].北京：高等教育出版社,2007:40-92. [3]高吉祥.全国大学生电子设计竞赛培训系列教程-基本技能训练与单元电路设计[M].北京:电子工业出版社,2007:24-57. [4]黄智伟.全国大学生电子设计竞赛训练教程[M].北京:电子工业出版社,:43-66. [5]彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京:高等教育出版社,:37-228. [6]陈永甫.新编555集成电路应用800例[M].北京:电子工业出版,2000:80-130. [7]萧宝瑾.protel99SE操作指导与电路设计实例（第一版）[M].太原：太原理工大学，2004：198-230. [8]张义申，陆坤.电子设计技术[M].西安:电子科技大学出版,1996:48-62.
LabVIEW技术大作业 题目：基于LabVIEW的温度测量及数据采集系统设计学院（系）：信息与通信工程学院 班级：通信133 学号：xxxxxxxxx 姓名：xxxxxx
一、设计背景 LABVIEW最初就是为测试测量而设计的，因而测试测量也就是现在LABVIEW最广泛的应用领域。经过多年的发展，LABVIEW在测试测量领域获得了广泛的承认。至今，大多数主流的测试仪器、数据采集设备都拥有专门的LabVIEW驱动程序，使用LabVIEW可以非常便捷的控制这些硬件设备。同时，用户也可以十分方便地找到各种适用于测试测量领域的LabVIEW工具包。这些工具包几乎覆盖了用户所需的所有功能，用户在这些工具包的基础上再开发程序就容易多了。有时甚至于只需简单地调用几个工具包中的函数，就可以组成一个完整的测试测量应用程序。 二、系统方案 本设计的程序框图和前面板图分别是图1.1和图1.2，“温度测量及数据采集系统.vi”是一个测量温度并将测试数据输出到文件的VI。此VI中的温度是用一个20至40的随机整数来代替的，测试及采集100个温度值，每隔0.25秒测一次，共测定25秒。在数据采集过程中，VI将在前面板的波形图上实时地显示测量结果。采集过程结束后，波形图上显示出温度数据曲线，数组中显示每次的温度测量数据，并在显示控件中显示测试中温度的最大值、最小值和平均值，同时把测量的温度值以文件的形式存盘。
图1.1温度测量及数据采集程序框图 1.2温度测量及数据采集前面板图
二、系统各模块介绍 2.1循环模块 For循环用于将某段程序循环执行指定的次数， 是总数接线端，指定For循环内部代码执行的次数。如将0或负数连接至总数接线端，For循环不执行。 是计数接线端，表示完成的循环次数。第一次循环的计数为0。 本设计使用for循环将循环内的程序循环100次。
温度控制系统设计 题目: 基于51单片机的温度控制系统设计姓名: 学院: 电气工程与自动化学院 专业: 电气工程及其自动化 班级: 学号: 指导教师:
2015年5月31日 摘要： (3) 一、系统设计 (3) 1.1 项目概要 (3) 1.2设计任务和要求： (4) 二、硬件设计 (4) 2.1 硬件设计概要 (4) 2.2 信息处理模块 (4) 2.3 温度采集模块 (5) 2.3.1传感器DS18b20简介 (5) 2.3.2实验模拟电路图 (7) 2.3.3程序流程图 (6) 2.4控制调节模块 (9) 2.4.1升温调节系统 (9) 2.4.2温度上下限调节系统 (8) 2.43报警电路系统 (9) 2.5显示模块 (12) 三、两周实习总结 (13) 四、参考文献 (13) 五、附录 (15)
5.1原理图 (15) 摘要： 在现代工业生产中，温度是常用的测量被控因素。本设计是基于51单片机控制，将DS18B20温度传感器实时温度转化，并通过1602液晶对温度实行实时显示，并通过加热片（PWM波，改变其占空比）加热与步进电机降温逐次逼近的方式，将温度保持在设定温度，通过按键调节温度报警区域，实现对温度在0℃-99℃控制的自动化。实验结果表明此结构完全可行，温度偏差可达0.1℃以内。 关键字：AT89C51单片机；温控；DS18b20 一、系统设计 1.1 项目概要 温度控制系统无论是工业生产过程，还是日常生活都起着非常重要的作用，过低或过高的温度环境不仅是一种资源的浪费，同时也会对机器和工作人员的寿命产生严重影响，极有可能造成严重的经济财产损失，给生活生产带来许多利的因素，基于AT89C51的单片机温度控制系统与传统的温度控制相比具有操作方便、价价格便宜、精确度高和开展容易等优点，因此市场前景好。
电子技术课程设计 题目: 简易数字温度采集系统设计 学生姓名 专业 班级 指导教师 成绩 工程技术学院 2015 年12 月
*1、前言 最近的几十年来，随着半导体技术、集成电路（IC）和微处理器技术的发展，电子技术得到了的迅猛发展，数字电路应用广泛，电子技术深入各个领域。通过这一电子技术课程设计来让我们熟悉理论知识与实践相结合的综合训练，从而达到对我们运用能力进行检查和综合素质的培养。 *1.1课程设计要求与目的 1.1.1基本设计要求与原则 本次课程设计的所选题目是简易温度数字采集系统设计。该系统的电路简单，所用的元件较少，成本低，且测量精度和可靠性较高。此温度采集系统可以测量得温度范围—55~+125℃并通过一个四位一体的7段数码管显示出来。 整个课程设计以先设计，再仿真，最后进行实物焊接与调试的步骤进行。 基本要求： 1、能够根据设计任务和指标要求，综合运用电子技术课程中所学到的理论知识与实践技能独立完成一个设计课题。 2、根据课题需要选择参考书籍，查阅手册、图表等有关文献资料。要求通过独立思考、深入钻研课程设计中所遇到的问题，培养自己分析、解决问题的能力。 3、进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用的原则。 4、学会电子电路的安装与调试技能，掌握常用仪器设备的正确使用方法。利用“观察、判断、实验、再判断”的基本方法，解决实验中出现的问题。 基本原则： 1，小组团队设计不能从网上下载，自己动手编排电路，流程图，编写程序。 2，电路图必须采用PROTEL软件绘制，用multisim或者proteus软件仿真，并提交程序及结果、课程论文电子版。 1.1.2设计的基本目的
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。 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，该高精度数字式温度计采用了由DALLAS公司生产的单线数字温度传感器DS18B20，它具有独特的单线总线接口方式。本毕业论文详细的介绍了单线数字温度传感器DS18B20的测量原理、特性以及在温度测量中的硬件和软件设计，该温度计具有接口简单、精度高、抗干扰能力强、工作稳定可靠等特点。 关键词：DS18B20 温度传感器STC89C51
目录 第一章绪论3 1.1 课题背景及研究意义3 1.2 国外的现状3 1.3 设计的目的4 1.4 设计实现的目标4 1.5 数字温度计简介5
第一章绪论 1.1 课题背景及研究意义 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。本系统所使用的加热器件是电炉丝，功率为三千瓦，要求温度在400～1000℃。静态控制精度为2.43℃。 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 国外的现状 温度控制系统在国各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国生产的温度控制器来讲，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。成熟的温控产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主，它们只能适应一般温度系统控制，而用于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表，国技术还不十分成熟，形成商品化并广泛应用的控制仪表较少。随着我国经济的发展及加入WTO，我国政府及企业对此都非常重视，对相关企业资源进行了重组，相继建立了一些国家、企业的研发中心，开展创新性研究，使我国仪表工
毕业设计（论文）温度测控系统的设计与实现 姓名 系别、专业 导师姓名、职称 完成时间
基于AT89C51单片机的温度测控系统设计摘要 设计一款基于A T89C51单片机的温度测控系统，介绍该系统的工作原理和设计方法。该系统温度信号由数字温度传感器DS18B20采集，送A T89C51单片机进行处理，并通过数码管显示。控温部分使用4×4矩阵按键进行温度上限和下限的设定，当温度超过设定值范围后，单片机将发出控制信号启动升温装置或降温装置，使温度保持在一定的范围。实验测试证明，设计的样机系统测温控温精度均为0．1℃，测温控温的范围可达-55～+125℃，可应用于家用电器、汽车、冷库等领域。 关键词：A T89C51；DS18B20；数码管；温度测控 引言 温度的测量和控制在日常生活和工业领域中具有广泛的应用，随着人们生活水平的大幅提高，对温度测量控制的精度和范围也有着更高的要求。在工业企业中，如何提高温度控制对象的运行性能一直以来都是控制人员和现场技术人员努力解决的问题，这类控制对象惯性大，滞后现象严重，存在很多不确定的因素，难以建立精确的数学模型，从而导致控制系统性能不佳，甚至出现控制不稳定、失控等现象。PID控制方式控制稳定且精度高，但是控制对象的模型难以建立，并且当扰动因素不明确时，参数调整较复杂。本文采用DS18B20数字温度传感器，该传感器具有微型化、封装简单、低功耗、高性能抗干扰能力、测量范围广、强易配处理器等优点，可使系统测量更加精确，电路更加简单。实验测试证明，设计的样机系统测温控温精度均为0．1℃，测温控温的范围可达-55～+125℃，可应用于家用电器、汽车、冷库等领域。 1 系统总体方案 该系统将检测点的温度采集之后发送到单片机进行处理，并通过4×4矩阵按键进行
唐山学院 单片机原理课程设计 题目简易数字温度计 系 (部) 智能与信息工程学院 班级 姓名 学号 指导教师 2017 年 1 月 2 日至 1 月 6 日共 1 周 2017年1月4日
《单片机原理》课程设计任务书
课程设计成绩评定表
目录 1.方案论证 0 2.硬件设计............................................ 错误!未定义书签。 2.1系统构成 (1) 2.2器件选择 (1) 2.2.1 AT89C51概述 (1) 2.2.2 AT89C51引脚功能 (3) 2.2.3复位电路的设计 (4) 2.3数字温度传感器 (5) 2.3.1 DS1621的技术指标 (5) 2.3.2 DS1621的工作原理 (6) 2.4 单片机和DS1621接口电路...................... 错误!未定义书签。 2.5 七段LED数码显示电路 (7) 3.系统软件设计 (9) 3.1 编程语言选择 (9) 3.2 主程序的设计 (9) 3.3 温度采集模块设计 (10) 3.4 温度计算模块设计 (10) 3.5 串行总线编程 (11) 4.软硬件调试结果分析 (12) 5.设计总结 (13) 6.参考文献 (14) 附录A 多点温度采集系统电路原理图 (15)
1.方案论证 该系统可以使用方案一：热敏电阻；方案二：数字温度芯片DS1621实现。采用数字温度芯片DS1621 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。DS1621 的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS1621和微控制器AT89C51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。 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AT89C51芯片控制温度传感器DS1621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。故采用了方案二。 测温电路的总体设计方框图如图1-1所示，控制器采用单片机AT89C51，温度传感器采用DS1621，用5位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。 图1-1 测温电路的总体设计方框图
第三章 系统硬件设计温度数据采集系统和接收显示硬件电路主要包含温度数据采集、发送、接收和显示等模块，温度数据采集采用数字式温度传感器 DS18B20，数据的发送和接收采用无线数据收 发模块PTR2000，整个系统采用单片机STC89C52进行各模块的协调控制，下面对各个模块进行介绍。 3.1 数字温度传感器DS18B20 3.1.1 DS18B20 的性能特点 DS18B20 是由 DALLAS 半导体公司生产的单线型智能数字温度传感器，是新一代适配微处理器的智能温度传感器，广泛应用于工业、农业等领域，具有体积小、接口方便和传输距离远的特点，在一根通信线上可以挂很多个 DS18B20，很方便。具有以下特点：（1）具有独特的 1-Wire 接口，只需要一个端口引脚就可以进行通信；（2）具备多节点能力，能够简化分布式温度检测应用中的设计；（3）不需要外部元件； （4）可以直接从数据线供电，电源电压范围在 3～5.5V ；（5）在待机状态下可以不消耗电源电量；（6）测量温度范围在-55～+125℃；（7）在-10～+85℃时测量精度在±0.5℃；（8）可以用程序设定 9～12 位分辨率；（9）用户可根据需要定义温度的上下限报警设置。DS18B203 脚封装的管脚排列图如图 3.1.1 所示。、管路敷设技术通过管线敷设技术不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题，而且可保障各类管路习题到位。在管路敷设过程中，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。管线敷设技术中包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。、电气课件中调试对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。 、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。
目录 第1章设计意义及要求 (1) 1.1 设计意义 (1) 1.2 设计要求 (1) 第2章硬件设计 (2) 2.1 AT89S52芯片介绍 (2) 2.2 液晶显示器LCD1602 (3) 2.2.1 液晶显示原理 (3) 2.2.2 液晶显示器分类 (3) 2.2.3 显示原理 (3) 2.2.4 LCD1602的基本参数及引脚功能 (4) 2.3 温湿度模块DHT11介绍 (6) 2.3.1 DHT11概述 (6) 2.3.2 DHT11传感特性说明 (7) 2.3.3 DHT11封装信息 (8) 2.3.4 串行接口(单线双向) (8) 第3章设计实现 (11) 3.1 设计框图及流程 (11) 3.2 设计结果及分析 (11) 第4章设计总结 (13) 参考文献 (14) 附录 (15)
第1章设计意义及要求 1.1 设计意义 最近几年来，随着科技的飞速发展，单片机领域正在不断的走向社会各个角落，还带动传统控制检测日新月异更新。在实时运作和自动控制的单片机应用到系统中，单片机如今是作为一个核心部件来使用，仅掌握单片机方面知识是不够的，还应根据其具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。 现代社会越来越多的场所会涉及到温度与湿度并将其显示。由于温度与湿度不管是从物理量本身还是在实际人们的生活中都有着密切的关系，例如：冬天温度为18至25℃，湿度为30%至80%；夏天温度为23至28℃，湿度为30%至60%。在此范围内感到舒适的人占95%以上。在装有空调的室内，室温为19至24℃，湿度为40%至50%时，人会感到最舒适。如果考虑到温、湿度对人思维活动的影响，最适宜的室温度应是工作效率高。18℃，湿度应是40%至60%，此时，人的精神状态好，思维最敏捷。所以，本课程设计就是通过单片机驱动LCD1602，液晶显示温湿度，通过此设计，可以发现本设计有一定的扩展性，而且可以作为其他有关设计的基础。如何高效、稳定地对数据（包括温度、湿度光线、压力等项目）进行实时采集对于现代的企业、工厂、研究所等对数据精度要求较高的单位具有非常重要的意义。 1.2 设计要求 本系统设计采用温度和湿度作为采集对象，是以单片机为核心的温度、湿度采集、数字显示系统，用液晶显示出当前温度、湿度的信息。以此了解AT89S52芯片为核心外接温度传感器和湿度传感器模块在液晶显示屏上显示当前的温度和湿度的过程。
课题五数字温度计 一、设计任务 设计一个测试温度范围为0～100℃的数字温度计。 二、提示 数字温度计一般由温度传感器、放大电路、模数转换、译码显示等几个部分组成。图5.1是数字温度计的原理图。 图5.1数字温度计的原理图 （1）温度传感器 温度是最普通最基本的物理量，用电测法测量温度时，首先要通过温度传感器将温度转换成电量，温度传感器有热膨胀式（双金属元件和水银柱开关），温差电势效应电压式（热电偶），电阻效应式电阻温度计（有铂、镍及镍铁合金和热敏电阻）。半导体感受式（测温电阻、二极管和集成电路器件如AD590）。 AD590是一种单片集成的两端式温度敏感电流源，它有金属壳，小型的扁平封装芯片和不锈钢等几种封装方式，它是一个电流源，所流过电流的数值（μA级）等于绝对温度（Kelvin）的变数，其激励电压可以从+4V～+30V，适用的温度范围从-55℃～+110℃。图5.2是它的应用示例图。
+ - + V O - 图5.2 AD590应用示例 （2）温度的测量 在测量温度时，AD590往往要接到需要电压输入的系统中，图5.2是用两个AD590和一个运算放大器进行温度测量的基本电路，其输出电压V O=（T1-T2）50mv/℃，若T2=0℃，则为待测温度，当T1=T2时，由于AD590之间的失配或者有小的温度差，用电阻R1和R2能够调掉偏置。 （3）温度的数字显示 运算放大器输出电压需经A/D变换、译码器送至数码管显示。应注意显示的温度数值与电压之间的换算关系。 三、设计要求 （1）查阅资料选择温度传感器。 （2）设计温度测量电路（确定温度与电压之间的转换关系）。 （3）设计温度显示电路（显示的数字应反映被测量的温度）。 （4）画出数字温度计电路图，读数范围0～100℃，读数稳定。 四、提供器材 （1）温度传感器AD590等。 （2）运算放大器μA741 1片。 （3）模数转换器ADC0809 1片。 （4）译码器：（自选）需将二进制数转换成BCD码。
简易数字温度计的设计与制作 来源：21IC中国电子网作者：郇玉龙赵宁 摘要：单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，温度则是人们日常生活中常常需要测量和控制的一个量。本文作者采用AT89C51单片机和温度传感器AD5 90从硬件和软件两方面介绍了一款简易数字温度计的设计过程，并对硬件原理图和程序流程图作了简洁的描述。 关键词：单片机AT89C51；温度传感器AD590；数字温度计；模数转换；数码显示 1.前言 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AD590具有线性优良、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。传统的温度计有反应速度慢、读数麻烦、测量精度不高、误差大等缺点，本文作者利用集成温度传感器AD590设计并制作了一款基于AT89C51的4位数码管显示的数字温度计，其电路简单，软硬件结构模块化，易于实现。 2.系统功能原理及硬件组成 该数字温度计利用AD590集成温度传感器及其接口电路完成温度的测量并转换成模拟电压信号，经由模数转换器ADC0804转换成单片机能够处理的数字信号，然后送到单片机AT89C51中进行处理变换，最后将温度值显示在D4、D3、D 2、D1共４位七段码LED显示器上。 系统以AT89C51单片机为控制核心，加上AD590测温电路、ADC模数转换电路、4位温度数据显示电路以及外围电源、时钟电路等组成。系统组成框图如图1所示。
图1 系统组成框图 2.1 AT89C51单片机 Atmel公司的生产的AT89C51单片机是一种低功耗/低电压、高性能的8位单片机，内部除CPU外，还包括128字节RAM，4个8位并行I/O口，5个中断优先级，2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器，片内集成4K字节可改变程序Flash存储器，具有低功耗，速度快，程序擦写方便等优点，完全满足本系统设计需要。 单片机P0口作为ADC0804转换数据的输入端，P2.0接ADC0804的INTR端检测数据转换是否结束。P1.0～P1.3的输出信号接到译码器7447上作为数码管的显示，P1.4～P1.7则作为４个数码管的位选信号控制。P3口有特殊的功能，P3. 6用于控制ADC0804的启动，P3.7用于控制读取ADC0804的转换结果。 2.2 AD590温度传感器 AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。AD590测温范围为－55℃～＋150℃，满足人们日常生产和生活中的温度范围。AD590电源电压可在4V～6V范围变化，可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。AD590产生的电流与绝对温度成正比，它有非常好的线性输出性能，温度每增加1℃，其电流增加1μA。 AD590温度与电流的关系如下表所示：
基于LabVIEW的温度采集系统设计 摘要：设计了基于LabV IEW的温度采集系统。它利用DS18B20数字温度传感器和STC公司生产的STC89C52单片机采集被测环境温度，将测得的数据经串口传给计算机。计算机利用LabV IEW的V ISA读取串口数据并进行处理和显示，实现基于V ISA的串口温度采集。 关键词：温度传感器；单片机；LabV IEW；温度采集 1引言 虚拟仪器(Virtual Instrument)是基于计算机的软硬件测试平台,它可代替传统的测量仪器。LabVIEW是由美国国家仪器公司(National Instruments Co.)推出的、主要面向计算机测控领域的虚拟仪器软件开发平台，是一种基于图形开发、调试和运行的集成化环境[1]。 利用LabVIEW设计的数据采集系统，可模拟采集各种信号，但是配备NI 公司的数据采集板卡比较贵，因此，可以选择单片机小系统作为前端数据采集系统，进行采集数据，然后通过RS-232串口通讯将数据送给计算机,在LabVIEW 开发平台下，对数据进行各种处理、分析并对信号进行存储、显示和打印,从而实现了一种在LabVIEW环境下的单片机数据采集系统。 2 温度采集系统设计 本系统采用STC公司生产STC89C52单片机作为温度数据采集和传输的主控芯片，温度传感器采用单总线方式的集成数字温度传感器DS18B20。采集得到的数据利用单片机经串口通信的方式传输至计算机的串口。计算机上位机软件采用数据处理能力超强的LabV IEW软件编写,利用其所带的V ISA驱动进行串口的数据采集和处理,实现了基于V ISA的串口温度采集。 2.1温度采集系统的硬件设计 本系统以AT89C51为中央处理单元,利用DS18B20数字温度传感器对温度信号进行采集,采集到的信号被送到AT89C51中, 将采集到的温度值在LCD上显示并通过串口发送到上位机，其原理图如1所示(见附录1)。 2.1.1 中央处理单元——STC89C51 本设计选用的中央处理单元是STC89C52单片机，STC89C52是一种带8K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Eras-able Read Only Memory）的低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制
1 目的 规范数字温度计校准的操作，确保数字温度计的校准结果真实、可靠。 2 范围 本规程适用于温度测量范围为（‐80~+300）℃、温度传感器外置且具有100mm以上信号传输线缆（测量杆）的以数字形式显示被测温度值的数字温度计（以下简称温度计）的校准和使用中检验。 3 职责 工程设备部：负责按本规程执行数字温度计的校准及校准记录的管理。 4 定义 4.1 温度计由温度传感器和指示仪表所组成，用于温度测量。 4.2 温度传感器主要有热电偶、热电阻、半导体温度传感器、集成温度传感器等。 4.3 温度计的基本工作原理如下：传感器感受被测温度的变化输出一个电信号值，经信号处理后由数字显示器指示出被测温度值。 5 内容 5.1 计量性能要求 5.1.1 示值误差：Δt=±a%.； 式中：Δt—温度计示值的最大允许误差（℃）； a—准确度等级，它常选用的选取值为、、、，也可按照制造厂的规定； .—仪表的量程，即测量范围上、下之差（℃）。 5.1.2 回差：温度计的回差应不大于最大允许误差的绝对值。 5.2 外观 5.2.1 温度计外形结构完好，产品的名称、型号规格、准确度等级或允许基本误差、测量范围、制造厂名或商标、出厂编号、制造年月、计量器具制造许可证及编号等应有明确的标记。 5.2.2 温度计的数字显示器应显示清晰、无缺笔划、闪烁等影响读数的缺陷，数字显示不应出现间隔跳动的现象，小数点、极性和过载的状态显示应正确。 5.3 校准条件 5.3.1 标准器 5.3.1.1 从提高校准能力出发，标准仪器及配套设备引入的扩展不确定度与被校温度计最大允许误差绝对值相比应尽可能小。 5.3.1.2 选用标准器如下：二等标准水银温度计（‐30~+300）℃，过程校准仪。 5.3.1.3 配套设备如下：恒温槽。 5.3.2 环境条件 5.3.2.1 环境温度：（20±5）℃； 5.3.2.2 环境湿度：45%~75%； 5.3.2.3 除地磁场外无其他外界电磁干扰； 5.3.2.4 无腐蚀性气体。 5.4 校准项目和校准方法 5.4.1 外观 5.4.1.1 检查温度计的外观，标志应符合的要求。 5.4.1.2 在示值误差校准时，同时观察温度计显示器的显示状态应符合的要求。