专业课程设计报告
题目：基于单片机的数字温度计设计
所在学院
专业班级
学生姓名
学生学号
同组队员
指导教师
提交日期2012年12月13 日
电气工程学院专业课程设计评阅表学生姓名学生学号
同组队员专业班级
题目名称基于单片机的数字温度计设计
一、学生自我总结
二、指导教师评定
目录
一、设计目的 (1)
二、设计要求和设计指标 (1)
三、设计内容 (1)
3.1主控制电路 (2)
3.1.1 晶振电路 (2)
3.1.2 复位电路 (2)
3.2 测温电路 (3)
3.3 显示电路 (3)
3.4 仿真分析 (4)
四、本设计改进建议 (5)
五、总结 (5)
六、主要参考文献 (6)
附录6
一、设计目的
这次基于单片机的温度计设计，加强了我对单片机的理论了解，也深入学习了单片机线路的设计和编程。理论联系实际，通过自己对基于51芯片的单片机板设计，熟悉了各元件的识别和作用，也掌握了如何使用Protues画线路图。还加强掌握了C语言的编程应用，学习了使用Keil对单片机编程，并通过Protues进行仿真。通过这次实训，学到东西之余，也增强了动手能力，提高了学习的兴趣，培养了创新意识。
二、设计要求和设计指标
(1) 设计一个数字温度计，实现温度的采集，范围0-100℃，误差小于0.1℃；
（2）选择单片机作为主控器；
（3）选择合适的温度传感器进行温度测试；
（4）能把采集到的温度显示出来。
三、设计内容
这次设计，我们采用了AT89C51单片机芯片，做一个采温、显示功能的数字温度计。在测温电路上，可以采用热敏电阻（如PT100）之类的器件，利用其感温效应，然后采集不同温度下的电压或者电流，进行A/D转换，然后通过单片机的数据处理，就可以获得所测的温度。但这种设计电路较为复杂，还涉及到A/D转换，在程序的设计上面也相应变得复杂一些。因此这次设计不予采用。而是选择温度传感器DS18B20，DS18B20读书较为方便，通过对温度的采集，经过单片机的处理，用四位的共阴极数码管显示温度值。这样设计电路简单，测量精度高，量程宽，而且单片机的接口便于扩展。
图3-1 单片机总体方框图
3.1.1 晶振电路
晶振采用12MHz，分别接入到XTAL1与XTAL2端中。同时在晶振两端各接一个30uF的电容，每个电容的另一端再接入到地。
图3-2 晶振电路
3.1.2 复位电路
复位电路采用的是上电复位。如图所示，在RST复位输入引脚上接一电容至Vcc 端，下接一个电阻到底。线路上接一按钮，通过按下按钮，复位电路通过电容给RST 一个短暂的高电平信号。达到复位状态。
图3-3 复位电路
测温电路方面，我选择的温度传感器是DS18B20.这是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型只能温度传感器，不同于传统的热敏电阻，DS18B20能够直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9~12位的数字读书方式。
DS18B20 可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时DS18B20 的1 脚接地，2 脚作为信号线，3 脚接电源。另一种是寄生电源供电方式，如图4 所示单片机端口接单线总线，为保证在有效的DS18B20 时钟周期内提供足够的电流，可用一个MOSFET 管来完成对总线的上拉。
当DS18B20 处于写存储器操作和温度A/D 转换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10us。采用寄生电源供电方式时VDD 端接地。由于单线制只有一根线，因此发送接口必须是三态的。
这里我们把温度传感器的DQ端与P2.7相接，以P2.7作为温度输入口。温度传感器VCC端接电源，GND端接地端。如下图所示
图3-4 温度传感器与单片机连接
3.3 显示电路
显示电路采用4 位共阴极LED 数码管，P0 口由上拉电阻提高驱动能力，作为段码输出并作为数码管的驱动。P2 口的低四位作为数码管的位选端。采用动态扫描的方式显示。
图3-5 数码管显示电路
3.4 仿真分析
进入Protues以后，打开我们画好的电路，并且把我们编写好的程序下载进去。然后设置DS18B20的分辨率为0.1，设置模拟温度为29.6℃。
图3-6 DS18B20参数设置图
然后启动仿真电路，执行仿真，电路正常工作。从图中可以看出，四位共阴极LED 数码管上面显示出来的温度与我们预先设置传感器的模拟温度一致，电路能实现正常温度采集并正确显示在数码管上面，达到我们所需要的要求。并且通过改变传感器模拟温度，显示温度能够实现实时更新，误差小于0.1℃，延时小于0.1s。
图3-7 温度计仿真电路图
四、本设计改进建议
本次设计用AT89C51芯片控制控制温度传感器DS18B20做成的数字温度计，电路较为简单，精度也较高。虽然DS18B20的精度只有0.5℃，但是可以通过补偿的方法提高精度，最大精度能达到0.06℃。但是该电路的测温范围有一定限制，只能测量－55℃～+125℃，不能在一些特定的场合来使用。但是如果采用热电阻PT100，再加入A/D 转换电路，经单片机对采集的数据处理以后，测温范围能扩大到-200～850℃。同时，改数字温度计只是单纯的温度检测，并没有设置相关的报警功能，可以结合单片机，加入报警功能，在达到设定温度以后触发电铃或者电灯，达到报警作用。
五、总结
这次设计，首次动手自己设计电路。把以往所学的理论知识投入到实际应用当中，
加强了对课本上面知识的了解。在设计过程中，针对测温电路这方面，研究了很长一段时间。一开始的选择是采用传统的热电阻，然后采集对应温度下的电流和电压，通过A/D电路进单片机处理来得出温度。这种方案的精度虽然高很多，测温范围也广，但是电路的设计复杂了很多，在编程方面也复杂了很多。后来参考相关资料，最终选定了以DS18B20作为温度传感器来设计测温电路，通过补偿提高精度。
在设计过程中，遇到了最大的问题就是对单片机芯片不熟。各端口的作用搞不清，在设计过程中需要不断翻书查看。通过这样，加固了对以前所学知识的了解。经过两个星期的设计，通过不断翻查资料，不断学习，终于完成了这次的设计，并成功仿真。不仅提高了我们的学习兴趣，也让我真正懂得，要理论联系实际，对于以前学习的东西，如果不真正自己动手做一回，是很难真正弄懂的，只有自己认认真真动手做一回，学以致用，才能算是真正搞懂。
六、主要参考文献
[1]毕淑娥. 路分析基础.机械工业出版社，2010
[2]喻萍郭文川.单片机原理与接口技术.化学工业出版社，2006
[3]谭浩强. C++程序设计.清华大学出版社，2009
附录
//温度计读写程序源代码//
#include "reg51.h"
#include "intrins.h"
#define dm P0 //以P0口作为LED段码输出口
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit DQ=P2^7; //以P2.7口作为温度传感器输入口
sbit w0=P2^0; //数码管4
sbit w1=P2^1; //数码管3
sbit w2=P2^2; //数码管2
sbit w3=P2^3; //数码管1
int temp1=0; //显示当前温度和设置温度的标志位为0 时显示当前温度
uint h;
uint temp;
uchar high=35,low=20;
uchar sign;
uchar q=0;
uchar tt=0;
uchar scale;
uchar code ditab[16]=
{0x00,0x01,0x01,0x02,0x03,0x03,0x04,0x04,0x05,0x06,0x06,0x07,0x08,0x08,0x09,0x09}; uchar code table_dm[12]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00,0x40}; uchar table_dm1[]={0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef};
uchar data temp_data[2]={0x00,0x00};
uchar data display[5]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};
//延时电路程序//
void delay(uint t)
{
for (;t>0;t--);
}
void scan()
{
int j;
for(j=0;j<4;j++)
{
switch (j)
{
case 0: dm=table_dm[display[0]];w0=0;delay(50);w0=1;//xiaoshu
case 1: dm=table_dm1[display[1]];w1=0;delay(50);w1=1;//gewei
case 2: dm=table_dm[display[2]];w2=0;delay(50);w2=1;//shiwei
case 3: dm=table_dm[display[3]];w3=0;delay(50);w3=1;//baiwei
// else{dm=table_dm[b3];w3=0;delay(50);w3=1;}
}
}
}
//复位电路程序/
ow_reset(void)
{
char presence=1;
while(presence)
{
while(presence)
{
DQ=1;_nop_();_nop_();
DQ=0;---==
delay(50);
DQ=1;
presence=DQ; //presence=0
}
delay(45);
presence=~DQ;
}
DQ=1;
}
//DS18B20 写命令函数//
void write_byte(uchar val)
{
uchar i;
for(i=8;i>0;i--)
{
DQ=1;_nop_();_nop_();
DQ=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); //5 us DQ=val&0x01;
delay(6);
val=val/2;
}
DQ=1;
delay(1);
}
//DS18B20 读1 字节函数//
uchar read_byte(void)
{
uchar i;
uchar value=0;
for(i=8;i>0;i--)
{
DQ=1;_nop_();_nop_();
value>>=1;
DQ=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); //4 us DQ=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); //4 us if(DQ)value|=0x80;
delay(6); //66 us
}
DQ=1;
return(value);
}
//读出温度函数//
read_temp()
{
ow_reset();
write_byte(0xcc);
write_byte(0x44);
ow_reset();
delay(1);
write_byte(0xcc);
write_byte(0xbe);
temp_data[0]=read_byte();
temp_data[1]=read_byte();
temp=temp_data[1];
temp<<=8;
temp=temp|temp_data[0];
return temp;
}
//温度数据处理函数//
work_temp(uint tem)
{
uchar n=0;
if(tem>6348) // 温度值正负判断
{tem=65536-tem;n=1;} // 负温度求补码,标志位置1 display[4]=tem&0x0f; // 取小数部分的值
display[0]=ditab[display[4]]; // 存入小数部分显示值display[4]=tem>>4; // 取中间八位,即整数部分的值display[3]=display[4]/100; // 取百位数据暂存display[1]=display[4]%100; // 取后两位数据暂存display[2]=display[1]/10; // 取十位数据暂存display[1]=display[1]%10; //个位数据
r=display[1]+display[2]*10+display[3]*100;
/////符号位显示判断/////
if(!display[3])
{
display[3]=0x0a; //最高位为0 时不显示
if(!display[2])
{
display[2]=0x0a; //次高位为0 时不显示
}
}
if(n){display[3]=0x0b;} //负温度时最高位显示"-" }
//*********设置温度显示转换************// void xianshi(int horl)
{
int n=0;
{
horl=256-horl;n=1;
}
display[3]=horl/100;
display[3]=display[3]&0x0f;
display[2]=horl%100/10;
display[1]=horl%10;
display[0]=0;
if(!display[3])
{
display[3]=0x0a; //最高位为0 时不显示
if(!display[2])
{
display[2]=0x0a; //次高位为0 时不显示
}
}
if(n)
{
display[3]=0x0b; //负温度时最高位显示"-"
}
}
/****************主函数************************/ void main()
{
dm=0x00; //初始化端口
w0=0;
w1=0;
w2=0;
w3=0;
for(h=0;h<4;h++) //开机显示"0000"
{
display[h]=0;
}
ow_reset(); //开机先转换一次
write_byte(0xcc); //Skip ROM
write_byte(0x44); //发转换命令
for(h=0;h<100;h++) //开机显示"0000"
{
scan();
}
while(1)
{
if (temp1==0)
{
work_temp(read_temp()); //处理温度数据scan(); //显示温度值
}
else
scan();
}
}
基于单片机的温度传感器 的设计 目录 第一章绪论-------------------------------------------------------- ---2 1.1 课题简介 ----------------------------------------------------------------- 2 1.2 设计目的 ----------------------------------------------------------------- 3 1.3 设计任务 ----------------------------------------------------------------- 3 第二章设计容与所用器件 --------------------------------------------- 4第三章硬件系统设计 -------------------------------------------------- 4 3.1单片机的选择------------------------------------------------------------- 4 3.2温度传感器介绍 ---------------------------------------------------------- 5 3.3温度传感器与单片机的连接---------------------------------------------- 8 3.4单片机与报警电路-------------------------------------------------------- 9 3.5电源电路----------------------------------------------------------------- 10 3.6显示电路----------------------------------------------------------------- 10 3.7复位电路----------------------------------------------------------------- 11 第四章软件设计 ----------------------------------------------------- 12 4.1 读取数据流程图--------------------------------------------------------- 12 4.2 温度数据处理程序的流程图 -------------------------------------------- 13 4.3程序源代码 -------------------------------------------------------------- 14
指导老师: 班级： 姓名： 学号：
目录 1系统方案...................................................................................................... 错误！未定义书签。 1.1 测温模块的论证与选择................................................................. 错误！未定义书签。 1.2 电源电路切换模块的论证与选择................................................. 错误！未定义书签。 1.3 控制系统的论证与选择................................................................. 错误！未定义书签。 1.4 显示模块的论证与选择................................................................. 错误！未定义书签。 1.5键盘模块.......................................................................................... 错误！未定义书签。2系统理论分析与计算.................................................................................. 错误！未定义书签。3电路与程序设计.......................................................................................... 错误！未定义书签。 3.1电路的设计...................................................................................... 错误！未定义书签。 3.1.1系统总体框图...................................................................... 错误！未定义书签。 3.1.2 电源转换电路子系统的设计............................................. 错误！未定义书签。 3.1.3 STC89C52单片机子系统的设计........................................ 错误！未定义书签。 3.1.4电源的设计.......................................................................... 错误！未定义书签。 3.1.5温度采集电路子系统电路的设计...................................... 错误！未定义书签。 3.1.6键盘模块.............................................................................. 错误！未定义书签。 3.2程序的设计...................................................................................... 错误！未定义书签。 3.2.1程序功能描述...................................................................... 错误！未定义书签。 3.2.2程序流程图.......................................................................... 错误！未定义书签。4测试方案与测试结果.................................................................................. 错误！未定义书签。 4.1测试方案.......................................................................................... 错误！未定义书签。 4.2 测试条件与仪器............................................................................. 错误！未定义书签。 4.3 测试结果及结论............................................................................. 错误！未定义书签。
西安文理学院物理与机械电子工程学院课程设计任务书
目录 摘要 (3) 1 引言 (3) 1.1课题背景 (3) 1.2研究内容和意义 (5) 2 芯片介绍 (5) 2.1 DS18B20概述 (5) 2.1.1 DS18B20封装形式及引脚功能 (6) 2.1.2 DS18B20内部结构 (6) 2.1.3 DS18B20供电方式 (9) 2.1.4 DS18B20的测温原理 (10) 2.1.5 DS18B20的ROM命令 (11) 2.2 AT89C52概述 (13) 2.2.1单片机AT89C52介绍 (13) 2.2.2功能特性概述 (13) 3 系统硬件设计 (13) 3.1 单片机最小系统的设计 (13) 3.2 温度采集电路的设计 (14) 3.3 LED显示报警电路的设计 (15) 4 系统软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 4.1 流程图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 4.2 温度报警器程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 4.3 总电路图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 19 5总结 (20)
摘要 随着时代的进步和发展，温度的测试已经影响到我们的生活、工作、科研、各个领域，已经成为了一种非常重要的事情，因此设计一个温度测试的系统势在必行。 本文主要介绍了一个基于AT89C52单片机的数字温度报警器系统。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温度的采集和报警，并可以根据需要任意上下限报警温度，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，也可以当做温度处理模块潜入其他系统中，作为其他主系统的辅助扩展。DS18B20与AT89C52结合实现最简温度报警系统，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；AT89C52;DS18B20; 1 引言 1.1课题背景 温度是工业对象中主要的被控参数之一，如冶金、机械、食品、化工各类工业生产中，广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等，对工件的温度处理要求严格控制。随着科学技术的发展，要求温度测量的范围向深度和广度发展，以满足工业生产和科学技术的要求。 基于AT89C51单片机提高了系统的可移植性、扩展性，利于现代测控、自动化、电气技术等专业实训要求。以单片机为核心设计的温度报警器，具有安全可靠、操作简单方便、智能控制等优点。 温度对于工业生产如此重要，由此推进了温度传感器的发展。温度传感器主要经过了三个发展阶段[1]： （1）模拟集成温度传感器。该传感器是采用硅半导体集成工艺制成，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。此种传感器具有功能单一(仅测量温度)、
基于单片机的智能温度传感器的毕业设计 1.1设计目的 我国是一个农业大国，粮食是一个国家生存的根本，为了防备战争、灾害及各种突发事件的发生，粮食的安全储藏具有重要的意义。目前，我国各地区的各种大型粮库都还存在着程度不同的粮食储存变质问题，而影响粮食储藏的主要参数又是温度。根据国家粮食保护法规定，必须定期抽样检查粮库各点的粮食温度，以便及时采取相应的措施，防止粮食的变质。过去粮食温度的检测是靠人工手测进行，不但测试速度慢、测试精度低，而且人员劳动强度非常大。随着计算机和信息技术的发展，计算机测量系统越来越多的场合得到了广泛应用。传统的人工查看粮温的方法，已逐步被电子检温设备所取代，小的储粮设备一般采用小型测温仪检测粮温，大中型储粮设备已逐步配备微机测温系统。前一种方式多数采用由拨动手动开关逐点查看粮温的方法，有些也采用自动巡检方式并配备小型打印机记录粮温数据。后一种方式则可在微机机房监测粮温情况，并能利用微机对粮温数据进行分析对比。保证粮库中储藏粮食的安全，一个十分重要的条件就是要求粮食储藏温度保持在18℃~20℃之间。对于出现不正常升温或降温，要求能够迅速的测量并且报警使工作人员可以马上采取措施降温或升温。本设计采用的DS18B20是美国DALLAS公司生产的智能温度传感器。可以通过程序设定9~12位的分辨率，测量温度围为-55℃~+125℃，在-10℃~+85℃围精度为士0.5℃，DS18B20支持“一线总线”接口，用一根线对信号进行双向传输，具有接口简单容易
扩展等优点，适用于单主机、多从机构成的系统。DS18B20测量的现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，提高了系统的抗干扰性，适合各种恶劣环境的现场温度测量。DS18B20支持3V~ 5.5V的电压围。分辨率、报警温度可设定存储在DS18B20的E2PROM中，掉电后依然保存。 1.2 设计容 （1）一线总线制单片机中的应用。 （2）点阵式液晶显示器的使用。 （3）高级语言对单片机编程技术。 1.3 设计要求 （1）检测8个温度点数。 （2）精度要求正负0.5摄氏度 （3）体积在200*100毫米。 （4）数据传输约一公里左右。 （5）采用LCD显示。 1.4 关于一线总线DS18B20的简介 DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比，他能够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。可以分别在93.75 ms和750 ms完成9位和12位的数字量，并且从DS18B20读出的
温度传感器工作原理 1.引脚★ ●GND接地。 ●DQ为数字信号输入\输出端。 ●VDD为外接电源输入端（在寄生电源接线方式时接地） 2.与单片机的连接方式★ 单线数字温度传感器DS18B20与单片机连接电路非常简单，引脚1接地（GND），引脚3（VCC）接电源+5V，引脚2（DQ）接单片机输入\输出一个端口，电压+5V和信号线（DQ）之间接有一个4.7k的电阻。 由于每片DS18B20含有唯一的串行数据口，所以在一条总线上可以挂接多个DS18B20芯片。 外部供电方式单点测温电路如图★ 外部供电方式多点测温电路如图★ 3.DS18B20的性能特点 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位的数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下： ●独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信。 ●多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现多点组网功能。 ●不需要外部器件。 ●在寄生电源方式下可由数据线供电，电压围为3.0~5.5V。 ●零待机功耗。
●温度以9~12位数字量读出 ●用户可定义的非易失性温度报警设置。 ●报警搜索命令识别并标识超过程序限定温度（温度报警条件）的器件。 ●负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，只是不能正常工作。 4.部结构 .DS18B20采用3脚PR—35封装或8脚SOIC封装，其部结构框图★ 64位ＲＯＭ的位结构如图★◆。开始８位是产品类型的编号；接着是每个器件的唯一序号，共有４８位；最后８位是前面５６位的ＣＲＣ检验码，这也是多个DS18B20可以采用单线进行通信的原因。非易失性温度报警触发器ＴＨ和ＴＬ，可通过软件写入用户报警上下限数据。 MSB LSB MSB LSB MSB LSB DS18B20温度传感器的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E2PROM。 高速暂存RAM的结构为9字节的存储器，结构如图★。前2字节包含测得的温度信息。第3和4字节是TH和TL的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第5字节为配置寄存器，其容用于确定温度值的数字转换分辨率，DS18B20工作时按此寄存器中的分辨率将温度转化为相应精度的数值。该字节各位的定义如图★，其中，低5位一直为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；R0和R1决定温度转化的精度位数，即用来设置分辨率，其定义方法见表★ 高速暂存RAM的第6、7、8字节保留未用，表现为全逻辑1。第9字节是前面所有8
。 目录 摘要 (1) 1单片机简介 (1) 2基于单片机和温度传感器设计数字温度计的发展现状 (1) 3基于单片机的温度传感器设计数字温度计的技术现状 (2) 4选择的意义 (3) 第一部分 单片机的温度计设计制作准备 | 1电路介绍 (4) 2制作所需电子元件及其功能介绍 (4) 3制作焊接要求及注意事项 (5) 4安装完成调试说明及其使用说明 (7) 第二部分 单片机的温度计设计各个部分工作及其相关性能介绍 1 温度计的总体设计 (8) 总体论述 (8) 、 设计思路 (9) 2 硬件说明 (10) 测量输入模块 (10) 传感器选择 (10) DS18B20的介绍 (11) 键盘输入模块 (12) 显示模块 (13) 报警模块 (13) # 低功耗设计 (16) 设计思
路 (16) 20C51的低功耗措施 (17) 3软件和功能说明 (18) 数据的读取 (19) DS18B20的软件设计 (19) 第三部分 设计制作心得体会 (21) … 参考文献 (22) 附表 附表1---电路图 附表2---单片机控制程序 摘要 单片机简介 ， 单片机全称为单片微型计算机。单片机发展始于70年代，经过30多年的发展，由于其具有高集成度、低功耗、工作电压范围宽、价格便宜、使用方便等诸多优点而在广泛使用。到目前为止将单片机发展阶段分为三个阶段，分别为初级阶段、高性能阶段、以及高位单片机的推出。通常单片机内部含有中央处理部件（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM、EPROM、Flash ROM）、定时器、计数器和各种输入输出接口等。目前8位单片机是目前品种最丰富、应用最广泛的单片机。今天我所使用的就其中比较典型的一种8位单片机AT89C51。
嵌入式系统原理与应用 课程设计 —基于ARM9的温度传感器 学号：2012180401** 班级：**************1班 姓名：李* 指导教师：邱*
课程设计任务书 班级: ************* 姓名：***** 设计周数: 1 学分: 2 指导教师: 邱选兵 设计题目: 基于ARM9的温度传感器 设计目的及要求: 目的： 1.熟悉手工焊锡的常用工具的使用及其维护与修理。 2.基本掌握手工电烙铁的焊接技术，能够独立的完成简单电子产品的安装与焊 接。熟悉电子产品的安装工艺的生产流程。 3.熟悉印制电路板设计的步骤和方法，熟悉手工制作印制电板的工艺流程，能 够根据电路原理图，元器件实物设计并制作印制电路板。 4.熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围，能查阅有关的 电子器件图书。 5.能够正确识别和选用常用的电子器件，并且能够熟练使用普通万用表和数字 万用表。 6.掌握和运用单片机的基本内部结构、功能部件、接口技术以及应用技术。 7.各种外围器件和传感器的应用； 8.了解电子产品的焊接、调试与维修方法。 要求： 1.学生都掌握、单片机的内部结构、功能部件，接口技术等技能； 2.根据题目进行调研，确定实施方案，购买元件，并绘制原理图，焊接电路板， 调试程序； 3.焊接和写汇编程序及调试，提交课程设计系统（包括硬件和软件）；. 4.完成课程设计报告 设计内容和方法:使用温度传感器PT1000，直接感应外部的温度变化。使用恒流源电路，保证通过PT1000的电流相等，根据PT1000的工作原理与对应关系，得到温度与电阻的关系，将得到的电压放大20倍。结合ARM9与LCD，将得到的参量显示在液晶屏上。
电子系统综合设计报告姓名： 学号： 专业： 日期：2011-4-13 南京理工大学紫金学院电光系
摘要 本次课程设计目的是设计一个简易温度控制仪，可以在四联数码管上显示测得的温度。主要分四部份电路：OP07放大电路，AD转换电路，单片机部分电路，数码管显示电路。设计文氏电桥电路，得到温度与电压的关系，通过控制电阻值改变温度。利用单片机将现在温度与预设温度进行比较，将比较结果在LED数码管上显示，同时实现现在温度与预设温度之间的切换。 关键词放大电路转换电路控制电路显示 目录 1 引言 (3) 1．1 系统设计 (3) 1.1.1 设计思路 (3) 1.1.2 总体方案设计 (3) 2 单元模块设计 (4) 2.1 各单元模块功能介绍及电路设计 (4) 2.1.1 温度传感器电路的设计 (4) 2.1.2 信号调理电路的设计 (4) 2.1.3 A/D采集电路的设计 (4) 2.1.4 单片机电路 (4) 2.1.5 键盘及显示电路的设计 (4) 2.1.6 输出控制电路的设计 (5) 2.2元器件的选择 (5) 2.3特殊器件的介绍 (5) 2.3.1 OP07A (5) 2.3.2 ADC0809 (6) 2.3.3 ULN2003 (7) 2.3.4 四联数码管（共阴） (7) 2.4各单元模块的联接 (8) 3.1开发工具及设计平台 (9) 3.1.1 Proteus特点 (9) 3.1.2 Keil特点 (9) 3.1.3 部分按键 (10) 4 系统测试 (14) 5 小结和体会 (16) 6 参考文献 (17)
1 引言 电子系统设计要求注重可行性、性能、可靠性、成本、功耗、使用方便和易维护性等。总体方案的设计与选择：由技术指标将系统功能分解为:若干子系统，形成若干单元功能模块。单元电路的设计与选择：尽量采用熟悉的电路，注重开发利用新电路、新器件。要求电路简单，工作可靠，经济实用。 1．1 系统设计 1.1.1 设计思路 本次实验基于P89L51RD2FN的温控仪设计采用Pt100温度传感器。 1.1.2 总体方案设计 设计要求 1.采用Pt100温度传感器，测温范围 -20℃ --100℃； 2.系统可设定温度值； 3.设定温度值与测量温度值可实时显示； 4.控温精度：±0.5℃。
基于单片机的温度传感器课程设计报告 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，其中温度传感器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。 本设计所介绍的温度传感器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，该设计控制器使用单片机STC89S52，测温传感器使用DS18B20，用LCD实现温度显示,能准确达到以上要求。 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温度传感器。 关键词：单片机，数字控制，温度传感器 1. 温度传感器设计内容 1.1传感器三个发展阶段 一是模拟集成温度传感器。该传感器是采用硅半导体集成工艺制成，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。此种传感器具有功能单一(仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等特点，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，且外围电路简单。它是目前在国内外应用最为普遍的一种集成传感器，典型产品有AD590、AD592、TMP17、LM135等。 二是模拟集成温度控制器。模拟集成温度控制器主要包括温控开关、可编程温度控制器，典型产品有LM56、AD22105和MAX6509。某些增强型集成温度控制器(例如TC652/653)中还包含了A/D转换器以及固化好的程序，这与智能温度传感器有某些相似之处。但它自成系统，工作时并不受微处理器的控制，这是二者的主要区别。 三是智能温度传感器。智能温度传感器内部都包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器(CPU)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。智能温度传感器
1 系统总体设计 1.1 系统总体设计方案 设计框图如下所示： 图1-1系统框图 1.2 单元电路方案的论证与选择 硬件电路的设计是整个实验的关键部分，我们在设计中主要考虑了这几个方面：电路简单易懂，较好的体现物理思想；可行性好，操作方便。在设计过程中有的电路有多种备选方案，我们综合各种因素做出了如下选择。 1.2.1 温度信号采集电路的论证与选择 采用温度传感器DS18B20 美国DALLAS 公司的产品可编程单总线数字式温度传感器DS18B20可实现室内温度信号的采集，有很多优点：如直接输出数字信号，故省去了后继的信号放大及模数转换部分，外围电路简单，成本低;单总线接口，只有一根信号线作为单总线与CPU 连接，且每一只都有自己唯一的64位系列号存储在其内部的ROM 存储器中，故在一根信号线上可以挂接多个DS18820,便于多点测量且易于扩展。 DS18B20的测温范围较大，集成度较高，但需要串口来模拟其时序才能使用，故选用此方案。 1.2.2 DS18B20单线智能温度传感器的工作原理 DS18B20温度传感器是美国DALLAS 半导体公司最近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。 1.2.3 DS18B20单线智能温度传感器的性能特点 ①采用单总线专用技术，既可通过串行口线，也可通过其它I/O 口线与微机接口，无须经过其它变换电路，直接输出被测温度值（9位二进制数，含符号位）； ②测温范围为-55℃— +125℃，测量分辨率为0.0625℃； ③内含64位经过激光修正的只读存储器ROM ； ④适配各种单片机或系统机； 计算机控制 温 度 信 号 采 集 电 路 温度控制接口电路 继电器控制 与加热电路 继电器控制 与降温电路
智能温度测量仪课程设计
Pt100温度传感器 温度传感器从使用的角度大致可分为接触式和非接触式两大类，前者是让温度传感器直接与待测物体接触，而后者是使温度传感器与待测物体离开一定的距离，检测从待测物体放射出的红外线，达到测温的目的。在接触式和非接触式两大类温度传感器中，相比运用多的是接触式传感器，非接触式传感器一般在比较特殊的场合才使用，目前得到广泛使用的接触式温度传感器主要有热电式传感器，其中将温度变化转换为电阻变化的称为热电阻传感器，将温度变化转换为热电势变化的称为热电偶传感器。 热电阻传感器可分为金属热电阻式和半导体热电阻式两大类，前者简称热电阻，后者简称热敏电阻。常用的热电阻材料有铂、铜、镍、铁等，它具有高温度系数、高电阻率、化学、物理性能稳定、良好的线性输出特性等，常用的热电阻如PT100、PT1000等。近年来各半导体厂商陆续开发了数字式的温度传感器，如DALLAS公司DS18B20，MAXIM公司的MAX6576、MAX6577，ADI公司的AD7416等，这些芯片的显著优点是与单片机的接口简单，如DS18B20该温度传感器为单总线技术，MAXIM公司的2种温度传感器一个为频率输出，一个为周期输出，其本质均为数字输出，而ADI公司的AD7416的数字接口则为近年也比较流行的I2C总线，这些本身都带数字接口的温度传感器芯片给用户带来了极大的方便，但这类器件的最大缺点是测温的范围太窄，一般只有-55～+125℃，而且温度的测量精度都不高，好的才±0.5℃,一般有±2℃左右，因此在高精度的场合不太满足用户的需要。 热电偶是目前接触式测温中应用也十分广泛的热电式传感器，它具有结构简单、制造方便、测温范围宽、热惯性小、准确度高、输出信号便于远传等优点。常用的热电偶材料有铂铑-铂、铱铑-铱、镍铁-镍铜、铜-康铜等，各种不同材料的热电偶使用在不同的测温范围场合。热电偶的使用误差主要来自于分度误差、延伸导线误差、动态误差以及使用的仪表误差等。 非接触式温度传感器主要是被测物体通过热辐射能量来反映物体温度的高低，这种测温方法可避免与高温被测体接触，测温不破坏温度场，测温范围宽，精度高，反应速度快，既可测近距离小目标的温度，又可测远距离大面积目标的温度。目前运用受限的主要原因一是价格相对较贵，二是非接触式温度传感器的输出同样存在非线性的问题，而且其输出受与被测量物体的距离、环境温度等多种其它因素的影响。 本设计的要求是采用“PT100”热电阻，测温范围是-200~+600℃，精度0.5%，具体的型号选为WZP型铂电阻。 AT89C51单片机
简谈温度传感器及研究进展 摘要：温度传感器是使用范围最广，数量最多的传感器，在日常生活，工业生产等领域都扮演着十分重要的角色。从17世纪温度传感器首次应用以来，依次诞生了接触式温度传感器，非接触式温度传感器，集成温度传感器。近年来在智能温度传感器在半导体技术，材料技术等新技术的支持下，温度传感器发展迅速。由于智能温度传感器的软件和硬件的合理配合既可以大大增强传感器的功能、提高传感器的精度，又可以使温度传感器的结构更为简单和紧凑，使用更加方便，因此智能温度传感器是当今的一个研究热点。微处理器的引入，使得温度信号的采集，记忆，存储，综合，处理与控制一体化，使温度传感器向智能化方向发展。关键词：温度传感器；智能温度传感器；接触式温度传感器 中图分类号：TP212.1 文献标识码：A Abstract:temperature transducer is used most widely, the largest number of sensors, in daily life, such as industrial production field plays a very important role.Since the 17th century temperature sensor for the first time application, was born in turn contact temperature sensor, non-contact temperature sensor, integrated temperature sensor.Intelligent temperature sensor in recent years in semiconductor technology, materials technology, under the support of new technologies such as the temperature sensor is developing rapidly.Due to the software and hardware of the intelligent temperature sensor reasonable matching can greatly enhance the function of the sensor, improve the precision of the sensor, and can make the temperature sensor has simple and compact structure, use more convenient, thus intelligent temperature sensor is a hot spot nowadays.The introduction of the microprocessor, which makes the temperature signal collection, memory, storage, comprehensive, processing and control integration, make the temperature sensor to the intelligent direction. Key words：temperature transducer; Smart temperature sensor; Contact temperature sensors 前言：温度作为国际单位制的七个基本量之一，测量温度的传感器的各种各样，温度传感器是温度测量仪表的核心部分，十分重要。据统计，温度传感器是使用范围最广，数量最多的传感器。简而言之，温度传感器（temperature transducer）就是是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。在半导体技术的支持下，本世纪相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。在材料技术的支持下，陶瓷，有机，纳米等新材料用于温度传感器中可以使温度的测量和控制更加科学和精确。由于智能温度传感器的软件和硬件的合理配合既可以大大增强传感器的功能、提高传感器的精度，又可以使温度传感器的结构更为简单和紧凑，使用更加方便，因此智能温度传感器是当今的一个研究热点。微处理器的引入，使得温度信号的采集，记忆，存储，综合，处理与控制一体化，使温度传感器向智能化方向发展。
电子系统综合设计报告 ： 学号： 专业： 日期：2011-4-13
理工大学紫金学院电光系
摘要 本次课程设计目的是设计一个简易温度控制仪，可以在四联数码管上显示测得的温度。主要分四部份电路：OP07放大电路，AD转换电路，单片机部分电路，数码管显示电路。设计文氏电桥电路，得到温度与电压的关系，通过控制电阻值改变温度。利用单片机将现在温度与预设温度进行比较，将比较结果在LED 数码管上显示，同时实现现在温度与预设温度之间的切换。 关键词放大电路转换电路控制电路显示
目录 1 引言 (4) 1．1 系统设计 (4) 1.1.1 设计思路 (4) 1.1.2 总体方案设计 (4) 2 单元模块设计 (5) 2.1 各单元模块功能介绍及电路设计 (5) 2.1.1 温度传感器电路的设计 (5) 2.1.2 信号调理电路的设计 (5) 2.1.3 A/D采集电路的设计 (5) 2.1.4 单片机电路 (6) 2.1.5 键盘及显示电路的设计 (6) 2.1.6 输出控制电路的设计 (6) 2.2元器件的选择 (6) 2.3特殊器件的介绍 (7) 2.3.1 OP07A (7) 2.3.2 ADC0809 (7) 2.3.3 ULN2003 (9) 2.3.4 四联数码管（共阴） (9) 2.4各单元模块的联接 (10)
3.1开发工具及设计平台 (11) 3.1.1 Proteus特点 (11) 3.1.2 Keil特点 (11) 3.1.3 部分按键 (12) 4 系统测试 (16) 5 小结和体会 (19) 6 参考文献 (20)
智 能 温 度 测 量 仪 课 程 设 计 报 告专业： 班级： 姓名： 学号： 指导教师：
----智能温度测量仪 摘要：本文主要介绍了智能温度测量仪的设计，包括硬件和软件的设计。先对该测量仪进行概括性介绍，然后介绍该测量仪在硬件设计上的主要器件：“Pt100热电阻”、AT89C51单片机和LCD显示器以及描述测量仪的总体结构原理。在本设计中，是以铂电阻PT100作为温度传感器，采用恒流测温的方法，通过单片机进行控制，用放大器、A/D转换器进行温度信号的采集。总体来说，该设计是切实可行的。 关键词：温度；Pt100热电阻；AT89C51单片机；LCD显示器。 引言：温度是日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域最常遇到的一个物理量，也是工业控制中主要的被控参数之一。对温度的测量与控制在现代工业中也是运用的越来越广泛。而传感器主要用于测量和控制系统，它的性能好坏直接影响系统的性能。因此，不仅必须掌握各类传感器的结构、原理及其性能指标，还必须懂得传感器经过适当的接口电路调整才能满足信号的处理、显示和控制的要求，而且只有通过对传感器应用实例的原理和智能传感器实例的分析了解，才能将传感器和信息通信与信息处理结合起来，适应传感器的生产、研制、开发和应用。另一方面，传感器的被测信号来自于各个应用领域，每个领域都为了改革生产力、提高工效和时效，各自都在开发研制适合应用的传感器，于是种类繁多的新型传感器及传感器系统不断涌现。 温度传感器是其中重要的一类传器。其发展速度之快，以及其应用之广。并且还有很大潜力为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。 本文利用单片机结合温度传感器技术而开发设计了这一温度测量系统。文中将传感器理论与单片机实际应用有机结合，详细地讲述了利用热电阻作为温度传感器来测量实时的温度，以及实现热电转换的原理过程。 本设计系统包括温度传感器，信号放大电路，A/D转换模块，数据处理与控
集成温度传感器AD590及其应用[ 标题:集成温度传感器AD590及其应用 htkj 等级:超级版主文章:199 积分:2698 门派:无门无派 注册:2005年...集成温度传感器AD590及其应用集成温度传感器AD590及其应用点击浏览该文件 温度传感器，使用范围广，数量多，居各种传感器之首。温度传感器的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），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。 3.智能温度传感器。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式想数字式、集成化向智能化及网络化的方向发展。 温度传感器的分类 温度传感器按传感器与被测介质的接触方式可分为两大类：一类是接触式温度传感器，一类是非接触式温度传感器。 接触式温度传感器的测温元件与被测对象要有良好的热接触，通过热传导及对流原理达到热平衡，这是的示值即为被测对象的温度。这种测温方法精度比较高，并可测量物体内部的温度分布。但对于运动的、热容量比较小的及对感温元件有腐蚀作用的对象，这种方法将会产生很大的误差。 非接触测温的测温元件与被测对象互不接触。常用的是辐射热交换原理。此种测稳方法的主要特点是可测量运动状态的小目标及热容量小或变化迅速的对象，也可测量温度场的温度分布，但受环境的影响比较大。 温度传感器的发展 1.传统的分立式温度传感器——热电偶传感器 热电偶传感器是工业测量中应用最广泛的一种温度传感器，它与被测对象直接接触，不受中间介质的影响，具有较高的精度；测量范围广，可从-50~1600℃进行连续测量,特殊的热电偶如金铁——镍铬，最低可测到-269℃，钨——铼最高可达2800℃。 2.模拟集成温度传感器 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。模拟集成温度传感器是在20世纪80年代问世的，它将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出等功能。 模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一（仅测量温度）、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。 2．1光纤传感器 光纤式测温原理
成绩评定 检测与转换技术 课程设计 题目温度传感器设计 院系电子工程学院 专业电子信息工程技术 姓名疯狂的大驴子 年级 xxxxxxx 指导教师 xxxxx 2014年 12 月
目录 1. 设计任务与要求 (3) 2. 设计目的 (3) 3. 设计方案 (4) 4. 设计框图 (4) 5. 工作原理 (5) 6. 设计总结 (8) 参考文献 (9)
1、设计任务与要求 设计要求: (1)、温度低于或超出设定温度范围时发出报警。 (2)、温度值可在数码管上实时数字显示。 (3)、报警温度可以由人工自由设定。 设计任务： (1)、在学完了《电子设计与制作》课程的基本理论，基本知识后，能够综合运用所学理论知识、拓宽知识面，系统地进行电子电路的工程实践训练，锻炼动手能力，培养工程师的基本技能，提高分析问题和解决问题的能力。 (2)、熟悉集成电路的引脚安排，掌握各芯片的逻辑功能及使用方法了解面包板结构及其接线方法，了解数字钟的组成及工作原理 (3)、培养独立思考、独立准备资料、独立设计规定功能的数字系统的能力。 (4)、培养书写综合设计实验报告的能力 2、设计目的 在科技日新月异的今天，传感器技术已经日益成熟和普及，其中，温度传感器的应用尤其广泛，工业方面，航天方面，化工方面，农业方面等等。当然，温度传感器的应用不仅仅在这些方面，在日常生活中也是随处可见，例如，在很多产品中会设置温度传感器，用于防止电器过热导致电线短路等。从这些方面可以看出来温度传感器是多么的重要，在本次课题设计中，通过对温度传感器资料的搜集和整理，在积累知识的同时，锻炼自身搜集信息的能力，在设计并完成课题的过程中，希望能从中积累更多的经验，不论是失败的经验还是成功的经验，同时还能进一步学会和搭档团队协作，提高团队协作的能力，希望这本次设计中能细心，耐心，一次成功。
- - /2011.09/ 基于单片机、温度传感器的温度智能 控制系统的设计 西安工程大学电信学院刘晓春 【摘要】在温度检测系统中,感应温度部分的元件是一般是金属热电阻、热电偶或者PN结,但这些测温元件所要配的测量电路较为复杂。感应出来的信号是模拟量,需要经采样保持电路后再进行A/D转换。才能送入单片机进行处理,但是由于这样的电路硬件复杂、精度不高、易受外界干扰。本文采用DS18B20温度传感器,它是一种可编程的温度传感器,内部集成了A/D转换电路,可与单片机直接连接,使单片机外围电路简单,比传统的温度测量精度高,应用场合广。 【关键词】单片机(89C51;自动控制;温度传感器(DS18B20;信号 引言 水温测量模块用于测量器皿中水的温度。系统需要利用测温传感器检测出水的实时温度,是控制模块做出正确的反应, 控制水的温度,对于测温传感器本文选择DS18B20单总线可编程温度传感器,来实现对温度的采集和转换,大大简化了电路的复杂度。控制器部分本文采用51系列的 89C51作为系统的控制器。单片机算术运算功能强,软件编程灵活,自由度大, 可用软件编程实现各种算法,并且具有功耗低,体积小,技术成熟,成本低廉等有点,使其在各个领域应用广泛。 1.系统的总体结构
系统总体结构分为:DS18B20模块, 显示模块,继电器模块,键盘输入模块, DS18B20可以被编程,所以箭头是双向的,89C51首先写入命令给DS18B20,然后 DS18B20开始转换数据,转换后通过89C51来处理数据。数据处理后的结果就显示到 数码管上,模块如图1所示。 本系统的执行方法是循环查询执行的,键盘扫描也是用循环查询的办法,由于本系统对实时性要求不是很高,所以没有用到中断方式来处理,系统模块如图2所示。 2.温度处理模块 2.1 温度传感器DS18B20 DS18B20与单片机的连接电路简单, 如图5,与单片机的数据通信采用串行通信已完成其对温度信息的采集与转换。 DSl8B20的外观及引脚如图4,有3个引脚。VDD接电源,电压范围为 3.0v~5.5V, 它的供电方式有2种,一个是通过数据线供电,一个是加外电源。GND为接地线。 DQ为数据线,通过小电阻与单片机连接, 进行数据通讯。数据可输入亦可输出。 2.2 温度转换算法及分析 因为DS18B20的温度存储单元中的代码不是实际的摄氏温度值,所以读出的数据要进行转换处理,因为精度是0.0625, 所以我们只需要将其转换成十进制再乘 0.0625便可得到温度值。由于它可以测负温度,所以再进行换算时首先要判断是正温度还是负温度,存储单元的高五位的值决定了温度的正负,若全为1则是负温度反之则为正温度。低4位存放的是温度的小数部分,本设计采用精度为0.1℃,所以处理时将低四位乘0.0625后进行小数舍入保