信息工程学院课程设计报告书题目: 基于铂电阻的数字温度计的设计
专业：电气工程及其自动化
班级：
学号：
学生姓名：
指导教师：
2010 年 9 月20 日
信息工程学院课程设计任务书
年月日
信息工程学院课程设计成绩评定表
摘要
温度计量是计量学的一个重要分支，它在国民经济各领域中占有重要的地位。人们的日常生活、工农业生产和科学实验等许多方面都与温度测量有着十分密切的关系。1871年，西门子(Sir william Siemens)发现了铂电阻测温原理，制造出第一支铂电阻温度计。1887年，卡伦德(Hugh Callendar)改进了铂电阻温度计的工艺和研制测温电桥并得到了著名的卡伦德公式。之后，铂电阻温度计成为国际温标的标准仪器，并一直沿用至今。
金属热电阻是一种广泛应用的温度传感器。它以测量精确，线性好，重复性好，测量范围大，体积小等的点被用在很多场合，其中铂电阻传感器被定为测温的基准。金属热电阻特别是铜、铁等热电阻的大量使用，将给使用者在传感器的标定造成重复性的麻烦。因为传感器的标定既复杂又要求苛刻，且成本较高。为了解决这个问题我采用了一种方便的以精密铂电阻为标准传感器的金属热电阻的来作为温度传感器。
本文采用atmega16单片机作为处理的核心部分；用pt100作为温度传感器，由于atmega16单片机自带有A/D转换功能，把采集到的温度经放大后直接送到atmega16单片机，经过atmega16单片机处理后送到显示器，显示器将显示采集的温度，这样就能够达到题目的要求，而且其准确性也较高。
关键字：atmega16单片机，pt100温度传感器，数码显示，protues
Abstract
Temperature metrology, a major branch of metrology, plays an important role in every field of national economy . For example, people's daily life, industrial and agricultural production,scientific experiments and many other aspects are all connected closely to the temperature metrology. In 1871, Sir william Siemens discovered the principle of temperature measurement of platinum resistor and created the first platinum resistance thermometer in the world. , The platinum resistance thermometer technics was improved by Hugh Callendar in 1887 . At the same time he developed bridge for measuring temperature and made out the famous Callendar's formula. From then on Callendar's thermometer has been used as a standard instrument to international temperature scale. Metal heat resistance was widely used as temperature pickup in many situations for its precision measurement, good linearity and repetitiveness, great measuring range and minute extension. Callendar's
thermometer is a standard among them. Too much metal heat resistance used especially copper ,iron etc.will cause repetitive problems in demarcating the sensors. Considering its complexity, strictness and high costs, I use a convient metal heat resistance as temperature pickup,which has a precise platinum resistance as its standard sensor.
In this theory, I use atmega16 as function center and pt100 as temperature pickup. As atmega16 itself has A/D transforming function, I can send it the gathered temperature directly, then atmega16 will deal with the temperature and present it on the monitor. In this way, I can fulfill this issue, and it is more accurate
Key words: Atmega16, pt100 temperature pickup, Digital display, protues
目录
1 绪言 (1)
1.1课题背景 (1)
1.2国内外研究的发展及现状 (1)
1.2.1温度传感器的的概述及发展现状 (1)
1.2.2传感器检测技术概述及发展现状 (3)
1.2.3数据采集技术概述及发展现状 (4)
1.3 本课题研究的内容 (4)
2总体设计方案 (5)
2.1 提出总体设计方案 (5)
2.2总体设计方案论证 (5)
3 测量电路理论基础 (7)
3.1 铂电阻的选取 (7)
3.1.1铂电阻的特点 (7)
3.1.2铂电阻的结构和性能 (8)
3.2铂电阻温度的测量方法 (9)
3.2.1电桥测量方法 (9)
3.3放大电路设计 (11)
3.4系统测温电路图 (12)
4 单片机硬件电路设计 (12)
4.1Atmega16单片机介绍 (12)
4.2 ATmega16产品特性 (13)
4.3 ATmega16 引脚功能 (15)
4.4 ATmega16 内核介绍 (16)
4.5 Atmega16单片机系统电路图 (16)
5 温度显示电路理论及设计 (16)
总结 (22)
参考文献 (23)
1 绪言
1.1课题背景
二十一世纪是人类全面进入信息电子化的时代，随着人类探知领域和空间的拓展，使得人们需要获得的电子信息种类日益增加，需要信息传递的速度加快，信息处理能力增强，因此要求与此相对应的信息采集技术——传感技术必须跟上信息化发展的需要。它是人类探知自然界信息的触觉，为人们认识和控制相应的对象提供条件和依据。作为现代信息技术的三大核心技术之一的传感技术，将是二十一世纪世界各国在高新技术发展方面争夺韵一个重要领域。
在信息化社会，几乎没有任何一种技术的发展和应用能够离得开传感器和信号探测技术的支持。生活在信息时代的人们，绝大部分的日常生活与信息资源的开发、采集、传送和处理都息息相关。传感器技术是一项当今世界令人瞩目的迅猛发展起来的高技术之一，也是当代科学技术发展的一个重要标志。可以说传感器是新技术革命和信息社会的重要技术基础，是现代科技的开路先锋，它与通讯技术、计算机技术构成信息产业的三大支柱之一。传感器技术是测量技术、半导体技术、计算机技术、信息处理技术、微电子学、声学、精密机械、材料科学等众多科学相互交叉的综合性高新科技技术密集型前沿技术之一，广泛应用于航天、航空、国防科研、信息产业、机械、电力、能源、交通、冶金、石油、建筑、邮电、生物、医学、环境保护、灾害预测预防、农业、机器人、家电等各个领域，可以说几乎渗透到人类活动的各个领域。
温度是一个和人们生活环境有着密切关系的物理量，也是一种在生产、科研、生活中需要测量和控制的重要物理量，是国际单位制七个基本量之一。其测量控制一般应用各式各样形态的温度传感器。我国广泛应用于气象、环保、纺织、生化等行业德各个方面，另外农业、食品、木材、煤炭等对温度传感器的需求也在不断增加。金属铂的电阻值随温度变化而变化基本成线形关系，并且具有很好的重现性和稳定性，测量精度高，是目前公认制造热电阻的最好材料。利用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器，铂电阻温度传感器精度高，稳定性好，应用温度范围广，是中低温区(-200—650℃最常用的一种温度检测器，不仅广泛应用于工业测温及各种实验仪器仪表等领域，而且被制成各种标准温度计(涵盖国家和世界基准温度)供计量和校准使用。
1.2国内外研究的发展及现状
1.2.1温度传感器的的概述及发展现状
二十一世纪是人类全面进入信息电子化的时代，作为现代信息技术的三大核心技术之一
的传感技术，将是二十一世纪世界各国在高新技术发展方面争夺的一个重要领域，其水平高低是衡量一个国家科技发展水平的重要标志之二。传感器产业也是国内外公认的具有发展前途的高技术产业，它以其技术含量高、经济效益好、渗透能力强、市场前景广等特点为世人瞩目。八十年代以来，西方国家一直将此列为重点发展高新技术。改革开放二十多年来，我国建立了“传感技术国家重点实验室"、“微米／纳米国家重点实验室’’、“国家传感技术工程中心’’等研究开发基地；在“九五”国家重点科技攻关项目中，传感器技术研究取得了51个品种86个规格的新产品，2000年总产量超过13亿只，品种规格已有近6000种；同时全国已有1688家企事业单位从事传感器的研制、生产和应用，其中从事MEMS(微电子与微机械的结合)研制生产的已有50多家。目前全行业正在执行“十一五”计划，MEMS等5项新型传感器已列入研究开发的重点。2004年上半年，产品产销量继续增长，预计到“十一五”期末，敏感元器件与传感器年总产量可望达到20亿只，销售总额将达约120亿元，从而初步形成了电子制造业中的经济增长点。
传感器作为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。进入二十一世纪后，温度传感器正朝着高精度、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。同时多种高精度、高分辨力的温度传感器已在相继推出与研制。由美国DALLAS半导体公司新研制的DSl624型高分辨力智能温度传感器，能输出13位二进制数据，其分辨力高达0．03125℃，测温精度为正负0．2℃。转换时间分别仅为27us。．目前，国际上一些著名的IC厂家已开始研制单片测温系统，它是在芯片上集成一个系统或子系统，其集成度将高达108—109元件／片，这将给IC产业及IC应用带来划时代的进步。
近百年来，温度传感器的发展大致经历了以下三个阶段：1．传统的分立式温度传感器(含敏感元件)；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向数字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展。智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是在二十一世纪九十年代中期闯世的。它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术的结晶。目前，国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。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、随机存取存储器和只读存储器。智能温度传感器的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；并且它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的，其智能化程度也取决于软件的开发水平。进入二十一世纪后智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、‘开发基于传感器硬件和计算机平台、并通过软件开发而成的，利用软件可完成传感器的标定及校准，以实现最佳性能指标的虚拟传感器和包含数字传感器、网络接口和处理单元的网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展”
1.2.2传感器检测技术概述及发展现状
工业设备在制造过程及整机性能测试中离不开各种机械量和几何量，有些工业设备在运行中还要经常对多种物理量进行检测或监视，实际生产、生活和科学实验中还会遇到化学量、生物量(包括医学)，而所有这一切，从信号工程的角度来看，都需要通过传感器，将其转换成电信号(近代还可以转换成光信号)，而后再进行信号的传输、处理、存储、显示、控制从信息的角度看，这些信号连同声音和图象信息都是信息的源头，所以传感器和检测仪表、测量仪表是信息科学技术的三部分(信息获取、信息传输、信息处理)中的重要部分。
在现代工业设备中，传感器和检测仪表是不可或缺的一部分的理由，还可由以下两方面来看：传统的工业设备如在其上增加了必要的传感器，配备精密测量部件，则其功能和精度可以提高，便于用户操作和维护，安全等级也可以提高，设备可以增值；工业设备作为自动化系统的控制对象或作为自动化系统的一部分，必须能与自动化系统的三部分相兼容或提供接口，使之集成为一个有机的整体，无论是单机自动化或作为大型自动化装置的一部分，都使该工业设备的用途扩大。
综上所述，作为工业设备本身增加传感器和检测仪表、测量仪表或提供接口，是传统设备更新换代的必要条件。近年来，传感器正处于传统型向新型传感器转型的发展阶段。新型传感器的特点是微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它不仅促进了传统产业的改造，而且可导致建立新型工业，是二十一世纪新的经济增长点。微型化是建立在微电子机械系统(MEMS)技术基础上的，目前已成功应用在硅器件上形成硅压力传感器(如EJX
变送器)。微电子机械加工技术，包括微机械加工技术、表面微机械加工技术、LIGA技术(X 光深层光刻、微电铸和微复制技术)、激光微加工技术和徽型封装技术等。MEMS的发展，把传感器的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提高到了新的高度。传感器的检测仪表，在微电子技术基础上，内置微处理器，或把微传感器和微处理器及相关集成电路(运算放大器、A/D或D/A、存贮器、网络通讯接口电路)等封装在一起完成了数字化、智能化、网络化、系统化、网络化。目前主要是指采用多种现场总线和以太网(互联网)，这要按各行业的特点，选择其中的一种或多种，近年内最流行的有FF、Profibus、CAN、LonworkS、AS—imerbus、TCP／IP。除MEMS外，新型传感器的发展还有赖于新型敏感材料、敏感元件和纳米技术，如新一代光纤传感器、超导传感器、焦平面陈列红外探测器、生物传感器、纳米传感器、新型盆子传感器、微型陀螺、网络化传感器、智能传感器、模糊传感器、多功能传感器等。多传感器数据融合技术正在形成热点，它形成于20世纪80年代，它不同于一般信号处理，也不同于单个或多个传感器的监测和测量，而是对基于多个传感器测量结果基础上的更高层次的综合决策过程。有鉴于传感器技术的微型化、智能化程度提高，在信息获取基础上，多种功能进一步集成以至于融合，这是必然的趋势。多传感器数据融合技术也促进了传感器技术的发展。多传感器数据融合的定义概括为：把分布在不同位置的多个同类或不同类传感器所提供的局部数据资源加以综合，采用计算机技术对其进行分析，消除多传感器信息之间可能存在的冗余和矛盾，加以互补，降低其不确定性，获得对被测对象的一致性解释与描述，从而提
高系统决策、规划、反应的快速性和正确性，使系统获得更充分的信息。其信息融合在不同信息层次上出现，包括数据层融合、特征层融合、决策层融合。由于它比单一传感器信息有如下优点，即容错性、互补性、实时性、经济性，所以逐步推广应用。应用领域除军事外，还适用于自动化技术、机器人、海洋监视、地震观测、建筑、空中交通管制、医学诊断、遥感技术等方面。
1.2.3数据采集技术概述及发展现状
信息社会的发展，在很大程度上取决于信息与信号处理技术的先进性。数字信号处理技术的出现改变了信息与信号处理技术的整个面貌，而数据采集作为数字信号处理的必不可少的前期工作在整个数字系统中起到关键性、乃至决定性的作用，其应用已经深入到信号处理的各个领域中。数据采集技术(Data Acquisition)是信息科学的一个重要分支，它研究信息数据的采集、存贮、处理以及控制等作业。将被测对象的各种参量检测采集后，转换成数字信号送到计算机进行存储、分析和处理，这一过程称为“数据采集”。相应的系统称为数据采集系统。根据系统结构的不同，数据采集控制系统可分为集中式数据采集系统和分布式数据采集系统，前者的特点是现场进行数据采集、处理与控制，上位机与被测对象的位置较进，时实性强，适用于上位机与被测对象距离较短目标采集，速度要求较高的场合。后者对被测设备进行数据采集并转换成数字信号，经由现场总线上传至上位机，经上位机进行处理后，对现场设备进行控制，适用于对多个现场设备进行远程监控与维护的场合。数据采集系统的任务：采集传感器输出的模拟信号并转换成计算机能识别的数字信号，然后送入计算机，根据不同的需要由计算机进行相应的计算和处理，得出所需的数据。与此同时，将计算得到的数据进行显示或打印，以便实现对某些物理量的监视，其中一部分数据还将被生产过程中的计算机控制系统用来控制某些物理量。数据采集系统大多采用单片机作为微处理器，以此来测量各种参数的大小，并将测量值通过串口传输到上位机。采用这种设计，系统制造简单、成本低。本文就介绍了一种以MSP430单片机为核心的数据采集系统，Pt膜温度传感器的参数经过电路转换后成为可测量的参数，传给上位机完成Pt膜温度传感器性能参数的测量。
1.3 本课题研究的内容
（1）通过查阅国内外相关文献资料，了解数字温度计的发展历程，对数字温度计的现状，技术水平和发展趋势有一个初步的认识和了解；
（2）研究温度传感器的理论原理和发展应用；
（3）研究温度的采集过程，将微弱的模拟信号进行放大，及其通过atmega16单片机处理过后怎样将温度显示出来；
（4）研究由于温度与电阻值的非线性变换，采用怎样的校正电路进行校正。
2总体设计方案
2.1 提出总体设计方案
根据数字温度计题目的要求，提出以下几种方案：
方案一：
采用了最简单的方式，就是将传感器输出的信号，经过D/A 转换后直接显示。
方案二：
采用MAXIM 公司生产的DS18B20来采集温度，DS18B20是采用1—wire 总接口的数字温度计，测量温度范围为-55℃—+125℃，精度可达到0。0675
℃，最大转换时间为200ns 。这器件可用一根引与处理器相连，以串行方式将数据送到处理器，经处理器处理后直接显示。
方案三：采用pt100热电阻作为温度采集的传感器，把采集到的温度直接送到atmega16单片机，经过atmega16单片机处理后送到显示器，显示器将显示采集的温度，
2.2总体设计方案论证
四种方案的比较
（1）控制部分
方案二、三都采用了单片机作为控制，作为一种新型的微处理器，可以通过智能编程的方式，可以进行扩展，而且能够具有超温报警和自动控制功能。而方案一没有采用控制，直接把温度显示出来就完了。这样就只能完成对温度的显示。
（2）传感器部分
方案一、三的传感器可以选一样，可以选热敏电阻和其它的传感器，但我们这里选用了pt100。方案二采用的传感器是DS18B20，这种传感器虽然硬件简单，但是成本较高。所以
没有采用这种传感器。
（3）显示部分
方案一采用的是一种将十进制转换成七段码的ADC，可以采用ICL7106来将采集到的温度进行显示，这种方案很简单，但是它的可控性很差，只能进行显示。方案二、三都是采用了单片机在内部远算之后，才由显示部分显示出来。
在上面几种方案中，虽然它们各自有自已的优点，特别是第二种方案，它的硬件很简单，只要把程序写好，就能够运行了。可是为了将学的知识系统的组合起来，我选择第三种方案，此方案不仅用到了单片机，还用到了模电和数点知识。系统很容易进行扩展。
3 测量电路理论基础
3.1 铂电阻的选取
早在十九世纪末，人们就开始使用电阻法进行温度测量。1871年西门子(C ．w ．Simens)把铂丝绕在粘土上，然后再套上铁管构成电阻感温元件，作为测
温的工具。直到今天，铂电阻依旧是国际实用温标中的一种重要的内插仪器。它
的下限温度已经延伸到平衡氢三相点温度(13.81K)，并且人们还在努力把它的
上限点提高到银的凝固点(+961.93°C)或金的凝固点(+1064.43°C)，并用它来
替代精确度稍差的铂铹一铂标准热电偶。
3.1.1铂电阻的特点
任何物体的电阻都与温度有关，因此，都可以用它们来测量温度．但能满足实际要求的不多．因为实际温度测量元件不仅要求有较高的灵敏度而且要求有较高的稳定性和复现性，金属热电阻是最普遍的一种，其最大的特点是稳定性好，以铂电阻的精度最高．它不仅广泛用于工业测量，更重要的事它还能制成标准的和基准的温度计．铂热电阻的特点为：
（1）有较高的电阻一温度系数α，α表示为
1
1..dR
dR R dt R dt
α== （3.1） 式中，R 为热电阻的阻值，dR/dt 为热电阻的电阻值随温度的变化率．一般电阻温度系数与金属的纯度有关，金属愈纯则α值愈大，电阻与温度的关系并非线性关系，故多用温度R100和R0的电阻比值RIOO ／Ro 代表0°C一100°C之间的平均温度系数，如
?αpt=3.96×10-3[1/K]
?α
Cm =4.33×10-3[1/K] ?αNt =6.14×10-3[1/K]
（2）材料的电阻率大．这样可以是热电阻的体积做得更小，测温时的热惯性也小：另外电阻率较大时，可用较短较粗的金属丝制造R0值较大的热电阻体，从改善机械性能和稳定性．如在0°C时，则
ρpt =9.8×10-8[Ω.m ]
ρCm =1.6×10
-8[Ω.m ] ρNt =6.9×10-8[Ω.m ]
（3）已得到高纯材料，易提纯，复制性好，互换性好。
（4）满足对温度传感器的基本要求．如灵敏度大，线性好，复现性高，响应时间小，价格便宜，物理化学稳定等优点。
3.1.2铂电阻的结构和性能
铂电阻常用的有两种：杆式和囊式。杆式的上限温度很高可使其温度范围在
-183°C—630°C和O°C—1100°C，分别称为中温铂电阻和高温铂电阻。囊式铂电
阻的下限温度低，可使用于-263°C—+200°C，所以有称为低温铂电阻。而在工业上广泛应用的铜铂电阻的测温范围为-50°C—+100°C (线性较好的温度范用)。常见的铂热电阻是杆式铂电阻，它是由铂丝、绝缘架和保护套管组成。铂热电阻通常用直径为0.03～0.07±0.005毫米的铂丝单层绕制而成。铂丝的直径大小将直接影响铂电阻的强度和它的热惰性的大小，同时，由于铂是贵金属，也影响其成本。铂丝粗则强度好，热惰性大，成本就高。铂电阻应采用无应力结构，也就是说，铂丝受热膨胀或冷却时都不受支架的约束。因为金属的电阻与温度计的结构有关。金属中的应力状态会改变它的电阻～温度特性。此外，铂电阻一般是采用无感绕制的，要尽可能地减d 、电阻中的电感值。
热电阻的电阻值不仅和制造热电阻的材料和导线的物理形状有关同时也和温度有关系．即它不仅和p 、L 、S 有关还和温度有关。当不考虑温度的影响时，导体的电阻值R 可以用下面的关系式表示：
L
R S =ρ. （3.2） 式中ρ—电阻率（cm Ω.）
L —导线长度（cm ）
S —导线截面积（cm2）
当考虑温度的影响时，而导体材料的电阻率ρ随温度变化的关系为：
ρt=ρ0（1+αt ） （3.3）
式中ρt —导线材料在温度为t °C时的电阻率
ρ0—导线材料在温度为0°C时的电阻率
α—导体材料的电阻温度系数（Ω/°C）
当温度改变时，L 、S 可以近似看作不变，导体的电阻可表示为：
Rt=R0（1+αt ） （3.3）
式中Rt —导体材料在温度为t °C时的电阻值
R0—导线材料在温度为0°C时的电阻值
α—导体材料的电阻温度系数（Ω/°C）
在温度范围-200°C—0°C之间，铂热电阻的电阻与温度之间的关系为
Rt=R[1+At+Bt2+Ct3(t-100)] （3.4）在温度范围0°C—650°C之间，铂热电阻的电阻与温度之间的关系为
Rt=R0(1+At+Bt2) （3.5）A、B、C为温度系数，他们的值为
A=3.9687×10-3[1/°C]
B=-5.84×10-3[1/（°C）2]
C=-4.22×10-12[1/（°C）4]
3.2铂电阻温度的测量方法
铂电阻温度传感器是利用其电阻和温度成一定函数关系而制成的温度传感器,由于其测量准确度高、测量范围大、复现性和稳定性好等,被广泛用于中温(-200℃—650℃)范围的温度测量中。PT100是一种广泛应用的测温元件，在-50℃—600℃℃范围内具有其他任何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。由于铂电阻的电阻值与温度成非线性关系，所以需要进行非线性校正。校正分为模拟电路校正和微处理器数字化校正，模拟校正有很多现成的电路，其精度不高且易受温漂等干扰因素影响，数字化校正则需要在微处理系统中使用，将Pt电阻的电阻值和温度对应起来后存入EEPROM中，根据电路中实测的AD值以查表方式计算相应温度值。
3.2.1电桥测量方法
常用的Pt电阻接法有三线制和两线制，其中三线制接法的优点是将PT100的两侧相等的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。常用的采样电路有两种：一为桥式测温电路，一为恒流源式测温电路。其中图3.1为三线制桥式测温电路，图3.2为两线制桥式测温电路，图3.3为恒流源式测温电路。下面分别对桥式电路和恒流源式电路的原理在设计过程中应注意事项进行说明
（1）桥式测温电路桥式测温的典型应用电路如图所示（图3.1和图3.2均为桥式电路，分别画出来是为了说明两线制接法和三线制接法的区别）。
测温原理：电路采用TL431和电位器VR1调节产生4.096V的参考电源；采用R1、R2、VR2、Pt100构成测量电桥（其中R1＝R2，VR2为100Ω精密电阻），当Pt100的电阻值和VR2的电阻值不相等时，电桥输出一个mV级的压差信号，这个压差信号经过运放LM324放大后输出期望大小的电压信号，该信号可直接连AD转换芯片。差动放大电路中R3＝R4、 R5＝R6、放大倍
数＝R5/R3，运放采用单一5V供电。
设计及调试注意点：
①同幅度调整R1和R2的电阻值可以改变电桥输出的压差大小；
②改变R5/R3的比值即可改变电压信号的放大倍数，以便满足设计者对温度范围的要求
③放大电路必须接成负反馈方式，否则放大电路不能正常工作。
④ VR2也可为电位器，调节电位器阻值大小可以改变温度的零点设定，例如Pt100的零点温度为0℃，即0℃时电阻为100Ω，当电位器阻值调至109.885Ω时，温度的零点就被设定在了25℃。测量电位器的阻值时须在没有接入电路时调节，这是因为接入电路后测量的电阻值发生了改变。
⑤理论上，运放输出的电压为输入压差信号×放大倍数，但实际在电路工作时测量输出电压与输入压差信号并非这样的关系，压差信号比理论值小很多，实际输出信号为
4.096*(RPt100/(R1+RPt100)- RVR2/(R1+RVR2)) （3.6）
式中电阻值以电路工作时量取的为准。
⑥电桥的正电源必须接稳定的参考基准，因为如果直接VCC的话，当网压波动造成VCC 发生波动时，运放输出的信号也会发生改变，此时再到以VCC未发生波动时建立的温度-电阻表中去查表求值时就不正确了。
（2）恒流源式测温电路
恒流源式测温的典型应用电路如图3.3所示。
测温原理：通过运放U1A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U1B将该微弱压降信号放大（图中放大倍数为10），即输出期望的电压信号，该信号可直接连AD转换芯片。
根据虚地概念“工作于线性范围内的理想运放的两个输入端同电位”，运放U1A的“+”端和“-”端电位V+＝V-＝4.096V；假设运放U1A的输出脚1对地电压为Vo，根据虚断概念（0-V-）/R1+（Vo-V-）/RPt100＝0，因此电阻Pt100上的压降VPt100＝Vo-V-＝V-*RPt100/R1，因V-和R1均不变，因此图3.3虚线框内的电路等效为一个恒流源流过一个Pt100电阻，电流大小为V- /R1，Pt100上的压降仅和其自身变化的电阻值有关。
设计及调试注意点：
①电压基准源可以采用TL431按图3.1的电路产生可调的。
②等效恒流源输出的电流不能太大，以不超过1mA为准，以免电流大使得Pt100电阻自身发热造成测量温度不准确，试验证明，电流大于1.5mA将会有较明显的影响。
③运放采用单一5V供电，如果测量的温度波动比较大，将运放的供电改为±15V双电源供电会有较大改善。
④电阻R2、R3的电阻值取得足够大，以增大运放的U1B的输入阻抗。
⑤当然做恒流源还有很多方法，TL431的Datasheet上就有其作为恒流源的详细介绍。
图3.1 三线制接法桥式测温电路
图3.2两线制接法桥式测温电路
图3.3恒流源式测温电路
3.3放大电路设计
由于所测出的Pt电阻温度传感器两端的电压信号非常微弱，所以此电压
在进行A／D转换之前必须经过放大电路(如图3.4所示)的放大。由于本系统要求有0.5mA、0.67mA、1.0mA三个不同电流档位的选择输出，A／D转换的电压范围在 1.5V，所以对于Ptl00来讲，当温度在100℃时，其电阻的标准值为138．51Q。经过计算，Ptl00恒流源在0.5mA、0.67mA、1.0mA三个不同电流档位时放大电路的放大倍数分别为20倍、15倍、10倍左右时可以满足A/D的要求。
图3.4 放大电路原理图
3.4系统测温电路图
综合前面知识可画出系统测温电路图，如图3.5所示
图3.5 系统测温电路图
4 单片机硬件电路设计
Pt100温度传感器测试本系统中的单片机部分采用ATmega16单片机作为控制器的核心。
4.1Atmega16单片机介绍
ATmega16是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmega16 的数据吞吐率高达1 MIPS/MHz，从而可以缓减系
统在功耗和处理速度之间的矛盾。
ATmega16 AVR 内核具有丰富的指令集和32个通用工作寄存器。所有的寄存器都直接与算逻单元(ALU) 相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的CISC 微控制器最高至10 倍的数据吞吐率。
ATmega16 有如下特点:16K字节的系统内可编程Flash(具有同时读写的能力，即RWW)，512 字节EEPROM，1K 字节SRAM，32 个通用I/O 口线，32 个通用工作寄存器，用于边界扫描的JTAG 接口，支持片内调试与编程，三个具有比较模式的灵活的定时器/计数器(T/C),片内/外中断，可编程串行USART，有起始条件检测器的通用串行接口，8路10位具有可选差分输入级可编程增益(TQFP 封装) 的ADC ，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，一个SPI 串行端口，以及六个可以通过软件进行选择的省电模式。工作于空闲模式时CPU 停止工作，而USART、两线接口、A/D 转换器、SRAM、T/C、SPI 端口以及中断系统继续工作；掉电模式时晶体振荡器停止振荡，所有功能除了中断和硬件复位之外都停止工作；在省电模式下，异步定时器继续运行，允许用户保持一个时间基准，而其余功能模块处于休眠状态； ADC 噪声抑制模式时终止CPU 和除了异步定时器与ADC 以外所有I/O 模块的工作，以降低ADC 转换时的开关噪声； Standby 模式下只有晶体或谐振振荡器运行，其余功能模块处于休眠状态，使得器件只消耗极少的电流，同时具有快速启动能力；扩展Standby 模式下则允许振荡器和异步定时器继续工作。
本芯片是以Atmel 高密度非易失性存储器技术生产的。片内ISP Flash 允许程序存储器通过ISP 串行接口，或者通用编程器进行编程，也可以通过运行于AVR 内核之中的引导程序进行编程。引导程序可以使用任意接口将应用程序下载到应用Flash存储区(ApplicationFlash Memory)。在更新应用Flash存储区时引导Flash区(Boot Flash Memory)的程序继续运行，实现了RWW 操作。通过将8 位RISC CPU 与系统内可编程的Flash 集成在一个芯片内， ATmega16 成为一个功能强大的单片机，为许多嵌入式控制应用提供了灵活而低成本的解决方案。ATmega16 具有一整套的编程与系统开发工具，包括：C 语言编译器、宏汇编、程序调试器/ 软件仿真器、仿真器及评估板。
4.2 ATmega16产品特性
高性能、低功耗的8位AVR微处理器
先进的RISC 结构
131条指令
大多数指令执行时间为单个时钟周期
32个8位通用工作寄存器
全静态工作
工作于16MHz时性能高达16MIPS
只需两个时钟周期的硬件乘法器
非易失性程序和数据存储器
16K 字节的系统内可编程Flash，擦写寿命: 10,000次
具有独立锁定位的可选Boot代码区，通过片上Boot程序实现系统内编程，真正的同时读写操作
512 字节的EEPROM，擦写寿命: 100,000次
1K字节的片内SRAM
可以对锁定位进行编程以实现用户程序的加密
JTAG 接口( 与IEEE 1149.1 标准兼容)
符合JTAG 标准的边界扫描功能
支持扩展的片内调试功能
通过JTAG 接口实现对Flash、EEPROM、熔丝位和锁定位的编程
外设特点
两个具有独立预分频器和比较器功能的8位定时器/计数器
一个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16位定时器/计数器
具有独立振荡器的实时计数器RTC
四通道PWM
8路10位ADC，8个单端通道，2个具有可编程增益（1x, 10x, 或200x）的差分通道面向字节的两线接口
两个可编程的串行USART
可工作于主机/ 从机模式的SPI 串行接口
具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器
片内模拟比较器
特殊的处理器特点
上电复位以及可编程的掉电检测
片内经过标定的RC振荡器
片内/片外中断源
6种睡眠模式: 空闲模式、ADC 噪声抑制模式、省电模式、掉电模式、Standby 模式以及扩展的Standby模式
I/O和封装
32个可编程的I/O口
40引脚PDIP封装, 44引脚TQFP封装, 与44引脚MLF封装
工作电压:
ATmega16L：2.7-5.5V
ATmega16：4.5-5.5V
计量标准技术报告 计量标准名称二等铂电阻温度计标准装置计量标准负责人 建标单位名称(公章) 填写日期2016 .1
目录 一、建立计量标准的目的…………………………………………………………..( 1 ) 二、计量标准的工作原理及其组成………………………………………………..( 1 ) 三、计量标准器及主要配套设备…………………………………………………..( 2 ) 四、计量标准的主要技术指标……………………………………………………..( 3 ) 五、环境条件………………………………………………………………………..( 3 ) 六、计量标准的量值溯源和传递框图……………………………………………..( 4 ) 七、计量标准的重复性试验………………………………………………………..( 5 ) 八、计量标准的稳定性考核………………………………………………………..( 6 ) 九、检定或校准结果的测量不确定度评定……………………………………....( 7 ) 十、检定或校准结果的验证………………………………………………………( 19 ) 十一、结论…………………………………………………………………………( 20 ) 十二、附加说明……………………………………………………………………( 20 )
一、建立计量标准的目的 随着国民经济的快速发展，工作用热电阻在测温领域的运用，越来越广泛，为了适应社 会发展的需要，满足我所的溯源需求，进一步开拓所新的业务，有必要在所建立工作用热电 阻检定装置，严格按检定规程要求进行工作用热电阻的检定工作，规范检定行为。同时，我 所已经具有满足工作用热电阻检定规程要求的环境条件、设施、标准仪器及配套设备，符合 开展工作用热电阻检定工作的条件，具备开展工作用热电阻检定工作的能力。本检定装置的 建立可覆盖测量范围在（-30～300）℃的工作用热电阻的检定。 二、计量标准的工作原理及其组成 组成：1-----标准铂电阻温度计 2-----被检热电阻温度计 3-----恒温油槽 4-----转换开关 5-----电测仪器 工作原理：该标准装置采用比较法进行检定，即将二等标准铂电阻温度计与热电阻同时插入冰点或恒温槽中，待温度稳定后，通过测量标准与被检的值，由标准算出实际温度，然后通 过公式计算得出被检的实际值()t R。
数字温度计 摘要：温度计在实际生产和人们的生活中都有广泛应用。该设计是数字温度计，首先是对总体方案的选择和设计；然后通过控制LM35进行温度采集；将温度的变化转为电压的变化，其次设计电压电路，将变化的电压量通过放大系统转化为所需要的电压；再通过TC7107将模拟的电压转化为数字量后直接驱动数码管LED对实时温度进行动态显示。最后在Proteus仿真软件中构建了数字温度计仿真电路图，仿真结果表明：在温度变化时，可以通过电压的变化形式传递，最终通过3位十进制数显示出来。 关键词：温度计；电路设计；仿真
目录 1 设计任务与要求 (1) 2 方案设计与论证 (1) 3 单元电路的设计及仿真 (2) 3.1传感器 (2) 3.2放大系统 (2) 3.3 A/D转换器及数字显示 (4) 4 总电路设计及其仿真调试过程 (6) 4.1总电路设计 (6) 4.2仿真结果及其分析 (7) 5 结论与心得 (9) 6 参考文献 (11)
1 设计任务与要求 温度计是工农业生产及科学研究中最常用的测量仪表。本课题要求用中小规模集成芯片设计并制作一数字式温度计，即用数字显示被测温度。具体要求如下：（1）测量范围0～100度。 （2）测量精度0.1度。 （3）3位LED数码管显示。 掌握线性系统的根轨迹、时域和频域分析与计算方法； （2）掌握线性系统的超前、滞后、滞后-超前、一二阶最佳参数、PID等校正方法；（3）掌握MATLAB线性系统性能分析、校正设计与检验的基本方法。 2 方案设计与论证 数字温度计的原理是：通过控制传感器进行温度采集，将温度的变化转化为电压的变化；然后设计电压电路，将变化的电压通过放大系统转化为需要的电压；再通过A/D转换器将模拟的电压转换为数字量后驱动数码管对实时温度进行动态显示。 原理框图如图2-1所示： 传感器放大系统A/D转换显示 图2-1 数字温度计原理框图 由设计任务与要求可知道，本设计实验主要分为四个部分，即传感器、放大系统、模数转换器以及显示部分。经过分析，传感器可以选择对温度比较敏感的器件，做好是在某参数与温度成线性关系，比如用温敏晶体管构成的集成温度传感器或热敏电阻等；放大系统可以由集成运放组成或反相比例运算放大器；A/D转换器需要选择有LED 驱动显示功能的，而可供选择的参考元件有ICL7107，ICL7106，MC14433等；显示部分用3位LED数码管显示。 方案一：用一个热敏电阻,通过热敏电阻把温度转化为电压,再得到每一度热敏电
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)
课程设计报告书 课程名称：电工电子课程设计 题目：数字温度计 学院：信息工程学院 系：电气工程及其自动化 专业班级：电力系统及其自动化113 学号：6100311096 学生姓名：李超红 起讫日期：6月19日——7月2日 指导教师：郑朝丹职称：讲师 学院审核（签名）： 审核日期：
内容摘要： 目前，单片机已经在测控领域中获得了广泛的应用，它除了可以测量电信以外，还可以用于温度、湿度等非电信号的测量，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。 单片机是一种特殊的计算机,它是在一块半导体的芯片上集成了CPU,存储器，RAM，ROM，及输入与输出接口电路，这种芯片称为:单片机。由于单片机的集成度高，功能强，通用性好，特别是它具有体积小，重量轻，能耗低，价格便宜，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便的优点，使它迅速的得到了推广应用，目前已成为测量控制系统中的优选机种和新电子产品中的关键部件。单片机已不仅仅局限于小系统的概念，现已广泛应用于家用电器，机电产品，办公自动化用品，机器人，儿童玩具，航天器等领域。 本次课程设计，就是用单片机实现温度控制，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51单片机的数字温度计的设计。 本文介绍了一个基于STC89C52单片机和数字温度传感器DS18B20的测温 系统，并用LED数码管显示温度值，易于读数。系统电路简单、操作简便，能 任意设定报警温度并可查询最近的10个温度值，系统具有可靠性高、成本低、功耗小等优点。 关键词：单片机数字温度传感器数字温度计
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
二等铂电阻温度计标准装置
作者：日期：
计量标准技术报告 计量标准名称二等铂电阻温度计标准装置计量标准负责人 建标单位名称（公章）
填写日期
目录 一、建立计量标准的目的????????????????????( ) 二、计量标准的工作原理及其组成??????????????( ) 三、计量标准器及主要配套设备????????????????( ) 四、计量标准的主要技术指标???????????????( ) 五、环境条件???????????????????????( ) 六、计量标准的量值溯源和传递框图???????????????( ) 七、计量标准的重复性试验???????????????????( ) 八、计量标准的稳定性考核????????????????????( ) 九、检定或校准结果的测量不确定度评定?????????????( ) 十、检定或校准结果的验证???????????????????( ) 十一、结论??????????????????????????( ) 十二、附加说明?????????????????????????( )
一、建立计量标准的目的 为了加强计量监督管理, 保障国家计量单位制的统一和量值的准确可靠, 有利于本公司的计量校准能力的提升，开展工业铂、铜热电阻的校准工作，满足本单位及周边地区企事业单位的工作使用要求。 、计量标准的工作原理及其组成 将标准铂电阻温度计与被检的工业铂、铜热电阻按规定的要求插入恒温槽中。恒温槽温度分别设定在0℃、100℃，待温度稳定并达到热平衡后，用电测设备分别测量标准铂电阻温度计与被检工业铂、铜热电阻的电阻值，再根据相应公式进行换算、计算，由此即可计算出被检热电阻的R0 、R100 、W100 等值，并根据检定规程对被检热电阻是否合格或是否符合相应等级进行判断。
数字温度计（A2题）设计与总结报告专科组：春梁福鑫钟才莉 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，科研等各个领域，已经成为一种比较成熟的技术, 本设计在参阅了大量前人设计的数字温度计的基础上，利用单片机技术结合DS18B20温度传感器和DS1302时钟芯片构建了一个数字温度计。本温度计属于多功能温度计，当测量温度超过设定的温度上、下限，启动蜂鸣器和指示灯报警，可以显示当前测量日期、时间、温度，可调整显示日期、时间和星期。 关键词：单片机；数字控制；数字温度计；DS18B20；DS1302；报警 前言 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，该设计控制器使用单片机AT89S52，测温传感器使用DS18B20，以及使用时钟芯片DS1302测实时时钟，用一块低功耗的RT1602C液晶显示器以串口传送数据,实现温度和时间显示,能准确达到以上要求。 本设计主要分为两部分：硬件电路及软件程序。而硬件电路又大体可分为单片机小系统电路、测温电路、实时时钟电路、声光报警电路、语音报读电路、LED显示电路及电源电路，各部分电路的设计及原理将会在硬件电路设计部分详细介绍；程序的设计使用C语言编程，利用Keil 软件对其编译和仿真，详细的设计算法将会在程序设计部分详细介绍。 一、方案论证比较与选择 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，感温电路比较麻烦，制作成本高。 方案二： 方案二原理框架图 此设计方案是由数字式温度传感器、单稳态定时电路、计数电路、译码与LED数码管显示电路等组成的。但其测温围较小，电路设计也比较繁琐。 方案三： 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，因此我们改用一种智能传感器DS18B20作为检测元件，测温围-55℃~+125℃，分辨率最大可达0.0625℃。此传感器，可以直接读取被测温度值，而且采用3线制与单片机相连，减少了外部硬件电路，具有低成本和易使用的特点。 从以上三种方案，很容易看出，采用方案三，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案三。 二、系统框图 温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机AT89S52，温度传感器采用DS18B20,
课程设计说明书 课程设计名称：单片机课程设计 课程设计题目：数字式温度计的设计学院名称：电气信息学院 专业班级：15电力（3）班 学生学号：1504200623 学生姓名：曾高 学生成绩： 指导教师：易先军 课程设计时间：2017.10.30 至2017.11.5
格式说明（打印版格式，手写版不做要求） （1）任务书三项的内容用小四号宋体，1.5倍行距。 （2）目录（黑体，四号，居中，中间空四格），内容自动生成，宋体小四号。 （3）章的标题用四号黑体加粗（居中排）。 （4）章以下的标题用小四号宋体加粗（顶格排）。 （5）正文用小四号宋体，1.5倍行距；段落两端对齐，每个段落首行缩进两个字。 （6）图和表中文字用五号宋体，图名和表名分别置于图的下方和表的上方，用五号宋体（居中排）。（7）页眉中的文字采用五号宋体，居中排。页眉统一为：武汉工程大学本科课程设计。 （8）页码：封面、扉页不占页码；目录采用希腊字母Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ…排列，正文采用阿拉伯数字1、2、3…排列；页码位于页脚，居中位置。 （9）标题编号应统一，如：第一章，1，1.1，……；论文中的表、图和公式按章编号，如：表1.1、表1.2……；图1.2、图1.2……；公式（1.1）、公式（1.2）。
课程设计任务书 一、课程设计的任务和基本要求 (一)设计任务（从“单片机课程设计题目”汇总文档中任选1题，根 据所选课题的具体设计要求来填写此栏） 1. 用DS18B20设计一款能够显示当前温度值的温度计； 2. 通过切换按钮可以切换华氏度和摄氏度显示； 3. 测量精度误差在正负0.5摄氏度以内。 (二)基本要求 1.有硬件结构图、电路图及文字说明； 2.有程序设计的分析、思路说明； 3.有程序流程框图、程序代码及注释说明； 4.完成系统调试（硬件系统可以借助实验装置实现，也可在Proteus 软件中仿真模拟）； 5.有程序运行结果的截屏图片。
热电阻温度计的结构和原理 其优点如下： 1、循环周期9～13秒，生产效率高，—条线年产标砖6000万块。 2、蒸养车可码放砖坯16层，有效利用蒸压釜，节约蒸压能耗23%。 3、整机布局结构紧凑，占地面积小，能节省土建投资成本达28%。 4、抓坯和码垛定位精度高，减少中间周转过程，提高制品的成品率。 5、自动化程度高，操作简单方便，实现单机单人操作。 热电阻温度计的结构和原理？ 热电阻是近年来发展起来的一种新型半导体感温元件。由于它具有灵敏度高、 体积小、重量轻、热惯性小、寿命长以及价格便宜等优点，因此应用非常广泛。负系数热敏电阻热敏电阻与普通热电阻不同，它具有
负的电阻温度特性，当温度升高时，电阻值减小热敏电阻的阻值---温度特性曲线是一条指数曲线，非线性度较大，因此在使用时要进行线性化处理，线性化处理虽然能改善热敏电阻的特性曲线，但比较复杂。热敏电阻的应用是为了感知温度为此给热敏电阻以恒定的电流，测量电阻两端就得到一个电压，然后就可以求得温度。如能测得热敏电阻两端的电压，再知道参数和系数k，则可计算出热敏电阻的环境温度，也就是被测的温度。这样就把电阻随温度的变化关系转化为电压温度变化的关系了。电阻温度计就 是把热敏电阻两端电压值经a/d转换变成数字量，然后通过软件方法计算得到温度值，再通过进行显示。 热电阻温度计的工作原理 热电阻 热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。1、热电阻测温原
理及材料热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加 这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。2、热电阻的类型1）普通型热电阻从热电阻的测温 2）铠装热电阻铠装热电阻是由感温元件（电阻体）、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，它的外径一般为φ2--φ8mm，最小可达φmm。与普通型热电阻相比，它有下列优点：①体积小，内部无空气隙，热惯性上，测量滞后小；②机械性能好、耐振，抗冲击； ③能弯曲，便于安装④使用寿命长。3）端面热电阻端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制，紧贴在温度计端面。它与一般轴向热电阻相比，能更正确和快速地反映被测端面的实际温度，适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。4）隔爆型热电阻隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒，把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内，生产现场不会引超爆炸。隔爆型热电阻可用于bla--b3c级区内具有爆炸危险场所的温度测量。铠
单片机原理及应用 课程设计报告书 题目：DS18B20数字温度计的设计 姓名学号：张琪05200102 吕群武05200166 蔡凌志05200178 专业班级：电信1班 指导老师：余琼蓉 设计时间：2010年12月
成绩评定
一、课题介绍 本设计是一款简单实用的小型数字温度计，所采用的主要元件有传感器18B20，单片机AT89S52，，四位共阴极数码管一个，电容电阻若干。18B20支持“一线总线”接口，测量温度范围-55°C~+125°C 。在-10~+85°C 范围内,精度为±0.5°C 。18B20的精度较差为± 2°C 。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。 本次数字温度计的设计共分为五部分，主控制器，LED 显示部分，传感器部分，复位部分，时钟电路。主控制器即单片机部分，用于存储程序和控制电路；LED 显示部分是指四位共阳极数码管，用来显示温度；传感器部分，即温度传感器，用来采集温度，进行温度转换；复位部分，即复位电路。测量的总过程是，传感器采集到外部环境的温度，并进行转换后传到单片机，经过单片机处理判断后将温度传递到数码管显示。本设计能完成的温度测量范围是-55°C~+128°C ，由于能力有限，不能实现报警功能。 二、方案论证 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，感温电路比较麻烦。 方案设计框图如下： 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，就可以满足设计要求。 从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。
使用说明书
北京奥维泰科技有限责任公司 版权所有，翻版必究 北京奥维泰科技有限责任公司 北京市海淀区上地信息路2号院2号楼3D 电话：(010) 传真：(010) 邮编：100085 述------------------------------------------------------ 3 2.标准铂电阻温度计的工作原理、分类和结构---------------- 3 3. 主要技术指标------------------------------------------5
4. 标准铂电阻温度计的使用方法及注意事项-------------------5 4.1温度计的检查--------------------------------------- 5 4.2温度计的检定--------------------------------------6 4.3温度计的测量--------------------------------------6 4.4测量结果的计算------------------------------------7 4.5计算方法举例---------------------------------------- 10 4.6温度计的维护与保管---------------------------------- 10 5.温度计可能出现的不正常现象及其应对措施--------------------- 10 6. 参考文献-------------------------------------------------12 附录一：0℃～720℃温区参考函数表 ----------------------------------13附录二：- 200℃～0℃温区参考函数表 ---------------------------------22 1. 概述 标准铂电阻温度计是1990年国际温标(ITS－90)规定的内插仪器，是目前技术条件下测温准确度最高、稳定性最好的测温仪器。标准铂电阻温度计是传递国际温标的计量标准器具。在检定各种标准水银温度计、精密温度计、工业铂、铜热电阻时作为标准器使用，也可直接用于高准确度的温度测量。 在我国，标准铂电阻温度计已得到广泛的应用。尤其是石英外护管二等标准铂电阻温度计，广泛应用于各级温度计量实验室的量值传递和精密测温。标准铂电阻温度计有二种外护管，石英外护管及金属外护管。石英外护管标准铂电阻温度计和金属外护管标准铂电阻温度计各有其优缺点。具体选择哪一种温度计，要根据用户
标准铂电阻温度计 试题 一、填空题： 1、在复现两相平衡固定点时，由于温度计的差异或不能精确地得到所需，将会发生对于给定温度有小的偏差。 2、冰点温度和水三相电温度之间约差0.01℃的原因是由于所含 和所处不同引起。 3、根据定律来定义的温度称为热力学温度。热力学温标一般是采用来实现的。 4、温度是反应分子的激烈程度。 温标是描述的表示方法。 二、选择题： 5、标准铂电阻温度计采用四线制形式的主要目的是。 （A）减少外界干扰造成的误差； （B）消除引线电阻和杂散电势带来的误差； （C）减小环境温度变化引起的误差； （D）配合专用电测仪器使用。 6、在适当的温度和压力条件下，物质可以不经过液相而直接从固相变为气相，这种转变叫做。 （A）沸腾（B）汽化（C）蒸发（D）升华 7、水三相点瓶制备好后的最初几小时中，温度计阱中测得的温度可能是。
（A）降得相当快，下降约万分之几开； （B）很快稳定下来； （C）升的相当快，上升约万分之几开； （D）有升有降，起伏变化； 8、热力学温标通常是用来实现的。 （A）基准的铂电阻温度计； （B）气体温度计； （C）基准光学高温计； （D）基准铂铑10-铂热电偶。 9、温度计在使用时都要有足够的插入深度，其主要目的室为了 （A）消除导热误差；（B）避免外界干扰； （C）稳定杂散电势；（D）消除辐射误差。 10、热力学温度的单位是开尔文，它定义为水三相点热力学温度的 。. （A）1/100；（B）1/273.15； （C）1/273.16；（D）1/273。 三、问答题： 11、什么叫自热效应？简述在铂电阻温度计复现定义固定点时自热效应的形成情况。
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。
****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 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，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，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。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，该设计控制器采用单片机8051，温度传感器采用 DS18B20，以边沿D触发器7474、移位寄存器74LS164和共阴极LED数码管为主体设计了一款简易数字式温度计实现温度显示。 关键词：数字温度计；单片机；传感器；DS18B20；
目录 第一章绪论 (1) 第二章数字温度计的总体设计 2.1总体设计方案 2 2.2 重要性能指标 (2) 2.3 系统主要模块方案论证与比较 (2) 2.3.1控制模块的选用 (2) 2.4 设计要求和实现的功能 (3) 3.1 主要芯片介绍 (4) 3.1.1 AT89S52的介绍 (4) 3.2 温度检测模块 (7) 3.2.1 DS18B20的简介 (7) 3.2.2 DS18B20的引脚功能 (9) 3.2.3 DS18B20的两个表格 (10) 3.2.4 DS18B20的测温原理 (11) 3.2.5 DS18B20的时序设置 (12) 3.2.6 DS18B20硬件电路设计 (13) 4.1 系统主程序 (15) 4.3 计算温度子程序流程图 (16) 4.4 显示数据子程序 (17) 4.5 系统初始化程序 (17) 4.6 温度转换段码子程序 (18) 5.1 Proteus软件介绍 (20) 5.1.2 工作界面 (21) 5.2 仿真结果图 (22) 参考文献 (26)
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
数字温度计设计 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
电子技术课程设计报告（数字温度计） 姓名： 学号： 专业年级：电信111 指导教师： 设计时间：2013/06/17-2013/06/27
第一章引言 科技的高速发展，科技产品在不断的的更新。传统的温度计已经不能满足人们对温度准确度和精确度的要求。这些参数的获取都需要有高科技做保证，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，温度传感器随着温度而引起的物理参数变化有：膨胀，电阻，电容，电动势，磁性能，频率，光学特性及热噪声等等。温度传感器的发展经历了三个发展阶段：传统的分立式温度传感器、模拟集成温度传感器、智能集成温度传感器。 当今信息化时代展过程中，各种信息的感知、采集、转换、传输和处理的功能器件已经成为各个应用领域中不可缺少的重要技术工具。传感器是信息采集系统的首要部件，是实现现代化测量和自动控制的主要环节，是现代信息产业的源头，又是信息社会赖以存在和发展的物质与技术基础。可见理解和撑握传感器的知识与技术有着其极重要的意义。 对采集的信息都希望用最直接的方式显示出来，但是传感器所采集的信息是模拟的信号，并且信号是非常微小的，需要用放大器进行放大。模拟信号不能直接用数字仪器直接显示，通过模数转换之后就可以将模拟量转变成数字量，在通过数码管进行显示。有些可以直接与单片机链接。数码管有共阳极与共阴极两类，本次设计采用的是共阳极的七段数码管。 第二章设计任务与要求 ①设计任务：设计一数字温度计，将测量的温度值转换为数字量并显示出来，即将收集的模拟的信号转换成数字信号。 ②设计要求：必须选择一个温度传感器，并且所设计的数字温度计测量的范围为0-100℃,采用数模转换（单片机除外），LED数码管进行数字显示。 第三章设计方案 设计方案主要包括温度的采集与信号的放大，数模转换，数码显示三部分。
数字体温计的设计 一、实验目的 1.研究NTC热敏电阻的电学、热学性质。 2.利用NTC热敏电阻设计一个数字体温计，并评估其精度。 二、实验原理 （一）NTC热敏电阻 NTC是Negative Temperature Coefficient的缩写， 意思是负的温度系数，泛指负温度系数很大的半导体 材料或元器件，所谓NTC热敏电阻器就是负温度系 数热敏电阻器。它是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物 为主要材料，采用陶瓷工艺制造而成的。这些金属氧 化物材料都具有半导体性质，因为在导电方式上完全 类似锗、硅等半导体材料。温度低时，这些氧化物材 料的载流子（电子和孔穴）数目少，所以其电阻值较 高；随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值 降低。NTC热敏电阻器在室温下的变化范围在102～ 106欧姆，温度系数-2%～-6.5%。NTC热敏电阻器可广泛应用于温度测量、温度补偿、抑制浪涌电流等场合。 部分专业术语： 1.（额定）测量功率P m（mW） 热敏电阻在规定的环境温度下，阻体受测量电流加热引起的阻值变化相对于总的测量误差来说可以忽略不计时所消耗的功率。一般阻值变化不应大于0.1%。 当热敏电阻受测量电流加热引起的阻值变化恰为0.1%时，对应的测量功率P m称为额定测量功率，其数值约在1mW左右，并与环境温度有关。【根据图1所示的热敏电阻的尺寸、玻璃的热容量及导热系数等参数，可以估算出P m的大致数量级。】 2.零功率电阻值R T（Ω） R T指在温度T时，采用小于额定值的测量功率测得的电阻值。 3.额定零功率电阻值R25（Ω） 根据国标规定，额定零功率电阻值是NTC热敏电阻在基准温度25℃时测得的电阻值R25，这个电阻值就是NTC热敏电阻的标称电阻值。例如，实验室使用的NTC热敏电阻的阻值为10 k ，就是指该NTC热敏电阻的R25 = 10 kΩ。 4.材料常数（热敏指数）B（K） B值的定义式为：B=T1T2 T2?T1ln R1 R2 图1 玻璃封装系列NTC热敏电阻
一种新型数字温度计的设计 莫禾胜* 李精华 (桂林航天工业高等专科学校 电子工程系,广西 桂林 541004) 摘 要 单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛,对各种测量仪器、 测量装置的测量精度要求也越来越高,尤其是对温度的测量非但要准确,而且需读取数值更直观更方便。文章介绍了一款基于AT 89S51单片机和温度传感器DS18B20的新型数字温度计的软件及硬件设计过程,并对硬件原理图和程序流程图作了描述。 关键词 单片机;温度传感器;动态扫描 中图分类号:T H811 文献标识码:A 文章编号:1009 1033(2008)02 0044 03 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,下面介绍一款基于A T 89S51单片机和温度传感器DS18B20的新型数字温度计的设计过程,其电路简单,软硬件结构模块化,易于实现。 1 系统功能原理及硬件组成 该数字温度计利用DS18B20集成温度传感器来完成温度的测量,然后送到单片机AT 89S51中进行处理变换,最后将温度值显示在D3、D2、D1共3位七段码L ED 显示器上。系统以A T 89S51单片机为控制核心,加上DS18B20测温电路、4位温度数据显示电路以及外围电源、时钟电路等组成。温度计电路设计总体设计框图如图1 所示。 图1 总体设计方框图 1.1 主控制器 AT 89S51是一个低功耗,高性能CM O S 8位单片机,片内含4k 可反复擦写1000次的F lash 只读程序存储器,器件采用AT M EL 公司的高密度、非易失性存储技术制 造,兼容标准M CS-51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP F lash 存储单元,功能强大的微型计算机的AT 89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。A T 89S51具有如下特点:40个引脚,4k Bytes F lash 片内程序存储器,128by tes 的随机存取数据存储器(RA M ),32个外部双向输入/输出(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,2个全双工串行通信口,看门狗(W DT )电路,片内时钟振荡器。 1.2 显示电路 显示电路采用3位共阳L ED 数码管,利用动态扫描方式,从P0口输出段码,P2口的P2.5、P 2.6、P2.7输出位控制码。 1.3 温度传感器 D S18B20温度传感器是美国DA L LA S 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。D S18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存R AM 和一个非易失性的可电擦除的EERA M 。系统对D S18B20的各种操作按协议进行。操作协议为:初使化D S18B20(发复位脉冲) 发RO M 功能命令 发存储器操作命令 处理数据。分别说明如下: (1)初始化 单总线的所有处理均从初始化开始。初 始化过程是主机通过向作为从机的DS18B20芯片发一个有时间宽度要求的初始化脉冲实现的。初始化后,才可进行读写操作。 (2)存储器操作命令 总线主机检测到DS18B20的存在,便可以发出RO M 操作命令,这些命令见表1: 44 * 作者简介:莫禾胜(1966 ),男,广西桂林人,桂林航天工业高等专科学校电子工程系教师,工程师,讲师。主要研 究方向:电子技术应用。