目录
一、选题背景及研究意义
二、总体设计
2.1控制部分
2.2测量部分
2.3显示部分
2.4报警部分
三、硬件设计
四、软件设计
五、总结与展望
一、选题背景及研究意义
温度是一种最基本的环境参数，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。
温度是一个十分重要的物理量，对它的测量与控制有十分重要的意义。随着现代工农业技术的发展及人们对生活环境要求的提高，人们也迫切需要检测与控制温度：如大气及空调房中温度的高低，直接影响着人们的身体健康；粮仓温度的检测，防止粮食发霉，最大限度地保持粮食原有新鲜品质，达到粮食保质保鲜的目的;工业易燃品的存放。
测温技术在生产过程中，在产品质量控制和监测以及节约能源等方面发挥了着重要作用。本实验设计实现了工业测温基本功能，同时，在设计实验过程中，运用到单片机、模电、数电、传感器和C++程序设计等知识，这既能加强我们的理论知识与实践的结合，也能够提高我们应用交叉学科知识进行综合设计的能力。
二、总体设计
总体设计框图：
2.1控制部分
控制部分是采用单片机STC89C52。
2.1.1 STC89C52简介
STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
单片机总控制电路如下图4—1：
2.1.2 复位操作
复位操作有上电自动复位相按键手动复位两种方式。
上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的，其电路如图4-2（a）所示。这佯，只要电源Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。
按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中，按键电平复位是通过使复位端经电阻与Vcc电源接通而实现的，其电路如图4-2（b）所示；而按键脉冲复位则是利用RC微分电路产生的正脉冲来实现的，
其电路如图4-2（c）所示：
（a）上电复位（b）按键电平复位（c）按键脉冲复位
图4-2复位电路
上述电路图中的电阻、电容参数适用于6MHz晶振，能保证复
位信号高电平持续时间大于2个机器周期。
本系统的复位电路采用图4-2（b）上电复位方式。
2.1.3 STC89C52具体介绍如下：
①主电源引脚（2根）
VCC(Pin40)：电源输入，接＋5V电源
GND(Pin20)：接地线
②外接晶振引脚（2根）
XTAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端
XTAL2(Pin20)：片内振荡电路的输出端
③控制引脚（4根）
RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电
平将使单片机复位。
ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号
PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号
EA/VPP(Pin31)：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部
程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。
④可编程输入/输出引脚（32根）
STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。
PO口（Pin39～Pin32）：8位双向I/O口线，名称为P0.0～P0.7 P1口（Pin1～Pin8）：8位准双向I/O口线，名称为P1.0～P1.7 P2口（Pin21～Pin28）：8位准双向I/O口线，名称为P2.0～
P2.7
P3口（Pin10～Pin17）：8位准双向I/O口线，名称为P3.0～
P3.7
2.1.4 STC89C52主要功能，如下表所示。
STC89C52主要功能
主要功能特性
2.2测量部分
测量部分我们采用美国DALLAS公司生产的DS18B20温度传感器。
2.2.1 DS18B20简介
DS18B20数字温度传感器，该产品采用美国DALLAS公司生产的DS18B20可组网数字温度传感器芯片封装而成，具有耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。
2.2.2封装及接线说明：
DS18B20芯片封装结构：
特点：独特的一线接口，只需要一条口线通信多点能力，简化了分布式温度传感应用无需外部元件可用数据总线供电，电压
范围为 3.0V至 5.5V无需备用电源测量温度范围为-55 °C至+125 ℃。华氏相当于是-67 °F到257华氏度 -10 °C至+85 °C 范围内精度为±0.5 °C
2.2.3 DS18B20控制方法
DS18B20有六条控制命令：
温度转换 44H：启动DS18B20进行温度转换
读暂存器 BEH：读暂存器9个字节内容
写暂存器 4EH：将数据写入暂存器的TH、TL字节
复制暂存器 48H：把暂存器的TH、TL字节写到E2RAM中
读电源供电方式 B4H：启动DS18B20发送电源供电方式的信号给主CPU
2.2.4 DS18B20的初始化
2.2.5 DS18B20的写操作
2.2.6 DS18B20的读操作
2.3显示部分
显示部分是用LCD1602液晶显示
2.3.1 LCD1602引脚说明
2.4报警部分
见下面报警流程图模块及程序。
三、硬件设计
电路原理图如下：
DS18B20与单片机之间用单总线传输；DS18B20的数据口与单片机的P1^7相连；液晶LCD1602的RS、R/W和E分别于单片机的P^4、P2^5、P2^6相连；
四、软件设计
系统软件程序基于Keil uvsion3开发平台，采用C51语言编写。本程序采用模块化程序方法，主要分为以下三个模块：
◆LCD初始化显示模块
◆DS18B20数据采集模块
◆温度报警上下限设置模块
程序流程图：
源程序：
#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit DQ=P1^7; //ds18b20与单片机连接口sbit RS=P2^4;
sbit RW=P2^5;
sbit EN=P2^6;
sbit K1=P2^0;
sbit K2=P2^1;
sbit K3=P2^2;
sbit LED=P1^0;
sbit beep=P1^5;
unsigned char code str1[]={"temperature is:"};
unsigned char code str2[]={" "};
uchar code LCD10[10]={"0123456789"};
uchar data disdata[16]={0x00,0x00,0x00,0x2E,0x00,0xDF,0x20, 0x48,0x3D,0x00,0x00,0x20,0x4C,0x3D,0x00,0x00};
uint tvalue; //温度值
uchar tflag; //温度正负标志
uchar flat,upnum,downnum,temp;
/**********************LCD显示模块***********************/ void delay1ms(unsigned int ms)//延时1毫秒
{unsigned int i,j;
for(i=0;i for(j=0;j<100;j++); } void delay1(uint z) { uint x,y; for(x=z;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--); } void wr_com(unsigned char com)//写指令// { delay1ms(1); RS=0; RW=0; EN=0; P0=com; /*-----------LCD数据传送口---------- */ delay1ms(1); EN=1; delay1ms(1); EN=0; } void wr_dat(unsigned char dat)//写数据// { delay1ms(1);; RS=1; RW=0; EN=0; P0=dat; /*-----------LCD数据传送口---------- */ delay1ms(1); EN=1; delay1ms(1); EN=0; } void lcd_init()//初始化设置// {delay1ms(15); wr_com(0x38);delay1ms(5); wr_com(0x08);delay1ms(5); wr_com(0x01);delay1ms(5); wr_com(0x06);delay1ms(5); wr_com(0x0c);delay1ms(5); } void display(unsigned char *p)//显示// { while(*p!='\0') { wr_dat(*p); p++; delay1ms(1); } } init_play()//初始化显示 { lcd_init(); wr_com(0x80); display(str1); wr_com(0xC0); display(str2); } /*******************DS18B20测温模块**********************/ void delay_18B20(unsigned int i)//延时1微秒 { while(i--); } void ds1820rst() { unsigned char x=0; DQ = 1; //DQ复位 delay_18B20(4); //延时 DQ = 0; //DQ拉低 delay_18B20(100); //精确延时大于480us DQ = 1; //拉高 delay_18B20(40); } uchar ds1820rd() { unsigned char i=0; unsigned char dat = 0; for (i=8;i>0;i--) { DQ = 0; //给脉冲信号 dat>>=1; DQ = 1; //给脉冲信号 if(DQ) dat|=0x80; delay_18B20(10); } return(dat); } void ds1820wr(uchar wdata) {unsigned char i=0; for (i=8; i>0; i--) { DQ = 0; DQ = wdata&0x01; delay_18B20(10); DQ = 1; wdata>>=1; } } read_temp() {uchar a,b; ds1820rst(); ds1820wr(0xcc);// ds1820wr(0x44);// ds1820rst(); ds1820wr(0xcc);// ds1820wr(0xbe);// a=ds1820rd(); b=ds1820rd(); tvalue=b; tvalue<<=8; tvalue=tvalue|a; if(tvalue<0x0fff) tflag=0; else {tvalue=~tvalue+1; tflag=1; } tvalue=tvalue*(0.625);//真实温度 return(tvalue); } void ds1820disp()//温度值显示 { uchar i; disdata[1]=tvalue%1000/100+0x30;//十位数 disdata[2]=tvalue%100/10+0x30;//个位数 disdata[4]=tvalue%10+0x30;//小数位 disdata[9]=LCD10[upnum/10]; disdata[10]=LCD10[upnum%10]; disdata[14]=LCD10[downnum/10]; disdata[15]=LCD10[downnum%10]; if(tflag==0) //+ { disdata[0]=tvalue/1000+0x30;//正温度显示百位数} else //- { disdata[0]=0x2d;//负温度显示负号 } wr_com(0xC0); for(i=0;i<16;i++) { wr_dat(disdata[i]); } temp=tvalue/10; //报警温度还原 } /******************上下限设及报警模块*******************/ void key(void) { if(K1==0) //模式选择 { delay1(5); if(K1==0) { flat++; while(!K1); if(flat==1) //上限调节 { wr_com(0x80+0x40+9); wr_com(0x0c); //光标显示,闪烁 } if(flat==2) //下限 { wr_com(0x80+0x40+14); } if(flat==3) //退出模式 { flat=0; wr_com(0x0c); } } } if(flat!=0) { if(K2==0) ////+++++++++++++++++++++ { delay1(5); if(K2==0) { while(!K2); if(flat==1) { upnum++; if(upnum==65) //最高温度值+ upnum=35; wr_com(0x80+0x40+9); } if(flat==2) { downnum++; if(downnum==20) //最底温度值- downnum=3; wr_com(0x80+0x40+14); } } } if(K3==0) ////------------------- { delay1(5); if(K3==0) { while(!K3); if(flat==1) { upnum--; if(upnum==35) //最高温度值 upnum=65; wr_com(0x80+0x40+9); } if(flat==2) { downnum--; if(downnum==3) //最底温度值- downnum=20; wr_com(0x80+0x40+14); } } } } } void compare(void) { if(temp>=upnum||temp<=downnum) { beep=0; LED=0; } else { beep=1; LED=1; } } /************************main函数*************************/ void main() { init_play();//初始化显示 flat=0; upnum=30; downnum=9; while(1) { read_temp();//读取温度 ds1820disp();//显示 key(); compare(); } } 五、总结与展望 单片机是一门应用性与实践性很强的学科，如何学习单片机？ 学单片机不仅要学习理论知识，实践操作同样重要。学过单片机的人都有这样的经历。就是把自己写的程序烧录到单片机里面的时候会发现与自己想要的结果又很大的不同。这就是因为缺少实践操作的原因。 设计本系统的过程中我们遇到了两大问题： 一是软件问题。在编写DS18B20的测量程序的过程中遇到了很多问题，刚开始总是得不到测量数据，后来仔细读DS18B20说明资料，发现写时序的时候出了点问题，然后我们又按照着DS18B20的通讯时序和接收时序将程序一条条重写，经过调试后，用Proteus仿真软件可以仿真出正确的结果。但软件仿真与硬件还是有点区别，等我们把电路板做出来的时候，把程序烧录进去，发现出错！经过再三检查，不断的思考，最后我发现软件仿真是在硬件理想状态下运行的。因此，我对应的将软件程序进行了一些细节修改。最后可以在我们做的硬件电路板中进行正确的测量与显示。 二是硬件问题。刚开始画PCB时，没有联系到做实际板的问题。做第一块板的时候遇到了如下问题：画封装与元器件的实际封装大小不一致；过孔的设置太小；导线设置太小；封装画反了等。因为第一块板子的功能还不能顺利的实现，所以我们很认真的检查了电路板，通过电路检测，发现板子的电路有些封装画反了。通过检查和检查板子出现的情况，我们PCB的错误一点点的改正。后来，我们就是这样一点点的检查板子的来完成我们的作品。 本系统具有较强的实用性，我对DS18B20及一些测量温度的传感器进行了比较，DS18B20不仅测量精度高，稳定性好，体积小巧，而且价格也比较便宜。另外，本系统还具有较高的扩展性，可以制作时钟，计算器，温度测量于一体，具有较强的实用价值。 电子与信息工程系 课程设计报告书 课程名称：温度上下限报警电路 班级：通信工程 学号姓名：^^^^^^^^^^^^^^^ 指导教师：^^^^^^^^^^^^^ 二○一二年六月 一、设计内容 设计并制作完成一个温度上下限报警电路，分设计/仿真和实验/制作两部分完成。 二、技术指标与要求 当被测温度达到或高于上限设定值时，一支红色发光二极管亮；当被测温度达到或低于下限设定值时，另一支绿色发光二极管亮。三、可供主要元件 每台实验箱里内有功能电路和元器件，如差动放大电路，振荡电路，反馈放大电路等可供使用。 四、实验目的 （1）掌握集成运算放大器的工作原理、性能、指标及选择标准和使用方法。 （2）掌握比较器及其辅助电路的组成、工作原理。 （3）掌握气体敏感元件的一般原理、性能、指标及选择标准和使用方法。 （4）掌握简单桥式测量电路的原理、构造。 （5）掌握简单报警电路的构造和原理。 （6）掌握以上电路的设计原则及设计方法并能正确运用。 （7）掌握实际电子线路印刷板的设计原则和方法。 （8）掌握电子线路的一般调试、测试方法 五、实验原理 温度上下限报警电路实验原理图 如图所示，热敏电阻的阻值会随着温度的增加而减小，随着温度的降低而增大。所以随着温度的改变负载电阻R3两端电压也会随着改变，从而进入运放的温变负载电阻R3两端电压也会随着改变，从而进入运放的温度比较电压也发生变化。该设计中我们通过电位器来改变设定电阻R2的阻值从 而改变运放一端输入电压的门限值，设定电阻R2的阻值从而改变运放一端输入电压的门限值，来设定我们所需要的温度检测范围。 (1)LM358相关知识的介绍 LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。 LM358端口图： （2）电压比较器的工作原理 电压比较器将一个模拟量电压信号和一个参考固定电压相比较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平。 反相型迟滞比较器见下图 单片机原理及应用 综合训练项目三 题目温度测量报警系统设计 专业测控技术与仪器 班级测控12-2 姓名学号王治国 1205070219 邱微 1205070214 于凤燕 1205070222 吴斌 1205070220 任课教师王焱 摘要 该温度报警系统以AT89C51单片机为核心控制芯片，实现温度检测报警功能的方案。该系统能实时采集周围的温度信息进行显示，程序内部设定有报警上下限，根据应用环境不同可设定不同的报警上下限。该系统实现了对温度的自动监测，为设备的正常运行提供了条件，在工业中具有一定的实用价值和广泛的应用前景。另外该方案显示部分采用LED数码管来显示温度 关键词：蜂鸣器；温度检测；LED数码管； 目录 综述 一．工程描述 二．方案分析及程序框图 三．温度检测报警硬件设计方案 四．温度检测报警设计方案 五．温度检测报警系统的调试 六．设计总结和心得 附录 综述 目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用必须重视。 温度是一个十分重要的物理量，对它的测量与控制有十分重要的意义。随着现代工农业技术的发展及人们对生活环境要求的提高，人们也迫切需要检测与控制温度。在控制领域中，对温度的控制有着举足轻重的作用。例如陶瓷的烧烤，只有控制住温度的适度，才能制作出一件完美的艺术品，否则只是一件废品；还有如酿酒的过程，也需要对温度进行控制。可见，在生活的许多方方面面都有着对温度进行感知和控制的需要。 本次设计的目的就是基于AT89C51单片机设计一个温度检测,报警的系统，该系统能实时采集周围的温度信息进行显示，程序内部设定有报警上下限，根据应用环境不同可设定不同的报警上下限。该系统实现了对温度的自动监测，为设备的正常运行提供了条件，在工业中具有一定的实用价值和广泛的应用前景。 目录 一、设计任务与设计要求 (1) 二、设计原理 (1) 2.1 主要硬件介绍 (1) 2.1.1 DS18B20数字温度传感器 (1) 2.1.2 AT89C51单片机芯片 (3) 2.2 系统原理结构 (3) 三、设计方案 (4) 3.1 硬件部分 (4) 3.1.1 温度测量模块 (4) 3.1.2 LED数码管显示模块 (4) 3.1.3 按键模块 (5) 3.1.4 系统整体结构仿真图 (5) 3.2 软件部分 (5) 3.2.1DS18B20传感器程序 (5) 3.2.2键盘读取及确认程序 (7) 3.2.3DS18B20操作流程图 (8) 四、调试与性能分析 (9) 4.1 proteus仿真结果 (9) 4.2实物测试 (9) 4.2.1正常情况 (9) 4.2.2报警状态 (10) 五、心得体会 (10) 六、成品展示 (11) 七、附录部分 (12) 附件一、电路设计原理图 (12) 附件二、系统设计原始代码程序 (13) 一、设计任务与设计要求 本设计主要利用单片机AT89C51 芯片和以美国MAXIM/DALLAS半导体公司的单总线温度传感器DS18B20相结合来实现装置周围温度的采集，其中以单片机AT89C51 芯片为核心，辅以温度传感器DS18B20和LED数码管及必要的外围电路，构成一个结构简单、测温准确、具有一定控制功能的温度监视警报装系统。 功能要求： 添加温度报警功能，通过4个按键来设置温度的上下限值，当用DS18B20 测得的温度不在所设置的温度范围内，蜂鸣器开始鸣报。 二、设计原理 2.1 主要硬件介绍 2.1.1 DS18B20数字温度传感器 DS18B20 数字温度传感器提供9~12 位摄氏温度的测量，拥有非易失性用户可编程最高与最低触发点告警功能。DS18B20 通过单总线实现通信，单总线通常是DS18B20连接到中央微控制器的一条数据线（和地）。它能够感应温度的范围为-55℃~+125℃，在-10℃~+85℃的测量的精度是±0.5℃，而且DS18B20 可以直接从数据线上获取供电（寄生电源）而不需要一个额外的外部电源。 DS18B20 使用DALLAS 独有的单总线（1—wire）协议使得总线通信只需要一根控制线，控制线需要一个较小的上拉电阻，因为所有的期间都是通过三态或开路端口连接在总线上的（DS18B20 是这种情况）。在这种总线系统中，微控制器（主器件）识别和寻址挂接在总线上具有独特64 位序列号的器件。因为每个器件拥有独特的序列号，因此挂接到总线上的器件在理论上是不受限制的，单总线（1-wire）协议包括指令的详细解释和“时隙”。这个数据表包含在单总线系统（1-WIRE BUS SYSTEM）部分。DS18B20 的另外一个特征是能够在没有外部供电的情况下工作。当总线为高的时候，电源有上拉电阻通过DQ 引脚提供，高总线信号给内部电容（Cpp）充电，这就使得总线为的时候给器件提供电源，这种从单总线上移除电源的方法跟寄生电源有关，作为一种选择，DS8B20 也可以采用引脚VDD 通过外部电源给器件供电。 DS18B20 引脚定义： (1) GND为电源地； (2) DQ为数字信号输入/输出端； (3)VDD 为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地） 图2.1.1 DS18B20 引脚排列图 设计要求：设计一个温度监测和显示报警电路，电路包括：温度监测、显示报警和供电电源3个部分。 1）设计温度监测电路。温度监测范围：0～100℃；对应输出电压0～10V（参考值）。2）设计窗口比较器电路。上下限可调整；为窗口比较器设计状态指示灯，超过上限红灯亮、低于下限绿灯亮、上下限之间黄灯亮；超限时有报警提示音。 3）为上述电路设计配套供电电源。 4）确定上述电路中所有元器件的型号或参数。电阻要给出阻值和功率；电容要给出容量和耐压；变压器要给出输出电压和功率。 5）关键元器件的参数选择要说明计算公式。如放大倍数、工作电流、设定电压等。 1、电路图 电源部分 温度检 测和显 示报警 部分 2、元器 件选择 及参数 计算 （1）变 压器 UI=（整 流输出 +稳压 器压降）×（阻抗压降）×（电源波动） 取整流输出为12V（即VCC），因此UI=（12+3）××。取UI为18V。变压器次级电压为U2=UI/~=15V.电源电路电流约为60mA，取100mA。变压器功率为12×100mA=。所以变压器可选15V/3W。 （2）整流二极管 电源输出电流按计算 桥式电路中每只二极管电流为Id=1/2Iomax=。每只二极管承受的最大反压U(M)==24V。可选用1N4001，其参数为Io=1A,Urm=100V。 （3）滤波电容 一般来说，充电时间常数RC是其充电周期的（2~5）倍。 对于桥式整流电路，滤波电容的充电周期是其交流电源周期的一半，即RC≥(2~5)T/2=(2~5)/2f。取倍，C=830μF，取C=1000μF。考虑电容的耐压值，电网电压最高为Ucmax=×=。综合考虑，C1可选1000μF/50V的电解电容。C2、C3为μF的瓷片电容，用于滤去高频纹波。 （4）NTC热敏电阻的选择 测温电路输出电压Uo=R1×Vcc/(R1+RNTC)，根据要测的温度范围和设定的温度电压范围， 5温度测量仪表 第五章 温度测量仪表 第一节 概述 在化工生产中温度是个最常见和非常重要的物理参数。由于物体的很多物理及化学性质都与温度有关，很多生产过程都必须在适当的温度下才能进行，因此，对温度进行精确的测量和控制十分重要。 一、 概念 1、 什么是温度？ 温度是反映物体冷热程度的一个状态参数，也可以说是对物体冷 热程度的一种度量。 2、 温标：是温度的数值表示方法，是温度的标尺。常用温标有摄氏温 标（℃）、华氏度（℉）和凯氏温标（K ）三种，且℃＝5/9 (℉- 32)；℉=9/5 ℃+32；℃=K-273.15。 二、测温仪表的分类 测温仪表根据其在使用时感温元件是否与被测介质直接接触，可分为接触式和非接触式两大类： 第二节 热电阻 热电阻温度计的测温原理是根据导体(或半导体)的电阻值随温度变化而变化的性质，再用显示仪表把电阻值的变化显示出来。 测温仪 接触非接触式 膨胀压力表热电阻热电偶Pt10、B 、S 、K 、液体膨胀固体膨胀水银温度计 双金属温度光学高温辐射高温比色高温 工业使用热电阻可检测-200~+500℃范围的温度，其使用特点是：测量精度高，尤其适用于低温测量；常用热电阻有铂、铜热电阻。 一、热电阻的材料 用作热电阻的材料必须具有以下性质： ①具有较大的电阻温度系数；②电阻率要大；③电阻与温度近于线性关系；④热容量 小；⑤物理化学性质稳定；⑥易加工、复制性强，价格便宜。 二、铂热电阻。 1、铂的纯度：是用电阻比R100/R0来表示；R100是铂在标准大气压下， 水的沸点时阻值；R0是铂在水三相点的电阻值。 2、连接方式：采用三线制连接，目的是在与电桥构成测温仪表时，可 从减小一、二次仪表间连接导线因环境温度变化而引起的测量误 差。 三、热电阻的测温原理。 热电阻阻值随温度的变化关系式：R t=R0〔1+∝0(t-t0)〕； R0—温度为t0时的电阻值；∝0—温度为t0时的电阻温度系数。 热电阻测量的温度的变化，通过测量电路(平衡电桥)转换成相应的电压信号，经放大器放大后，指示或记录被测介质的温度。 第三节热电偶 热电偶温度计使用范围广，可以完成-100~1600℃范围内的温度测量，且便于远距离传送与集中检测。 一、测温原理： E AB(T,T0)=E AB(T,0)－E AB(T0,0) 目录 一、选题背景及研究意义 二、总体设计 2.1控制部分 2.2测量部分 2.3显示部分 2.4报警部分 三、硬件设计 四、软件设计 五、总结与展望 一、选题背景及研究意义 温度是一种最基本的环境参数，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。 温度是一个十分重要的物理量，对它的测量与控制有十分重要的意义。随着现代工农业技术的发展及人们对生活环境要求的提高，人们也迫切需要检测与控制温度：如大气及空调房中温度的高低，直接影响着人们的身体健康；粮仓温度的检测，防止粮食发霉，最大限度地保持粮食原有新鲜品质，达到粮食保质保鲜的目的;工业易燃品的存放。 测温技术在生产过程中，在产品质量控制和监测以及节约能源等方面发挥了着重要作用。本实验设计实现了工业测温基本功能，同时，在设计实验过程中，运用到单片机、模电、数电、传感器和C++程序设计等知识，这既能加强我们的理论知识与实践的结合，也能够提高我们应用交叉学科知识进行综合设计的能力。 二、总体设计 总体设计框图： 2.1控制部分 控制部分是采用单片机STC89C52。 2.1.1 STC89C52简介 STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。 单片机总控制电路如下图4—1： 2.1.2 复位操作 复位操作有上电自动复位相按键手动复位两种方式。 上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的，其电路如图4-2（a）所示。这佯，只要电源Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。 按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中，按键电平复位是通过使复位端经电阻与Vcc电源接通而实现的，其电路如图4-2（b）所示；而按键脉冲复位则是利用RC微分电路产生的正脉冲来实现的， 其电路如图4-2（c）所示： // 溫度表 -10 度到 105 度 const uint v_table[116]={ 895,932,969,1006,1045,1085,1125,1166,1208,1250, //-10 ---- -1 1294,1338,1382,1427,1473,1519,1566,1614,1661,1709,//0 ---- 9 1758,1807,1856,1905,1955,2004,2054,2104,2154,2204,//10 ---- 19 2253,2303,2353,2402,2451,2500,2549,2597,2645,2692,//20 ---- 29 2740,2786,2832,2878,2923,2968,3012,3056,3099,3141,//30 ---- 39 3183,3224,3265,3304,3344,3382,3420,3457,3493,3529,//40 ---- 49 3564,3599,3632,3665,3698,3729,3760,3791,3820,3849,//50 ---- 59 3878,3905,3932,3959,3985,4010,4034,4058,4082,4105,//60 ---- 69 4127,4149,4170,4191,4211,4231,4250,4269,4287,4304,//70 ---- 79 4322,4339,4355,4371,4387,4402,4417,4431,4445,4459,//80 ---- 89 4472,4485,4497,4510,4522,4533,4545,4556,4566,4577,//90 ---- 99 4587,4597,4607,4616,4625,4634};//100 ---- 105 #pragma interrupt_handler adc_isr:iv_ADC void adc_isr(void) { uint temp; temp = ADCL; temp |= (int)ADCH<<8; temp = (49*temp)/10; v += temp; } void get_adc_value(uchar adc_pin) { uchar i; v = 0x0000; ADMUX = (1< 课程设计说明书 题目：温度测量与报警系统设计 姓名： 学号： 指导教师： 专业年级： 所在学院和系： 完成日期： 课程名称：机电一体系统设计 目录 1绪论 (1) 1.1 背景 (1) 1.1 设计要求 (1) 1.3 设计任务 (1) 2系统总体方案设计 (2) 2.1 设计思想 (2) 2.2 方案论证 (2) 2.2.1 电源模块 (2) 2.2.2 温度检测模块 (3) 2.2.3 控制模块 (3) 2.2.4 显示模块 (3) 2.2.5 报警模块 (4) 2.2.6 按键模块 (4) 2.3 芯片选择 (4) 2.3.1电源模块 (4) 2.3.2 温度检测模块 (4) 2.3.3 控制模块 (5) 2.3.4 显示模块 (5) 3系统硬件设计 (6) 3.1 单片机最小系统 (6) 3.2 传感检测电路 (6) 3.3 显示模块 (7) 3.4 报警模块 (8) 3.5 按键模块 (8) 3.6 总电路 (8) 3.6.1 绘图软件简介 (8) 3.6.2 电路原理图 (9) 3.6.3 电路PCB图 (10) 4系统软件设计 (12) 4.1 程序设计思路 (12) 4.2 主程序流程图 (12) 4.3 获取温度程序流程图 (13) 4.4 报警程序流程图 (14) 4.5 显示程序流程图 (15) 4.6 数据处理程序流程图 (15) 4.7 编程软件简介 (16) 5总结 (17) 参考文献 (18) 附录A (19) 附录B (20) 附录C (21) 1绪论 1.1 背景 温度温度是工业生产中主要的被控参数之一，与之相关的各种温度控制系统广泛应用于冶金、化工、机械、食品等领域。温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制,有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量；同时，温度超过了系统工作正常范围将直接影响系统的寿命，甚至损坏系统；甚至可以说任何一个系统都必须工作在一定的温度范围内，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。 自18世纪工业革命以来，工业的飞速发展离不开温度参量在控制系统中的应用。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，可以说几乎80%的工业部门都不得不考虑着温度的因素。在工业生产中人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制,常用的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标有所不同, 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、失控现象。 1.1 设计要求 设计要求：实现温度的测量与控制。 测温范围：0~1000C；测量精度：0.10C； 设有上、下限报警温度；数码显示； 1.3 设计任务 设计任务：硬件设计（元器件选择、电路原理图与电路板图绘制等）、软件设计。 温度监测报警系统 目录 毕业论文（设计）任务书.................................................................................................... - 1 - 摘要.................................................................................................................................... - 6 - 关键词.................................................................................................................................... - 7 - 第一章绪论 (1) 1.1 课题背景 (1) 1.2 课题研究的目的和意义 (1) 1.3 温度检测系统在国内外状况 (1) 第二章硬件系统的总体设计方案 (3) 2.1 总体设计方案 (3) 2.2 温度检测及参数 (3) 2.2.1 温度检测 (3) 2.2.2 温度参数 (4) 2.3 A/D转换模块 (4) 2.4 传感器 (5) 2.4.1传感器的简介 (5) 2.4.2 AD590性能特点与内部结构 (5) 2.5 温度显示电路 (8) 2.6 单片机简介 (9) 2.6.1 AT89C51特性 (9) 2.6.2 引脚图 (10) 2.6.3 管脚说明 (10) 2.6.4 复位键控制模块 (12) 2.7 报警电路 (12) 第三章软件设计 (13) 第四章系统的仿真与实现 (15) 4.1 概述 (15) 4.2 功能特点 (15) 4.3 电路功能仿真 (16) 第１章绪论 1.1 引言 温度检测在自动控制系统电路设计中的使用是相当广泛的，系统往往需要针对控制系统内部以及外部环境的温度进行检测，并根据温度条件的变化进行必要的处理，如：补偿某些参数、实现某种控制和处理、进行超温告警等。因此，对所监控环境温度进行精确检测是非常必要的，尤其是一些对温度检测精度要求很高的控制系统更是如此。良好的设计可以准确的提取系统的真实温度，为系统的其他控制提供参考；而相对不完善的电路设计将给系统留下极大的安全隐患，对系统的正常工作产生非常不利的影响。本文结合实践经验给出两种在实际应用中验证过的设计方案。 1.2 设计要求 1.确定设计方案画出电路图 2.完成所要求的参数计算 3.对电路进行焊接与组装 4.对电路进行调试 5.写出使用说明书 1.2.1 设计题目和设计指标 设计题目：温度检测电路 技术指标：1. 量程：0-30摄氏度 2. 两位数码管显示 1.2.2 设计功能 1. 温度检测 2. 信号调理 3. 数码显示 1.2.3 硬件设计 1.传感器可选择LM35（因为热敏电阻的精度不高）。 2.模数转换，译码可选择集成芯片ICL7107芯片。 3.显示电路可以选择数码管三位显示室温。 1.3 需要做的工作 1.器件选型 2.原理图绘制 3.各个流程设计 4.仿真之后做出实物 第２章电路的方框图 2.1 数字温度计电路原理系统方框图 数字温度计电路原理系统方框图，如图1-1所示。 图1-1 电路原理方框图 2.2 方框图工作流程介绍 通过温度传感器采集到温度信号，经过放大电路送到A/D 转换器，然后通过译码器驱动数码管显示温度。在温度采集过程中我们选择多种传感器进行比较，但我们最终选择LM35温度传感器，因为它校准方式简单，使用温度范围适中。在A/D转换和译码的过程中，我们选择了ICL7107芯片，因为他集模数转换与译码器于一体，使得外围电路简单，易于焊接，而且抗干扰能力强。 设计一个温度监测和显 示报警电路 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58- 设计要求：设计一个温度监测和显示报警电路，电路包括：温度监测、显示报警和供电电源3个部分。 1）设计温度监测电路。温度监测范围：0～100℃；对应输出电压0～10V（参考值）。2）设计窗口比较器电路。上下限可调整；为窗口比较器设计状态指示灯，超过上限红灯亮、低于下限绿灯亮、上下限之间黄灯亮；超限时有报警提示音。 3）为上述电路设计配套供电电源。 4）确定上述电路中所有元器件的型号或参数。电阻要给出阻值和功率；电容要给出容量和耐压；变压器要给出输出电压和功率。 5）关键元器件的参数选择要说明计算公式。如放大倍数、工作电流、设定电压等。 1、电路图 电源部分 温度检测和显 示报警部分 2、元器件选择 及参数计算 （1）变压器 UI=（整流输出+稳压器压降）×1.1（阻抗压降）×1.1（电源波动） 取整流输出为12V（即VCC），因此UI=（12+3）×1.1×1.1。取UI为18V。变压器次级电压为U2=UI/(1.1~1.2)=15V.电源电路电流约为60mA，取100mA。变压器功率为12×100mA=1.2W。所以变压器可选15V/3W。 （2）整流二极管 电源输出电流按0.5A计算 桥式电路中每只二极管电流为Id=1/2Iomax=0.25。每只二极管承受的最大反压 U(M)=1.4U2max=24V。可选用1N4001，其参数为Io=1A,Urm=100V。 （3）滤波电容 一般来说，充电时间常数RC是其充电周期的（2~5）倍。 对于桥式整流电路，滤波电容的充电周期是其交流电源周期的一半，即RC≥ (2~5)T/2=(2~5)/2f。取1.5倍，C=830μF，取C=1000μF。考虑电容的耐压值，电网电压最高为Ucmax=1.1×1.4U2max=23.33V。综合考虑，C1可选1000μF/50V的电解电容。 C2、C3为0.1μF的瓷片电容，用于滤去高频纹波。 （4）NTC热敏电阻的选择 测温电路输出电压Uo=R1×Vcc/(R1+RNTC)，根据要测的温度范围和设定的温度电压范围，选择合适的R1的值。若NTC选择MF53，可以选择R1为1K。 （5）窗口比较器 上限比较器的电压UH=RP1×VCC/(R2+RP1) 下限比较强的电压UL=RP2×VCC/(R4+RP2) 可以选择R2=R4=2K。RP1和RP2可以选择12K的滑线变阻器，可以调整上下限的电压。（6）限流电阻 一般发光二极管压降为2V，电流为100mA。所以R10可选1K/（1/8W）。 嵌入式系统课程设计 ： 班级： 学号： 目录： 一．系统要求 二．设计方案 三．程序流程图 四．软件设计 五．课程总结与个人体会 一、系统要求 使用STM32F103作为主控CPU设计一个温度综合测控系统，具体要求： 1、使用热敏电阻或者部集成的温度传感器检测环境温度，每0.1秒检测一次温度，对检测到的温度进行数字滤波（可以使用平均法）。记录当前的温度值和时间。 2、使用计算机，通过串行通信获取STM32F103检测到的温度和所对应的时间。 3、使用计算机进行时间的设定。 4、使用计算机进行温度上限值和下限值的设定。 5、若超过上限值或者低于下限值，则STM32进行报警提示。 二、设计方案 本次课程设计的要使用STM32F103设计一个温度测控系统，这款单片机集成了很多的片上资源，功能十分强大，我使用了以下部分来完成课程设计的要求： 1、STM32F103置了3个12位A/D转换模块，最快转换时间为1us。本次课程设计要求进行温度测定，于是使用了其中一个ADC对片上温度传感器的部信号源进行转换。当有多个通道需要采集信号时，可以把ADC配置为按一定的顺序来对各个通道进行扫描转换，本设计只采集一个通道的信号，所以不使用扫描转换模式。本设计需要循环采集电压值，所以使用连续转换模式。 2、本次课程设计还使用到了DMA。DMA是一种高速的数据传输操作，允许在外部设备和储存器之间利用系统总线直接读写数据，不需要微处理器干预。使能ADC的DMA接口后，DMA控制器把转换值从ADC 数据寄存器(ADC_DR)中转移到变量ADC_ConvertedValue中，当DMA 传输完成后，在main函数中使用的ADC_ConvertedValue的容就是ADC转换值了。 3、STM32部的温度传感器和ADCx_IN16输入通道相连接，此通道把传感器输出的电压值转换成数字值。STM部的温度传感器支持的温度围：-40到125摄氏度。利用下列公式得出温度 温度(°C) = {(V25 - VSENSE) / Avg_Slope} + 25 式中V25是 VSENSE在25摄氏度时的数值（典型值为1.42V） Avg_Slope是温度与VSENSE曲线的平均斜率（典型值为4.3mV/C） 利用均值法对转换后的温度进行滤波，将得到的温度通过串口输出。 嵌入式系统课程设计 姓名： 班级： 学号： . 目录： 一．系统要求二．设计方案三．程序流程图四．软件设计 五．课程总结与个人体会 . 一、系统要求 使用STM32F103作为主控CPU设计一个温度综合测控系统，具体要求： 1、使用热敏电阻或者内部集成的温度传感器检测环境温度，每0.1秒检测一次温度，对检测到的温度进行数字滤波（可以使用平均法）。记录当前的温度值和时间。 2、使用计算机，通过串行通信获取STM32F103检测到的温度和所对应的时间。 3、使用计算机进行时间的设定。 4、使用计算机进行温度上限值和下限值的设定。 5、若超过上限值或者低于下限值，则STM32进行报警提示。 . 二、设计方案 本次课程设计的要求是使用STM32F103设计一个温度测控系统，这款单片机集成了很多的片上资源，功能十分强大，我使用了以下部分来完成课程设计的要求： 1、STM32F103内置了3个12位A/D转换模块，最快转换时间为1us。 本次课程设计要求进行温度测定，于是使用了其中一个ADC对片上温度传感器的内部信号源进行转换。当有多个通道需要采集信号时，可以把ADC配置为按一定的顺序来对各个通道进行扫描转换，本设计只采集一个通道的信号，所以不使用扫描转换模式。本设计需要循环采集电压值，所以使用连续转换模式。 2、本次课程设计还使用到了DMA。DMA是一种高速的数据传输操作，允许在外部设备和储存器之间利用系统总线直接读写数据，不需要微处理器干预。使能ADC的DMA接口后，DMA控制器把转换值从ADC数据寄存器(ADC_DR)中转移到变量ADC_ConvertedValue中，当DMA传输完成后，在main函数中使用的ADC_ConvertedValue的内容就是ADC转换值了。 3、STM32内部的温度传感器和ADCx_IN16输入通道相连接，此通道把传感器输出的电压值转换成数字值。STM内部的温度传感器支持的温度范围：-40到125摄氏度。利用下列公式得出温度 温度(°C) = {(V25 - VSENSE) / Avg_Slope} + 25 式中V25是 VSENSE在25摄氏度时的数值（典型值为1.42V） ）曲线的平均斜率（典型值为4.3mV/C是温度与Avg_SlopeVSENSE利用均值法对转换后的温度进行滤波，将得到的温度通过串口输出。 . 4、本设计采用了USART1作为串行通信接口，来进行时间、温度的传输，以及进行时间和温度上下限的设定。 5、当温度超过上下限时，开发板上的灯会相应亮起作为警报，使用 温度监测及报警电路（热敏电阻+LM324）姓名：_____孔亮______ 学号：____0928401116____ 一、元件介绍： 1、热敏电阻MF53-1： 2、LM324： LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，lm324原理图如图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。 每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。lm324引脚图见图2。 图一图二由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中。 3、LED——发光二极管 LED(Light-Emitting-Diode中文意思为发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的半导体，它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理，而采用电场发光。据分析，LED的特点非常明显，寿命长、光效高、无辐射与低功耗。LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，其发光效率可超过150lm/W（2010年）。 一般LED工作时，加10mA足以使之正常工作，故电阻值为V o/10mA，即为外加电阻的值，如+5V的电压下可以使用500欧姆的电阻。 二、设计原理： 检测电路采用热敏电阻RT(MF53-1)作为测温元件；采用LM324作比较电路；用发光二极管实现自动报警。 报警分三级：温度>20O C，一个灯亮； 温度>40O C，二个灯亮； 温度>60O C，三个灯亮。 嵌入式系统课程设计 姓名：________________________ 班级：________________________ 学 号: 目录: 一?系统要求 二?设计方案 三.程序流程图 四?软件设计 五?课程总结与个人体会 ,、系统要求 使用STM32F103作为主控CPU设计一个温度综合测控系统，具 体要求： 1、使用热敏电阻或者内部集成的温度传感器检测环境温度，每0?1秒检测一次温度，对检测到的温度进行数字滤波（可以使用平均法）。记录当前的温度值和时间。 2、使用计算机，通过串行通信获取STM32F103检测到的温度和所对应的时间。 3、使用计算机进行时间的设定。 4、使用计算机进行温度上限值和下限值的设定。 5、若超过上限值或者低于下限值，则STM32进行报警提示。 二、设计方案 本次课程设计的要求是使用STM32F10设计一个温度测控系统，这款单片机集成了很多的片上资源，功能十分强大，我使用了以下部分来完成课程设计的要求： 1、S TM32F10内置了3个12位AlD转换模块，最快转换时间为Ius。本次课程设计要求进行温度测定，于是使用了其中一个ADC对片上温度传感器的内部信号源进行转换。当有多个通道需要采集信号时，可以把ADC配置为按一定的顺序来对各个通道进行扫描转换，本 设计只采集一个通道的信号，所以不使用扫描转换模式。本设计需 要循环采集电压值，所以使用连续转换模式。 2、本次课程设计还使用到了DMA DMA是—种高速的数据传输操作，允许在外部设备和储存器之间利用系统总线直接读写数据，不需要微处理器干预。使能ADC的DMA接口后，DMA空制器把转换值从ADC 数据寄存器（ADC_DR中转移到变量ADC_ConvertedValue中，当DMA 传输完成后，在main函数中使用的ADC_ConvertedValue的内容就是ADC专换值了。 3、S TM32内部的温度传感器和ADCx_IN16输入通道相连接，此 通道把传感器输出的电压值转换成数字值。STM内部的温度传感器支持的温度范围：-40到125摄氏度。利用下列公式得出温度 温度（° C） = {（V25 - VSENSE） / Avg_Slope} + 25 式中V25是VSENSEi 25摄氏度时的数值（典型值为1.42V） AVg_Slope是温度与VSENS曲线的平均斜率（典型值为4.3mV∕C） 利用均值法对转换后的温度进行滤波，将得到的温度通过串口输出。 常用的温度测量方法 温度的测量方法，按照测量温度所使用工具以及原理的不同，通常分为以下几种： 电阻变化：热敏导体或半导体在受热后导致的电阻值变化。 热膨胀：固体、气体、液体等在受热后发生的热膨胀。 热电效应：不同材质导线连接的闭合回路，两接点的温度不同，造成回路内所产生热电势。 热辐射：物体的热辐射随温度的变化而变化。 其它：射流测温、涡流测温、激光测温等。 下表是各种不同温度计的量程和优缺点比较 （一）玻璃管温度计 1. 常用玻璃管温度计 特点：玻璃管温度计结构简单、价格便宜、读数方便，而且有较高的精度 种类：实验室用得最多的是水银温度计和有机液体温度计。水银温度计测量范围广、刻度均匀、读数准确，但玻璃管破损后会造成汞污染。有机液体（如乙醇、苯等）温度计着色后读数明显，但由于膨胀系数随温度而变化，故刻度不均匀， 读数误差较大。 2. 玻璃管温度计的安装和使用 （1）玻璃管温度计应安装在没有大的振动，不易受碰撞的设备上。特别是有机液体玻璃温度计，如果振动很大，容易使液柱中断。 （2）玻璃管温度计的感温泡中心应处于温度变化最敏感处。 （3）玻璃管温度计要安装在便于读数的场所。不能倒装，也应尽量不要倾斜安装。 （4）为了减少读数误差，应在玻璃管温度计保护管中加入甘油、变压器油等，以排除空气等不良导体。 （5）水银温度计读数时按凸面最高点读数；有机液体玻璃温度计则按凹面最低点读数。 （6）为了准确地测定温度，用玻璃管温度计测定物体温度时，如果指示液柱不是全部插入欲测的物体中，会使测定值不准确，必要时需进行校正。 3. 玻璃管温度计的校正 玻璃管温度计的校正方法有以下两种： （1）与标准 >标准温度计在同一状况下比较 实验室内将被校验的玻璃管温度计与标准温度计插入恒温糟中，待恒温槽的温度稳定后，比较被校验温度计与标准温度计的示值。示值误差的校验应采用升温校验，因为对于有机液体来说它与毛细管壁有附着力，在降温时，液柱下降会有部分液体停留在毛细管壁上，影响读数准确。水银玻璃管温度计在降温时也会因磨擦发生滞后现象。 （2）利用纯质相变点进行校正 ①用水和冰的混合液校正0℃ ②用水和水蒸汽校正100℃ （二）热电偶温度计 1. 热电偶测温原理 热电偶是根据热电效应制成的一种测温元件。它结构简单，坚固耐用，使用方便，精度高，测量范围宽，便于远距离、多点、集中测量和自动控制，是应用很广泛的一种温度计。如果取两根不同材料的金属导线A和B，将其两端焊在一起，这样就组成了一个闭合回路。因为两种不同金属的自由电子密度不同，当两种金属接触时在两种金属的交界处，就会因电子密度不同而产生电子扩散，扩散结果在两金属接触面两侧形成静电场即接触电势差。这种接触电势差仅与两金属的材料和接触点的温度有关，温度愈高，金属中自由电子就越活跃，致使接触处所产生的电场强度增加，接触面电动势也相应增高。由此可制成热电偶测温计。 2. 常用热电偶的特性 几种常用的热电偶的特性数据见表3-2。使用者可以根据表中列出的数据，选择合适的二次仪表，确定热电偶的使用温度范围。 基于DS18B20的单片机温度检测与报警系统设计 张谦吴芳敏李慧玲 （湖南师大物理与信息科学学院） 一．系统功能简介 本装置采用A T89S51作为处理器，DS18B20作为温度传感器，LCD1602作为显示屏，能对周围的环境温度进行检测并报警，温度范围为－55℃～+125℃,并能够精确到小数点后两位小数。 二．硬件设计 1.处理器 AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM）；器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-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 Flash 存储单元，A T89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。 AT89S51芯片 2.温度传感器 温度芯片DS18B20是一线式数字温度传感器，具有小体积封装形式。被测温度用符号扩展的1 6位数字量方式串行输出。其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生。C P U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。DS18B20支持“一线总线”接口，测量温度范围为－55℃～+125℃，在－10℃～+85℃范围内,精度为±0.5℃。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。 DS18B20内部结构如图所示： 主要由4部分组成：64 位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和 温度测量仪表的分类 温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两大类。通常来说接触式测温仪表比较简单、可靠，测量精度较高；但受耐高温材料的限制，不能应用于很高的温度测量。非接触式仪表测温是通过热辐射原理来测量温度的，测温元件不需与被测介质接触，测温范围广，不受测温上限的限制，也不会破坏被测物体的温度场，反应速度一般也比较快；但受到物体的发射率、测量距离、烟尘和水气等外界因素的影响，其测量误差较大。 辐射原理测温。 -50~+1600℃均可边续测量，某些特殊热电偶最 +2800℃（如钨-铼）。 ?③构造简单，使用方便。 ④输出信号为电信号，便于远传。 1．热电偶测温基本原理 将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，当导体A 和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工 S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。 工业用热电偶的测温范围见下表： 在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100℃，B偶不用补偿导线，用普通的屏蔽线。 2、热电偶的结构 一般由热电极、绝缘套管、保护管、接线盒组成。普通型热电偶按其安装时的固定形式可分为固定螺纹连接、固定法兰连接、活动法兰连接无固定装置等多种形式。 热电极：一般金属Φ0.5~3.2mm，昂贵金属Φ0.3~0.6mm，长度与被测物质有关，一般为300~2000mm，通常在350mm左右； 绝缘管：隔离热电偶与被测物，一般在室温下要5MΩ左右； 3、非标准型热电偶 2400~2800℃的高温，它的特点是在高温下易氧化，只能用于真空或惰性气氛中，热电势率为S偶的2倍，在2000℃时的热电势接近30mV，价格仅为S偶的1/10. 二、热电阻 热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。测量范围为-200~500℃，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，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温度上下限报警电路文档
温度检测报警
温度监测报警系统设计报告
设计一个温度监测和显示报警电路
最新5温度测量仪表汇总
温度检测和报警系统方案
温度查表检测
温度测量与报警系统设计.
温度监测报警系统
温度检测电路
设计一个温度监测和显示报警电路
嵌入式系统课程设计汇本(温度检测报警系统)
嵌入式系统课程设计温度检测报警系统
温度监测及报警电路(热敏电阻+LM324)
嵌入式系统课程设计(温度检测报警系统).docx
常用的温度测量方法
温度检测报警装置
常用温度测量仪表分类
相关主题
文本预览