数字式温度表设计大纲及指导书(王军)

毕业设计（论文）《多功能数字温度计的设计与制作》专业（系）车辆电子班级学生姓名指导老师完成日期 2009. 11. 16毕业设计任务书一、课题名称：多功能数字温度计的设计与制作二、指导教师：三、设计内容与要求1 课题概述1）温度是科学技术中最基本的物理量之一，物理、化学、生物等学科都离不开温度。

在工业生产和实验研究中，温度常常是表征对象和过程状态的最重要的参数之一。

传统的水银或酒精温度计来测量温度,不仅测量时间长、读数不方便、而且功能单一,已经不能满足人们在数字化时代的要求。

因此提出一种新型的数字式温度测量电路的设计方案,该方案集成了基于AT89S51的两位数码管显示温度测量电路和通过编程的方式来实现实时时钟的显示、修改、定时闹铃等功能的时钟电路2 设计内容与要求设计内容：1）温度测量：能够实时显示当前的环境温度2）时钟功能：能够作为时钟使用，显示当前时间3）闹钟功能：能够在设定时间时钟时，作为闹铃发生4）时钟设置功能：能够设定时钟，修改当前时间5）电源电池或直流稳压电源输入：稳压至9V供电6）完成控制器的原理图和PCB板图的设计和制作7）完成软件程序的编写与调试8）对整机的调试，完成指定功能设计要求：1）原理图规范2）PCB板图规范、布局合理3）电路板制作工整、美观4）软件流程图标准5）程序采用结构化设计、可读性强3、设计参考书电力电子技术与应用高等教育出版社电机控制技术北京航空航天大学出版社模拟电子技术高等教育出版社数字电子技术高等教育出版社单片机C语言程序设计北京航空航天大学出版社单片机原理及应用中南大学出版社传感器与检测技术高等教育出版社4、设计说明书要求(小四、宋体)（一）封面（二）任务书（三）中文摘要（四）外文摘要（五）目录（六）正文（绪论、正文主体、结论）（七）参考文献（八）致谢（九）附录5、毕业设计进程安排序号内容要求完成时间1师生见面,下发毕业设计任务书、布置毕业设计------- 2011.6.282 前期准备完成毕业设计相关资料的收集、设计方案的确定假期3 元件选型参数、型号、数量2011．9．154 控制板原理图设计------- 2011．9．305 控制板PCB板设计与制作------- 2011.10.146 软件程序编写调试------- 2011.10.317 整机调试完成批定功能2011．11．108 毕业设计任务书编写毕业设计说明书在规定时间前上交指导教师处2011.11.259 毕业答辩及成绩评定------- 2011年12月6、毕业设计答辩及论文要求(小四、宋体)1毕业设计答辩要求答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报告等必要资料交指导教师审阅，由指导教师写出审阅意见。

数字式温度计的设计[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一，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测量系统测温范围从-10℃到85℃，测量精度为±0.5度，并且采用LED显示。

该设计控制器使用单片AT89C2051，测温传感器使用DS18B20，用4位共阳极LED数码管实现温度显示，能准确达到以上要求。

[关键词] 数字式温度计 DS18B20 AT89C2051 数码管The design of the digital thermometer[Abstract] With people’s living standard rises ceaselessly, undoubtedly SCM control is one of the goals of the people’s to pursue, but people demand more and more of it for modern job, scientific research, life, providing more convenient facilities that needs microcontroller tech- nology developing from several of all towards digital control system, intelligent control direction. The design of the digital temperature measuring system measuring ranges from minus 10 degrees Celsius to 85 degrees Celsius, the measurement accuracy is 0.5 degrees Celsius, and useing of LED direct reading . This design uses AT89C2051 as single-chip microcomputer controller,as temperature sensor DS18B20, and a total of 4 cathode tube to realize LED digital temperature display.So it can exactly reach the requirements.[KeyWords] Digital thermometer DS18B20 AT89C2051 Digital tube目录引言 (1)第1章总体方案设计 (2)1.1 温度测量系统设计方案 (2)1.2 显示部分设计方案 (2)1.3 总体设计框图 (2)第2章系统硬件电路设计 (3)2.1 单片机模块 (3)2.1.1 AT89C2051功能及特性 (4)2.1.2 单片机模块功能 (4)2.2 温度采集部分硬件 (6)2.2.1 温度传感器DS18B20 (6)2.2.2 DS18B20温度传感器与单片机的接口电路 (8)2.3 显示部分电路设计 (10)2.4 设计实物图 (11)第3章系统软件部分设计 (12)3.1 主程序 (12)3.2 读出温度子程序 (12)3.3 温度转换命令子程序 (13)3.4 计算温度子程序 (14)3.5 显示数据刷新子程序 (14)3.6 程序代码 (15)总结 (19)致谢 (20)参考文献 (21)附录电路图 (22)引言十七世纪是温度计诞生和发展的最初阶段，这个物理仪器几乎比任何其他仪器都得到更广泛的应用，现代的历史研究认为最早发明温度计的科学家是伽利略，他于1592年发明了最早的气体温度计，最早的液体温度计是荷兰科学家华伦海特制造出来。

FPGA课程设计题目：数字温度表的设计摘要：本文主要研究利用FPGA器件和MAXPLUSⅡ工具软件设计数字温度表的问题，本文介绍了一种基于FPGA的数字温度表的设计，给出了仪表的硬件结构，详细介绍了用VHDL语言设计FPGA器件电路的方法。

本课题在MAX+PLUSⅡ开发环境下，采用VHDL语言设计并实现了数字温度表。

设计采用VHDL的结构描述风格，依据功能将系统分为三个模块，控制模块、数据处理模块和扫描显示模块，通过波形仿真、下载芯片的测试，完成了温度表的功能。

由AD590与FPGA 组成的测温系统的硬件电路和软件设计及提高测量精度的方法,通过对实际温度的测量,本设计具有结构简单、外围电路少、抗干扰能力强、功耗小、可靠性高、速度快、反应时间短等优点。

关键字：VHDL;FPGA;MAX+PLUSⅡ;数字温度表Design and Emulation of the Digital ThermometerAbstract:This article main research the question using the FPGA components and the software tool MAXPLUSⅡ.design digit thermometer's, this article introduced one kind design of digital thermometer's based on the FPGA, has given the hardware architecture of measuring appliance’s, introduced the method using the languag e VHDL design circuit of FPGA component in detail. Under the development environment of MAX+PLUSⅡ this topic used the VHDL language design, and has realized the digital thermometer. The design take the structure description style of VHDL, based on the function the system consists of three modules, the control module, the data processing module and the scanning display module, via the profile simulation, the downloading chip's test, has completed thermometer's function. The temperature measurement system's hardware circuit which consist of AD590 and FPGA and the method that enhancement measuring accuracy, through the testing of the practical temperature, found this design has the merits simple structure, few outside-circuit, strong ability anti interrupter ,small power loss, high reliability, high speed, short time of reaction and so on.Key Words: VHDL; FPGA; MAX+PLUSⅡ; Digital thermometerI目录第1章总体方案设计 (1)1.1方案原理的构思及比较 (1)1.2A/D转换器的合理选用 (1)1.2.1 A/D转换器的主要技术指标 (1)1.2.2 A/D转换器的选用原则 (2)1.2.3 本系统中A/D转换器的选择 (2)1.2.4 ADC0804转换原理 (3)1.3A/D温度传感器的合理选用 (5)1.3.1 传感器选用原则 (5)1.3.2 本系统中温度传感器的选择 (7)1.4多个LED的动态扫描显示 (7)1.5数字温度表测量原理 (8)1.6系统的硬件结构 (8)第2章 FPGA功能模块 (10)2.1FPGA简介 (10)2.2FPGA结构与原理 (11)2.3利用硬件描述语言VHDL设计数字系统 (11)2.4系统中的FPGA器件设计 (13)第3章系统仿真 (16)3.1MAX+PLUSⅡ简介与设计流程 (16)3.2各模块的仿真 (18)3.3顶层总电路图和总仿真波形 (20)结束语 (21)参考文献 (22)致谢 (23)附录 (24)第1章总体方案设计1.1 方案原理的构思及比较任何物质的温度变化都会引起它本身的物理特征与几何形状的改变。

中北大学课 程 设 计 说 明 书学生姓名： 学 专 题 院： 业： 目：学 号：信息与通信工程学院 电子信息科学与技术 数字温度计设计指导教师： 指导教师：张志伟职称: 职称:教授2012 年 01 月 06 日中北大学课程设计任务书2011/2012 学年第 1 学期学 专院： 业：信息与通信工程学院 电子信息科学与技术 学 号： 电子电路综合实践 数字温度计设计学 生 姓 名： 课程设计题目：起 迄 日 期： 课程设计地点： 指 导 教 师： 系 主 任：2011 年 12 月 26 日～2012 年 1 月 6 日5 院楼 513、606 张志伟、王伟 程耀瑜下达任务书日期:2011 年 12 月 26 日课 程 设 计 任 务 书1．设计目的：针对电子线路课程要求，对设计者进行实用型电子线路设计、仿真测试等各环节的 综合性训练，培养设计者运用课程中所学的理论与实践紧密结合，独立地解决实际问题 的能力。

设计者必须独立完成一个选题的设计任务。

2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等） ：设计内容: 设计一数字式温度计，即用数字显示被测温度。

1.技术指标： 1） 测量范围：-50 度—150 度； 2） 测量精度 0.1 度； 3） 4 位 LED 数码管显示； 2.设计要求： 数字式温度计不仅读数方便，而且测量精确。

1）给出计算参数、总体设计电路； 2）画出完整电路图，写出设计总结报告。

3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、 实物样品等〕 ：1 电路原理图； 2 器件的工作原理和应用，仿真结果； 3 课程设计说明书； 4 PROTEL 应用的基本知识。

课 程 设 计 任 务 书4．主要参考文献：要求按国标 GB 7714—87《文后参考文献著录规则》书写，例： 1 傅承义，陈运泰，祁贵中.地球物理学基础.北京：科学出版社，1985（5 篇以上）5．设计成果形式及要求：1 电路原理图； 2 课程设计说明书。

数字式温度表的设计徐永梅【摘要】基于对传统测量方式的改进,设计了一种数字式温度表,给出了电路原理图,并对测量原理做了较详细的阐述.【期刊名称】《装备制造技术》【年(卷),期】2010(000)011【总页数】3页(P33-34,53)【关键词】数字式;温度表;传感器;A/D转换【作者】徐永梅【作者单位】淮安市高级职业技术学校,电子工程系,江苏,淮安,223005【正文语种】中文【中图分类】TH765.2+3测量温度时常用玻璃管温度计，玻璃管温度计通常采用刻度读数，读数不够直观，且不能远传并易碎。

鉴于此种情况，设计一种可直接读出数字的温度表，它可以测量表面温度，可以实现非接触式测量，测量的温度范围也比较大。

该数字式温度表可连续测量-50～200℃范围内的各种气体和液体的温度，精确度可达1℃，实际电流为24～26 mA，电源电压220 V，电源提供的实际功率大致为5.288～5.720 VA。

其由传感器和表头等部分组成。

同时还可以测量温度计不能测量的，如：有毒的气体和腐蚀的液体。

具有检测准确、安全可靠等特点，是理想温度检测仪表。

该数字式温度表，是一种方便携带又易用的温度表。

它通过热敏电阻作为传感器，得到每一度热敏电阻的电压变化值，用LM324集成运放进行跟随放大，然后送入ICL7107进行数模转换，再通过数码管进行温度显示。

1 设计方案1.1 方框图图1 方框图如图1所示，Pt100热敏电阻将温度变化转换成电阻值的变化，恒流源电路将电阻值转换成电压，使用LM324中的两块运放，第一块将Pt100的电压信号进行跟随，第二块放大，ICL7107组成A/D转换与数码驱动电路。

四只数码管共同组成高精度数字电压表头，用来显示温度（1mV就代表1℃）。

1.2 主电路图主电路图如图2所示。

图2 主电路图2 原理分析2.1 电源电路图3 电源原理图稳压电源由220V/5W的有中心抽头的变压器经桥式整流、电容滤波、LM7805、LM7905组成有正负输出的5V集成稳压电源，提供给电路的各部分，数码管的电源则由3个1N4007串联降压后提供2V的供电电源。

2012届毕业设计任务书(数字温度计)附件8：HCIT-QF-JW054淮安信息职业技术学院2009 级学生毕业设计（论文）材料袋学生姓名：刘辉玲学号：71096003院（系）名称：电子工程学院专业：电子信息工程技术专业基于单片机的数字温度计的设计毕业设计（论文）题目：指导教师：冯成龙副教授（姓名、专业技术职务）材料目录序号名称数量备注1 选题、审题表 12 任务书 13 中期检查表 14 毕业设计（论文） 15 成绩评定表 16年月日附件1：HCIT-QF-JW050淮安信息职业技术学院2009 级学生毕业设计（论文）选题、审题表院（系）电子工程学院选题教师姓名冯成龙专业电子信息工程技术专业技术职务高级中级初级√申报课题名称基于单片机的数字温度计的设计课题类别设计论文其它课题来源生产实践科研实验室建设自拟√√√课题简介本课题以单片机为核心，结合电子技术、计算机技术、传感器及显示技术等技术，实现温度测量，并将测量结果通过显示器显示出来。

设计（论文）要求（包括应具备的条件）1．熟练掌握单片机软、硬件设计；2．掌握温度传感器相关知识；3．能实时显示温度；4．温度计采用电池或市电供电；5．测温范围：-20～100℃；6.具有团队合作精神。

课题预计工作量大小大适中小课题预计难易程度难一般易是否是新拟课题是否所在专业审定意见负责人（签名）：年月日注：1、该表作为学生毕业设计（论文）课题申报时专用,由选题教师填写,经所在专业有关人员讨论,负责人签名后生效;2、该表的填写针对1名学生毕业设计（论文）时选择使用,如同一课题由2名及2名以上同学选择,应在申报课题的名称上加以区别(加副标题),并且在"设计(论文)要求"一栏中加以体现;3.课题简介一栏主要指研究设计该课题的背景介绍及目的、主要内容、意义;4.“设计（论文）要求（包括应具备的条件）”一栏：主要指本课题技术方面的要求，而“条件”指从事该课题必须具备的基本条件（如仪器设备、场地、文献资料等）;5.课题一旦被学生选定，此表须放在学生“毕业设计（论文）材料袋”中存档。

学习情境三数字式温度计制作与调试说明书电子1034班组别：第四组组员：XXXXXX2012年3月8日目录一、工作任务.............................................................................................. - 3 -二、总体设计思路...................................................................................... - 3 -2.1整体功能说明 .................................................. - 3 -2.2总体框图 ...................................................... - 3 -三、硬件设计.................................................................................................. - 3 -3.1硬件模块组成 .................................................. - 3 -3.2各模块说明 .................................................... - 3 -1）主控制器......................................................................................................................... - 3 - 2）显示驱动与显示电路........................................................................................................... - 4 - 3）测温模块............................................................................................................................... - 4 - 4）报警电路............................................................................................................................... - 4 - 5）复位电路............................................................................................................................... - 5 -四、软件设计.................................................................................................. - 5 -4.1程序结构 ...................................................... - 5 -4.2各模块说明及流程图 ............................................ - 6 -1)主程序流程图 ......................................................................................................................... - 6 -2）读出温度子程序流程图....................................................................................................... - 6 - 3）显示数据刷新子程序流程图............................................................................................... - 7 - 4）计算温度子程序流程........................................................................................................... - 7 - 5）温度转换命令子程序流程图............................................................................................... - 8 -4.3程序清单 ...................................................... - 8 -五、调试过程................................................................................................ - 13 -5.1调试方法与步骤 ............................................... - 13 -5.2调试结果 ..................................................... - 13 -六、附件........................................................................................................ - 14 -一、工作任务开发完成一个简易的数字式温度计。

目录第1章数字显示仪表的工作原理 (1)1.1数字式显示仪表原理 (1)1.2数字式显示仪表结构 (1)1.3数字仪表的主要技术指标 (2)1.4线性化问题 (3)1.5信号的标准化及标度变换 (3)第2章数字显示仪表的制作 (4)2.1ICL7107双积分A/D转换器 (4)2.2LED显示器 (8)2.3主要集成块 (9)第3章数字显示仪表的安装 (10)3.1数显部分的安装 (10)3.2电源部分的安装 (10)第1章 数字显示仪表的工作原理1.1 数字式显示仪表原理工业生产过程中常用的数字式仪表有数字式温度计、数字式压力计、数字流量计、数字电子秤等。

数字仪表的出现适应了科学技术及自动化生产过程中高速、高准确度测量的需要，它具有模拟仪表无法比拟的优点。

数字仪表的主要特点有：准确度高、分辨力高、无主观读数误差、测量速度快、能以数码形式输出结果。

同时数字量来传输信息，可使得传输距离不受限制。

数显仪表按工作原理分为：不带微处理器和带微处理器的。

其原理框图如图1-1所示。

1.2 数字式显示仪表结构不带微处理器的仪表，通常用运算放大器和中、大规模集成电路来实现；带微处理器的仪表，是借助软件的方式来实现原理框图中的有关功能。

不带微处理器的数显仪表一般应具备模数转换，非线性补偿及标度变换三大部分，这三部分又各有很多种类，三者间相互巧妙的组合，可以组成适应于各种不同要求场合的数字式显示仪表。

尽管数字仪表的品种繁多，原理各不相同，但其基本构成形式可由图1-2所示的主要环节组成。

模一数转换器是数字仪表的核心，以它为中心，将仪表分为模拟和数字两大部分。

图1-1 数字显示仪表原理图传感器的统一电量信号一般都比较微弱，并且包含着在传输过程中产生的各种干扰成分，因此在其转换成数字量前，首先要进行滤波与放大。

前置放大器就是用来提高仪表的灵敏度、输入阻抗及信号的信噪比。

仪表的数字部分一般由计数器、译码器、时钟脉冲发生器、驱动显示电路以及逻辑控制电路组成。

数字温度计课程设计mul一、课程目标知识目标：1. 学生能理解数字温度计的工作原理，掌握温度测量单位摄氏度（℃）和华氏度（℉）的转换方法。

2. 学生能描述数字温度计在日常生活和科学实验中的应用，了解不同场合下温度测量的重要性。

3. 学生了解温度对环境、生物及物体性质的影响，理解温度变化与自然现象之间的关系。

技能目标：1. 学生能够正确使用数字温度计进行温度测量，并准确读取温度值。

2. 学生能够运用所学知识解决实际生活中的温度测量问题，如体温测量、气温观测等。

3. 学生通过小组合作和实验探究，培养观察、分析、解决问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 学生养成对温度测量数据的严谨态度，注重实验操作的准确性和安全性。

2. 学生认识到温度测量在科学研究、生活实践等方面的重要意义，增强对科学技术的兴趣和好奇心。

3. 学生通过学习数字温度计相关知识，培养环保意识，关注气候变化对环境的影响。

4. 学生在小组合作中学会沟通、协作，培养团队精神和尊重他人意见的品质。

本课程设计针对学生年级特点，结合数字温度计相关知识，注重理论与实践相结合，旨在提高学生的科学素养和实践能力。

课程目标具体、可衡量，便于教学设计和评估。

在教学过程中，教师需关注学生个体差异，充分调动学生的积极性，引导他们主动探究、合作交流，实现课程目标。

二、教学内容本章节教学内容依据课程目标，紧密结合教材，确保科学性和系统性。

主要包括以下几部分：1. 数字温度计工作原理：介绍数字温度计的基本结构、传感器原理以及温度测量方法。

2. 温度单位及转换：讲解摄氏度与华氏度的定义，引导学生掌握两者之间的转换公式及计算方法。

3. 数字温度计的使用方法：教授如何正确使用数字温度计进行温度测量，包括操作步骤、注意事项等。

4. 温度测量的应用：分析数字温度计在日常生活、科学实验、医疗健康等领域的应用，强调温度测量在实际生活中的重要性。

5. 温度对生物及物体性质的影响：探讨温度对生物生长、物体状态变化等方面的影响，引导学生了解温度与自然现象之间的关系。