毕业设计-数字温度测量仪设计
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毕业论文（设计）题目数字温度测量仪设计系部专业年级学生姓名学号指导教师基于STC89C52的数字温度检测系统的设计专业学生：指导教师：【摘要】随着社会的不断发展工农业的不断进步，温度检测系统被广泛的应用于各种场合。
在一些温度控制系统中往往采用的是热敏电阻或热敏三极管并配上相应的A/D电路来实现温度的采样[1]，最终送入处理器中，来实现温度检测的目的。
由于传统的方案设计复杂，热敏电阻的耦合非线性，A/D的位数，外界干扰等原因，造成采集精度不高，容易造成严重的后果[2]。
本设计采用一种新型的可编程温度传感器（DS18B20），不需复杂的信号调理电路和A／D转换电路能直接与单片机完成数据采集和处理，实现方便、精度高，性能稳定，本毕业设计介绍了智能集成温度传感器DS18B20的结构特征及控制方法，并对以此传感器为测温设备和STC89C52单片机为控制器构成的温度测量装置的工作原理及程序设计作详细的介绍，并采用Visual Basic设计了可实时显示温度曲线的上位机。
实现了测量温度范围－55℃～+125℃，固有测温分辨率0.5℃，并含有上位机动态显示温度曲线的智能温度检测系统。
该系统在稳定性与性能上优于传统温度检测系统适用于人民的日常生活和工农业生产用于温度监测和测量。
【关键词】：数字温度检测STC89C52 DS18B20 上位机Visual Basic目录绪论 (2)1 系统分析 (4)1.1 需求分析 (4)1.2 性能需求 (4)1.3 开发环境 (5)1.3.1硬件设备 (5)1.3.2软件环境 (5)2 系统设计 (5)2.1系统结构设计 (5)2.2系统设硬件设计 (7)2.2.1主要器件介绍 (7)2.3硬件电路设计 (9)2.3.1 单片机最小系统设计 (9)2.3.2 数码管显示电路设计 (10)2.3.3 DS18B20电路设计[15] (11)2.3.4稳压电路 (12)2.4 PCB板的制作[16] (12)2.5 硬件设计总结与测试： (13)2.6.基于Visual Basic6.0串行通信控件MSComm[17]的上位机制作 (13)2.6.1 MSComm控件处理通信的方式 (14)2.6.2 MSComm控件的常用属性 (15)2.6.3 MSComm控件的使用 (16)2.7软件设计 (16)3.设计总结 (20)参考文献 (21)附录 (22)附录1：源代码 (22)致谢 (28)绪论随着单片机应用技术的普及，越来越多的自动化系统在我们生活中得到应用。
嵌入式[3]工程师可以根据用户的不同需求，来选取不同的外部设备和不同性能的单片机来完成系统得设计。
一个嵌入有单片机的系统其能完成一些自动化，智能化的采集处理与控制。
其中外设的选取时嵌入式系统设计了一个重要组成，一个好的嵌入式系统应该做好在外部传感器选择的时候注意几个因素[4]。
第一，注意传感器的参数。
第二，注意传感器的稳定程度。
第三，在同等条件，要注意传感器的成本问题。
做到以上几点，设计出来的嵌入式设备才是最具有竞争力的产品。
本系统在选择传感器的时候做了多方面的比较，从实现的难度，传感器的精度，以及传感器的稳定程度。
最终确立选用18B20数字传感器作为系统温度采集的传感器。
在处理核心上的选择同样的是十分重要的，本系统结合系统本身的需求，在满足系统功能的情况下选择了价格相对便宜，性能又很稳定，同时也是设计者熟悉的一款基于51内核的，STC89C52单片机。
实践证明，该单片机选择是正确的。
整理系统设计时，按照软件工程[5]设计的思想，经历需求分析，概要设计，详细设计，最终实现几个阶段。
在详细的计划下，按质按量的完成了系统的所有功能，同时完成了论文的撰写。
1 系统分析1.1 需求分析该系统的用户假定为工业中设备环境的温度检测，需要实时的显示当前的温度。
如何能做到实时的检测呢？根据工业现场的环境，不可能在每一个设备上挂一个温度计，然后又由人来实时记录这些数据，必然需要一个数字化的，电子化的温度检测系统的存在。
首先要适应工业温度的变化范围[6]，不能使用非工业的器件材料。
也就是说，其温度变化范围一定要较宽。
其次，在工业环境中常常是比较危险了，人不适合于近距离的接触设备，容易导致危险。
故其显示一定不能为暗的，小的字符显示。
然后，工业温度变化常常需要记录下变化的过程，即需要记录温度变化的曲线，也就是设计的温度检测系统，一定要能描绘出系统的曲线。
经分析，可大致的了解到，该系统需求的功能大概有三条：1.实时的宽范围的温度检测。
2.能清楚的显示与读出数据。
3.能实时的描绘出温度变化的曲线。
1.2 性能需求该系统在性能功能上应达到如下需求：使用简单，能被工厂中的工人迅速的学会如何使用。
设备小巧，能安放于任何想安放的地方。
在温度的精度上，要满足精度0.5摄氏度，能耐得住工厂的湿热环境。
1.3 开发环境1.3.1硬件设备开发平台要求[7]：具有 Pentium 4 处理器以上且满足以下要求的计算机：最低 512 MB 内存，最小 2.1 GB 硬盘。
单片机开发板下载套件一套，另电子元器件若干。
1.3.2软件环境操作系统：Windows NT/2000/XP或更高版本开发软件：Keil UV2及以上版本，Visual Basic 6.0烧写软件: STC_ISP_V4792 系统设计2.1系统结构设计为满足系统的三个需求：1.实时的宽范围的温度检测。
2.能清楚的显示与读出数据。
3.能实时的描绘出温度变化的曲线。
系统应该设计必须含有几个模块：a.温度采集模块。
b.显示模块。
c.串口通信接口。
d.核心系统模块。
温度采集的模块目前较为流行的有以下三种方案[8]：本电路是温度计的设计，在测温电路中利用热敏电阻器件的感温效应，将随被测温变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，用单片机进行数据处理，经显示电路就可以显示出来。
下图2.1为基于NTC的温度采集电路设计。
图2.1 基于NTC的温度采集电路NTC电路模块电路分析可知，V o3相对于地的电压即为NTC两端的电压，输出能够表示温度传感器的电压值。
另外，对于运放A3，由于n、p两输入端的输入电阻相差较大，对于电路的放大作用会产生很大误差，为了平衡两输入端电阻，此处加一个平衡电阻Rb。
方案二：基于单片机的温度传感器设计的数字温度计已经很成熟，各种精度很高的温度计不断推出。
数字温度检测要求检测的精度必须高于控制的精确度，否则无从实现控制的精度要求。
所以精度已经成为数字温度检测的一项重要的性能参数。
因此追求高精度是数字温度检测的一个目标。
不仅如此，检测还涉及国计民生各个部门，可以说在所以科学技术领域无时不在进行检测。
科学技术的发展和检测技术的发展是密切相关的。
现代化的检测手段能达到的精度、灵敏度及测量范围等，在很大程度上决定了科学技术的发展水平。
同时，科学技术的发展达到的水平越高，又为检测技术、传感器技术提供了新的前提手段。
目前市场上出现了很多传感器，很多精度高的传感器已经出现，而且精度越来越高。
图2.2 为数字温度计的电路图。
图2.2 数字温度计的电路图18B20将会更精确、更简单，更人性化，更满足系统设计的需求。
为此本次设计方案二。
显示模块的选择方案有如下几种[9]：方案一：使用液晶屏显示时间。
液晶显示屏（LCD1602）具有轻薄短小、如下图2.3所示。
低耗电量、无辐射危险，平面直角显示以及影像稳定不闪烁等优势，可视面积大，画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强的特点。
但由于只需要显示时间和转向、相数这样的数字，信息量比较少，且由于液晶是以点阵的模式显示各种符号，需要利用控制芯片创建字符库，编程工作量大，控制器的资源占用较多，其成本也偏高。
在使用时，不能有静电干扰，否则易烧坏液晶显示芯片，不易维护。
图2.3 1602液晶电路图方案二：在使用传统的数码管显示，如下图2.4所示，如下图所示。
数码管具有：高亮度，低能耗、低损耗、低压、寿命长、耐老化、防晒、防潮、防火、防高（低）温，对外界环境要求低，易于维护，同时其精度高，称量快，精确可靠，操作简单。
数码显示是采用BCD编码显示数字，程序编译容易，资源占用较少。
图2.4 常见数码管接线图根据以上需求分析，需要高亮度的显示效果，故采用方案二。
核心系统模块根据所学知识，熟悉程度来讲，首选应当是51单片机，然而常用的51单片机有两款:AT89S52和STC89C52。
以下是对这两款单片机对比[10]：程序存储空间数据存储空间EEPROM存储空间下载方式价格STC89C52 8K 512 8K 串口 4.4元STC89C52 8K 256 无ISP 5.5元从对比可以看出无论从性能还是价格上，STC89C52都占有一定的优势。
故在核心模块上选择STC89C52作为核心系统模块。
综上原因分析，最终确定系统结构如下：图2.4 温度检测系统系统结构图2.2系统设硬件设计2.2.1主要器件介绍STC89C52[11]：STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。
在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。
另外 STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。
空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。
STC单片机引脚说明[12]：图2.5 STC89S52管脚图（1）VCC：电源电压（2）GND：接地（3）RST：复位输入。
当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
（4）/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
（5）XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
（6）XTAL2：来自反向振荡器的输出。
（7）P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。
作为输出口用时，每脚可吸收8TTL门电流。
