学位论文基于单片机的数字温度计设计论文草稿.docx

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学位论文基于单片机的数字温度计设计论文草稿

武汉理工大学华夏学院

本科生毕业设计（论文）

学院：

信息工程系

专业：

电子信息工程

学生：

陈晓庆

指导教师：

吕雪

完成日期2015年5月

武汉理工大学华夏学院本科生毕业设计（论文）

基于单片机的数字温度计设计

Thedesignofdigital thermometer basedonMCU

总计：

42页

表格：

5个

插图：

21幅

武汉理工大学华夏学院本科毕业设计（论文）

基于单片机的数字温度计设计

Thedesignofdigital thermometer basedonMCU

学院：

信息工程系

专业：

电子信息工程

学生姓名：

陈晓庆

学号：

10211811232

指导教师：

吕雪

评阅教师：

完成日期：

武汉理工大学华夏学院

WuhanUniversityofTechnology HuaxiaCollege

基于单片机的数字温度计设计

电子信息工程专业陈晓庆

[摘要]在日常生活及工业生产过程中，经常要用到温度的检测及控制，温度的检测与控制是生产过程和科学实验中比较典型的应用。

本系统由主控器、温度检测电路、温度显示电路、报警控制电路组成，主要介绍了一种利用AT89C51单片机做控制及数据处理器、智能温度传感器DS18B20做温度检测器、LED数码显示管做温度显示输出设备的测温系统。

使用Proteus画图、Keil编程，完成了能够实时测量并显示的数字温度计。

DS18B20与AT89S51结合实现的最简温度检测系统，不仅结构简单，抗干扰能力强，而且适合于在恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。

[关键词]温度测量、AT89C51单片机、DS18B20温度传感器、仿真

Thedesignofdigital thermometer basedonMCU

ElectronicInformationEngineeringSpecialtyCHENXiao-qing

[Abstract]In dailylifeandindustrialproductionprocess, oftenusedinthedetectionandcontroloftemperature.Temperaturedetectionandcontrolis thetypicalapplication inproductionprocessandscientificexperiments. Thissystemconsistsof maincontroller,temperaturedetectioncircuit, thetemperaturedisplaycircuit,alarm

controlcircuit.Thispaperintroducesa AT89C51microcontroller control,anddataprocessor,intelligenttemperaturesensorDS18B20temperaturedetector,LEDdigitaldisplayoutputdevicetemperature measurementsystem. Theuseof Proteusdrawing,

Keilprogramming, cancompletethe real-timemeasurement anddisplay ofthe digitalthermometer. DS18B20and AT89S51combinedwiththemost simple temperaturedetection system, notonlyanti-interferencehastheadvantagesofsimplestructure,stronganti-interferenceability, butalsoissuitablefor on-sitetemperaturemeasurement inharshenvironment, andhaswideapplicationprospect.

[keyword] Temperaturemeasurement, AT89C51Microcontroller, DS18B20temperaturesensor, Simulation

目 录

引 言

随着电子信息技术的快速发展和传统工业的逐步完善，人们对各种信息参数的要求都有了几何级的增长。

在三大信息：

信息采集、信息传输和信息处理中，传感器技术（信息采集）位于信息技术的前沿，尤其是温度传感器技术，在国内外各领域已经受到了广泛的引用，而能够独立工作的温度检测和监控系统也早已应用于诸多领域。

人们的生活环境与温度密不可分，在日常生活中温度是最常用到的一个物理量，对它进行准确的测量和实时的检测是必须的。

传统的温度检测以热电阻和热电偶为测温元件，不仅需要复杂麻烦的信号处理电路，制作价格昂贵，而且可靠性差，准确度低，误差较大。

相比之下，本设计利用单片机AT89C51和温度传感器DSl8B20构成的智能数字温度计就可以直接进行温度测量，并实时显示温度的数字值，不仅方便可靠，直观准确，而且测温范围广，适用范围宽。

选用单片机AT89C51作为主控器，DSl8B20作为测温传感器，借助6位共阴极LED数码管串口传送数据，实现温度的实时传输与显示。

20世纪90年代中期诞生的数字温度传感器是计算机、微电子与自动测试技术的结晶，它能输出信号全数字化。

科技的进步使人们对传感器的需求日渐增高，如今的温度传感器在单片机的基础上正朝着数字式智能化、总线式标准化、虚拟式网络化、安全式功能化等高技术的方向迅速发展。

本文说明了智能温度传感器DS18B20的结构特征、测温原理与工作过程，并详细介绍了AT89C51单片机与DS18B20传感器结合构成的检测系统的工作原理，不仅读数方便、结构简单，而且测温准确、抗干扰性强，适合于在艰难环境下现场测温。

该论文主要介绍了利用51单片机来实现温度的检测、控制与显示，系统包括数据采集和温度检测两个部分，既有硬件设计，也有软件设计，并对各模块的功能做了应有的分析，其实现的功能如下：

●以MCS-51系列单片机为核心器件，实现了数字式温度计的设计

●利用温度传感器DS18B20进行单点温度检测 

●测量范围为0℃～100℃，检测精度误差在0.5℃以内 

●用6位共阴极LED数码管进行实际温度值显示 

●具有温度上下限报警功能

第1章设计简介

1.1设计背景 

1.1.1课题概述和意义  

随着各行各业的不断发展与壮大，单片机的应用几乎无处不在，而数字温度计更是被人们紧追不舍。

由于超大规模集成电路技术的发展，更由于高科技的不断创新与改造，单片微型计算机在这种社会背景下应运而生了。

体积小、功能强、集成度高、价格便宜是它最大的特点，正是由于这些特点，所以在工农业控制、电子器件、各种装置设备中都有它的影子。

因为它的加入，许多产品走向了小型化和智能化，不仅改善了产品的质量，优化了产品的功能，而且降低了制作成本，简化了电路设计。

在我们的周围，温度总是如影随形的陪伴着我们，无论何时何地，我们总可以感受到温度的气息。

温度是各行各业最常见到的一个物理量，有时候人们总希望温度不要存在，因为它的改变会造成很大的影响。

譬如：

在高温环境中，会有很多物质无法保存，这样不仅会造成人们生活上的困扰，也会给许多产业带来意料之外的损害。

尽管如此，温度还是人们生活中不可或缺的一部分，在我们的人生中扮演着无法取代的角色。

因此，在很多时候，对温度进行准确的测量与显示，进而来完成对它的控制是很有必要的。

生活中，我们有冷、热、温、凉、烫等词，这些都是用来描述物质的冷热程度的。

但这些词只是粗糙的形容了物质，而为了更加准确地描述物质的冷热程度，人们又引入了温度这一物理量。

大多时候，我们都是使用温度计来直接测量、读取温度，若使用传统的热电偶或热电阻作为测温元件来测量温度，不但需要复杂麻烦的硬件支持，而且软件调试困难，制作成本高。

若采用单片机AT89S51与温度传感器DS18B20结合实现温度检测系统就可以直接测量、读取温度，不仅简单方便，测温准确，而且抗干扰能力强，适合于在困难环境中进行现场温度测量，应用前景非常广泛。

因此，开发研究更加简洁方便、高效可靠的智能型数字温度计成为一个很有意义的课题。

本文主要介绍了51单片机在采集、检测环境温度中的应用。

利用智能温度传感器DS18B20检测环境温度，单片机AT89C51控制、执行程序，并对温度传感器传输的数据进行分析与处理，转换成环境对应的实际温度值，通过I/O口输出到LED数码管显示出来。

系统中还设有报警电路，用来监控某一设备，通过对设定的最高、最低温度的控制来完成报警功能的设计，当设备的温度超过所设温度时，系统会报警提醒，以便人们能及时的进行处理，避免因温度变化而造成不必要的损失。

1.1.2 温度计的介绍 

温度是生活与生产领域中最常接触到的物理量之一，很多时候我们都需要对其进行准确的温度检测。

随着各行各业的飞速发展和人们的需求，测温技术也不断地改善和提高，测温范围也逐渐推广。

由于需求的不同，人们又制造出了各种不同样式和功能的测温仪器，接下来就对几种常见的温度计做个简单的介绍。

电阻温度计：

有金属电阻和半导体电阻温度计之分，它们都是利用电阻值随温度的变化而变化这一特性制作的。

电阻温度计的测温范围在-260℃~600℃之间，操作简单方便、直观可靠，已广泛应用于各行各业。

气体温度计：

常用氢气或氦气作为测温原料，由于这些原料的液化度很低，接近于绝对零度，所以由此制成的气体温度计具有广泛的测温范围。

除此之外，它还具有很高的精确度，多用于精密测量场合。

压力式温度计：

利用封闭测温系统内，蒸发液体的饱和蒸气所产生的体积、压力与温度的变化关系而进行温度检测的便是压力式温度计。

它主要由毛细管、温包和指示表三部分组成，具有体积小、反应快、结构简单、灵敏度高、读数方便等优点，同时也存在测温范围受限，热损厉害等缺点。

指针式温度计：

指针式温度计形如仪表盘，又称寒暑表，采用金属的热胀冷缩原理。

它是用铆在一起的铜片和铁片组成的双金属片作为感温元件的，通常被用来测量室温，也用来控制指针。

，

水银温度计：

常用的膨胀式温度计便是由水银制作而成的温度计，由于水银的凝固点为-38.87℃，沸点为356.7℃，所以只能作为就地监督的仪表，通常用来检测0~500℃范围内的温度。

用它来监控温度，不仅直观可靠，而且还可以有效的避免因外部远传温度计所带来的误差。

1.1.3单片机的发展状况 

单片机是发展最快，应用最广的一款芯片，是微型计算机的一个重要分支，既能够直接处理控制电信号，又能够间接操控温度、湿度、压力等非电信号。

正是由于这种特性，因而在生活与工业生产领域被广泛使用。

由于单片机的接口电路是数字信号，若使用单片机来控制处理温度、湿度、压力等非电信号，就必须借助相应的传感器来外加A/D或D/A转换电路，然后将信号传送给单片机进行温度数据的处理和显示。

在许多测温领域，温度传感器通常被用来将温度信息转换成对应的电流或电压信号，进而完成温度的采集和数据处理显示。

单片机的种类很多,按应用可分为通