电子体温计设计.docx
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电子体温计设计
传感器课程设计报告
（一）小组组员分工表………………………………………………2
（二）元器件清单……………………………………………………2
（三）内容与要求……………………………………………………3
1）设计内容…………………………………………………3
2）设计要求…………………………………………………3
（四）传感器工作原理……………………………………………3
（五）系统框图………………………………………………………6
（六）电路设计原理…………………………………………………6
（七）设计中的问题与解决方法……………………………………8
（八）设计总结………………………………………………………8（九）参考文献………………………………………………………8
（十）附录…………………………………………………………9
（一）小组组员分工表
（二）元器件清单
器件名称
型号
件数
单片机芯片
STC89C52
1
LCD显示屏
RT-1602C
1
温度传感器
DS18B20
1
电阻器
RJ14-1KΩ
1
RJ14-470Ω
1
RJ14-4.7KΩ
2
电容器
瓷片30pF
2
瓷片0.1uF
3
晶振
11.0592MHZ
1
单片机底座
1
按钮开关
1
电源
5V
1
（三）内容与要求
1）设计内容
温度测量通常可以使用两种方式来实现：
一种是用热敏电阻之类的器件，由于感温效应，热敏电阻的阻值能够随温度发生变化，当热敏电阻接入电路，则流过它的电流或器两端的电压就会随温度发生相应的变化，再将随温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，发送到单片机进行数据处理，通过显示电路，就可以将被测温度显示出来。
这种设计需要A/D转换电路，其测温电路比较麻烦。
第二种方法是用温度传感器芯片。
温度传感器芯片能把温度信号转换成数字信号，直接发给单片机，转换够通过显示电路显示即可。
这种方法电路结构简单，设计方便，而且使用广泛。
2）设计要求
1）掌握传感器的工作原理与相应的辅助电路设计方法。
2）独立设计原理图与相应的硬件电路。
3）设计说明书格式规范，层次合理，重点突出。
并附上详细的原理图。
（四）传感器工作原理
DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s减为750ms。
DS18B20测温原理如图3所示。
图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。
高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。
计数器1和温度寄存器被预置在－55℃所对应的一个基数值。
计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。
图3中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。
图3：
DS18B20测温原理框图
DS18B20有4个主要的数据部件：
（1）光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。
64位光刻ROM的排列是：
开始8位（28H）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。
光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。
（2）DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例：
用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625℃/LSB形式表达，其中S为符号位。
表1:
DS18B20温度值格式表
这是12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度。
例如+125℃的数字输出为07D0H，+25.0625℃的数字输出为0191H，-25.0625℃的数字输出为FE6FH，-55℃的数字输出为FC90H。
表2:
DS18B20温度数据表
（3）DS18B20温度传感器的存储器DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EEPRAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。
（4）配置寄存器该字节各位的意义如下：
表3：
配置寄存器结构
TM
R1
R0
1
1
1
1
1
低五位一直都是"1"，TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式。
在DS18B20出厂时该位被设置为0，用户不要去改动。
R1和R0用来设置分辨率，如下表所示：
（DS18B20出厂时被设置为12位）
表4：
温度分辨率设置表
R1
R0
分辨率
温度最大转换时间
0
0
9位
93.75ms
0
1
10位
187.5ms
1
0
11位
375ms
1
1
12位
750ms
（五）系统框图
温度传感器芯片DS18B20把温度信号转换成数字信号，直接发给单片机，单片机进行数据处理，通过显示电路，把被测温度显示出来
（六）电路设计原理
1、单片机最小系统
单片机使用的型号为：
STC89C52
晶振为11.0592MHZ
2、温度传感器芯片与LCD显示电路
温度传感器芯片为：
DS18B20
LCD型号为:
RT-1602
（七）设计中的问题与解决方法
1、最初设计中所需的温度传感器芯片由于性价比不合适，更换为DS18B20芯片；
2、测试时发现LCD会显示乱码，经检查电路中存在焊接不稳定的问题，改善后消除乱码。
（八）设计总结
本次传感器课程设计，大家通过查阅电子体温计的相关文献资料，对电子温度计以与数字显示温度计等相关知识有了详细的了解。
感受到传感器在测控方面的作用。
另外，通过此次实践，明白到关于实际应用系统的设计不能照抄课本理论，例如测温的器件很多，而热敏电阻等在实际应用中很少，广泛使用的是模块化的传感器芯片，因此以后的设计应该在实用性、效益行方面多加考虑。
（九）参考文献
1徐科军.传感器与检测技术（第二版）.北京：
电子工业出版社2010
2谢维成，杨加国.单片机原理与应用与C51程序设计.北京：
清华大学出版社2010
（十）附录
1、总体电路图
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