智能测温仪的设计与制作毕业设计.docx

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智能测温仪的设计与制作毕业设计

目录

摘要3

引言5

1控制方案选择6

1.1智能测温仪的功能6

1.2系统方案简介6

1.3系统控制方案：

6

2智能测温仪的基本结构与工作原理6

2.1硬件结构6

2.2工作原理7

3硬件电路设计7

3.1单片机最小系统的设计7

3.1.1主要性能参数8

3.1.2AT89C52管脚说明9

3.2数码管显示电路设计11

3.3数据采集电路设计11

3.3.1DS18B20的内部结构与外形12

3.3.2技术性能描述12

3.3.3DS18B20工作原理12

3.3.4DS18B20温度传感器使用中注意事项13

3.4按键显示电路的设计14

3.4.1键盘电路14

3.5报警电路14

4软件电路设计15

4.1系统软件介绍15

4.2温度程序15

4.2.1读出温度子程序15

4.2.2计算温度子程序16

4.2.3显示程序17

4.3按键程序17

5系统调试及性能分析19

结论19

谢辞20

参考文献21

附件1：

仿真电路图23

附件2：

元器件清单24

附件3：

PCB图25

附件4：

实物图26

智能测温仪的设计与制作

信息工程学院应用电子专业杨义

摘要：

本设计以AT89S51单片机为核心来设计温度控制系统和报警系统。

温度信号由温度芯片DS18B20采集，并以数字信号的方式传送给单片机。

这个智能测温仪主要的功能是能测量当前环境的温度如果温度高于或低于设定值则蜂鸣器会报警;其他则是可以自己设定报警温度的上限和下限。

此设计采用模块化结构，主要模块有：

数码管显示程序、键盘扫描及按键处理程序、温度信号处理程序、超温报警程序。

关键词：

温度传感器STC89C52测量报警

Intelligentthermometerdesignandproduction

（MajorofAppliedElectronicTechnology，InformationandEngineeringCollege，Yangyi）

Abstract：

ThisdesignwithAT89S51asthecoretodesignthetemperaturecontrolsystemandalarmsystem.TemperaturesignalbythetemperaturechipDS18B20acquisition,anddigitalsignalsbymeansoftransfertothesinglechipmicrocomputer.Theintelligentthermometermainfunctionistomeasurethecurrentenvironmentaltemperatureifthetemperatureaboveorbelowthesetvalue,buzzerwillalarm;Theotheriscansetupyouralarmtemperatureupperlimitandlowerlimit.ThisdesignUSESamodularstructure,mainmodules:

digitaltubedisplayprogram,keyboardscanningandkeyprocessingprogram,temperaturesignalprocessingprocedures,overtemperaturealarmingprogram.

Keywords：

ThetemperaturesensorSTC89C52measurementalarm

引言

随着我国社会科技和经济的不断发展，对温度的测量与控制在现代工业、农业、生活中也是运用的越来越广泛。

智能化的仪器仪表通常都有自动零点调整和仪表满度的校正，因此可以减小测量误差，同时可实现一表多用。

智能型温度测量仪可配不同类型、不同分度号的温度传感器，故又称为温度万用表。

温度传感器有四种主要类型热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器（RTD）和IC温度传感器。

IC温度传感器又包括模拟输出和数字输出两种类型。

接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触又称温度计。

每个企业为了能把智能型温度测量仪这一产品做到能发挥最大作用和最全的功能，都在积极的研发新的产品。

从而大量的产品不断的在生活里面世并且应用到各个领域里。

DS18B20型数字式温度传感器就是其中的一种。

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之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，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

温度与我们的生活息息相关，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。

因此温度对发展起到了举足轻重的作用。

本文所介绍的智能温度测量系统是基于DS18B20型数字式温度传感器，采用数字式温度传感器为检测器件，进行单点温度检测，用四位数码管显示温度值。

在STC89C52单片机的控制下，对环境温度进行实时控制。

同时，当温度高于或低于设置的上下限值时报警器则会发出报警，并且我们还能设置控制的上下限值。

1控制方案选择

1.1智能测温仪的功能

（1）温度值用数码管显示，测温范围-30°C~125°C，测温误差大于0.1°C

（2）温度的实时测量与显示

（3）支持正负温度的显示（精度为0.1°C）

（4）正负温度辨别（正温度红灯亮，负温度绿灯亮）

（5）软件预设上限温度32°C，下限温度10°C

（6）支持手动按键配置温度上下限K1、K2、K3、K4

（7）超过温度上下限即实现报警功能，报警灯闪烁，蜂鸣器震动并发声警示

1.2系统方案简介

用DS18B20来采集温度，，DS18B20是采用1—wire总接口的数字温度计测量温度范围为-30°C~125°C，精度为0.1°C，在使用传统的数码管显示，DS18B20可与芯片相连，以串行方式将数据送到处理器，经处理器处理后直接显示。

1.3系统控制方案：

方案一：

采用了最简单的方式，就是将传感器输出的信号，经过D/A转换后直接显示。

方案二：

用DS18B20来采集温度，，DS18B20是采用1—wire总接口的数字温度计测量温度范围为-30°C~125°C，精度为0.1°C，在使用传统的数码管显示，DS18B20可与芯片相连，以串行方式将数据送到处理器，经处理器处理后直接显示。

方案三：

采用AD590作为温度采集的传感器，经放大后，再由ADC0809送到单片机处理，最后在由显示器将温度显示出来

最后我选择了方案二。

因为第一直接用DS18B20采集数据，直接用数码管显示出来，同时这个电路图也比较方便。

2智能测温仪的基本结构与工作原理

2.1硬件结构

智能温度测量仪的硬件由单片机主机电路、复位电路、报警电路、按键、接口和显示电路组成。

如图2-1所示。

图2-1硬件结构

主机电路以单片机为核心,用来储存数据和程序,并进行一系列的运算和处理。

利用按键盘可以实现功能的切换,而接口则用于连接数字的显示模块、报警模块、复位模块。

2.2工作原理

智能型温度测量仪由DS18B20温度传感器多采用单片机实现数据采集。

处理时，将DS1820信号线与单片机一位口线相连，微处理器CPU对输入的数据进行加工处理、分析、计算后，将运算结果存入读写存储器中。

同时，将数据显示到数码管并且通过报警系统来监测温度是否超过上限或低于下限；而按键程序通过存入读写存储器中来完成上限或下限报警值的设置和上下限的值切换。

3硬件电路设计

3.1单片机最小系统的设计

单片机最小系统是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。

它包括两方面的内容：

单片机的选择和单片机最小系统的设计。

对于AT89C52单片机最小系统包括：

单片机、晶振电路、复位电路。

通过单片机的选择，最大限度满足应用系统对硬件资源的要求。

最小系统设计则是指单片机最基本的、最通常的外围电路设计。

任何一个复杂的应用系统都是以最小系统为基础，通过搭接外部功能模块的方法实现的。

如图3-1

图3-1单片机最小系统

AT89C52的介绍

AT89C52是51系列单片机的一个型号，它是ATMEL公司生产的。

AT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。

AT89C52具有以下标准功能：

8K字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，3个16位定时器/计数器，一个响亮2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。

另外，AT89C52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。

AT89C52单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且廉价的方案。

故此选用AT89C52单片机。

3.1.1主要性能参数

（1）8K字节可重擦写Flash闪速存储器

（2）1000次可擦写周期

（3）全静态操作：

0Hz-24MHz

（4）三级加密程序存储器

（5）256×8字节内部RAM

（6）32个可编程I/O口线

（7）3个16位定时/计数器

（8）8个中断源

（9）可编程串行UART通道

（10）低功耗空闲和掉电模

图3-2AT89C52外部引脚图

3.1.2AT89C52管脚说明

P0口：

是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。

作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入端用。

在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。

在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。

P1口：

是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。

对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。

作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。

与AT89C51不同之处是，P1.0和P1.1还可分别作为定时/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和输入（P1.1/T2EX），参见表1。

Flash编程和程序校验期间，P1接收低8位地址

P2口:

是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。

对端口P2写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。

在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX@DPT