智能型温度测量仪任务书.docx

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智能型温度测量仪任务书

智能型温度测量仪课程设计

学院：

机电工程与自动化

专业：

生产过程自动化

班级：

10自动化（4）班

姓名：

指导老师：

陈金佳

一．前言

在自动控制领域中，温度检测与控制占有很重要的地位。

温度检测在工农业生产、科研和在人们的生活中得到广泛的运用。

目前，温度传感器正从模拟式向数字集成式方向飞速发出，单片机也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，其中数字温度计就是一个典型的例子，人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好更方便的设施就需要从单片机技术入手，一切向着数字化、智能化方向发展。

本文就是基于此目的介绍基于单片机和数字温度传感器的温度计设计。

1.1设计目标

在本设计中选用STC89C52型单片机作为主控制器件，采用DS18B20数字温度传感器作为测温元件实现。

本设计的内容主要分为三部分，一是系统硬件设计，包括温度采集电路和显示电路；二是对系统软件部分的设计，应用C语言实现温度的采集与显示。

通过DS18B20直接读取被测温度值，送入单片机进行数据处理，之后进行输出显示，最终完成了数字温度计的总体设计。

其系统构成简单，信号采集效果好，数据处理速度快，便于实际检测使用。

1.2实施计划

按课程设计任务书实施计划方案

时间

任务

备注

第七周——第

八周

布置任务书，讲解课程设计的方法和步骤、所学相关的软件，并完成任务书

完成

第八周

准备好所需要的材料，完成硬件的制作

第九周

完成程序的编写

第十周

完成硬件与软件的调试

第十一周

进行课程设计报告的撰写和修改，并完成初稿，制作ppt

第十二周

全部完成，并将课程设计报告定稿和作品上交老师，准备答辩

1.3项目描述

根据已有的单片机数字式温度测量控制系统电路板进行调测。

采用数字传感器，指定某个I/O口作为数字传感器相连，采用DS18B20单总线数字温度传感器，单片机可根据程序指令实现单点检测的功能，该系统的总体方案如下图所示。

二．硬件设计

本节主要介绍系统中单片机STC89C52外围电路重要模块的功能和电路原理图分析。

并对电路中的核心器件进行必要的说明。

2.1单元模块设计

2.1.2时钟和复位电路

单片机STC89C52使用的时钟电路比较简单，我们采用的是晶体振荡器产生时钟源，分别接到单片机的18脚和19脚。

为了方便使用其他晶振，所以我们使用插座来安装晶振，其电路原理图如图2.1所示。

图2.1晶振电路

单片机复位电路的设计如图2.2所示。

当按下按键S8时，VCC通过R2电阻给复位输入端口一个高电平，实现复位功能。

图2.2复位电路

2.1.4数码显示电路

数码显示电路主要作用是用来显示实际的环境温度值与时钟。

通过单片机控制实现数码管动态显示。

P1口驱动连接数码管的位选，即选通4个数码管；P0口驱动连接数码管的段码，即输出要显示的温度值。

电路原理图如图2.5所示。

图2.5数码显示电路

2.1.5电源电路

电源电路主要是为系统提供电源，因为单片机STC89C52需要5V供电，而外围电路可以用5V电源。

由于我们需要通过计算机下载程序，而USB输出电压也是5V，所以我们为了方便采用USB供电。

原理图如图2.6所示。

图2.65V电源电路

2.1.6按键电路

按键电路具体电路如图所示。

本次设计中，我们用到4个按键，分别为S2，S3，S4，S5，S5键为确定键，在时钟状态下按下S2时进入调时间分，再按下时调时间时。

S3,S4键是加减调时间。

2.2核心器件介绍

2.2.1单片机STC89C52

单片机STC89C52和各个模块的接口主要是对STC89C52的I/O口进行约束，规定其为输出还是输入，输入主要是按键电路部分和时钟，输出则为显示部分，其I/O分配如下图3.1所示。

图3.1单片机STC89C52I/O接口电路

2.2.2DS18B20介绍

DS18B20具有3引脚TO-92小体积封装形式；温度测量范围为-45摄氏度到+125摄氏度，可编程为9到12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625摄氏度，被侧温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出；其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生。

CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。

图3.2DS18B20内部结构图

三．程序编写

系统的主程序主要通过初始化，温度采集，获取温度，显示时钟,温度的实现。

通过一个循环设置，使系统不断地进行对温度的检测。

如图3.3为本系统主程序的设计流程图。

图3.3程序设计流程图

四．系统功能

1）按键调试。

2）温度传感器采集温度。

3）显示时钟。

五．温度测试

DS18B20电路板读数/℃

响应时间/s

室温下

0.4

用手握住DS18B20

0.4

靠近开水

0.4

靠近冷藏水

0.4

六．结论

为期一个月的课程设计即将结束，通过在这一段时间里我们学到了很多知识和技能。

在课程设计初期，我们徘徊在是否做硬件的问题上，后来以现有的单片机作为硬件。

最初始的程序运行在仿真上可实行但在实际单片机板上无法实现功能。

以为是端口的问题，通过KeilμVision4编译发现了很多错误，比如语法错误、乱码、字符闪烁等问题，后来这些问题都一一克服，语法错误主要是命名有冲突等，乱码是由于温度采集的时间过短导致的错误。

字符闪烁一般是由于刚开始时不知道要把显示程序放在中断处。

这些问题都是通过软件调试编译找出来的，从而说明软件调试的必要性。

从DS18B20读取的二进制必须先转换成十进制，才能用于字符的现实，DS18B20的转换精度为9~12位可选，为了提高精度采用12位，在采用12位转换精度是，温度寄存器里的值是以0.0625为步进的，即温度值为温度寄存器里的二进制值乘以0.0625，就是实际的十进制温度值。

12位的最低位为权为1/16，即0.0625。

在本次设计中也让我们明白合作分工的重要性，每个人负责的项目都是整个设计中不可或缺的一部分，每个模块的进度都关联着整个设计的完成度。

在合作分工中互助是每个任务顺利完成的重要前提。