温度采集显示系统.docx
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温度采集显示系统
目录
一、设计任务与要求
二、方案设计与论证
1、单片机的选取
2、温度传感器的选取
3、显示器的选取
三、电路基本原理及单元电路设计
1、总电路
2、晶振电路
3、复位电路
4、温度低高点控制电路
5、数码管驱动电路
6、蜂鸣器和发光二极管
7、控制器整体流程图
四、安装
五、电路调试过程与结果
六、原件清单
七、总结
八、附录
温度采集显示系统电路设计
一、设计任务与要求：
1、温度测量范围0~99℃
2、温度分辨率±1℃
3、选择合适的温度传感器
4、使用键盘输入温度的最高点和最低点
5、温度超出范围时候报警（报警温度不需要保存）
二、方案设计与论证：
方案：
本方案采用数字温度芯片DS18B20测量温度，输出信号全数字化。
采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS18B20和AT89C51单片机构成的温度测量装置,它直接输出温度的数字信号。
采用AT89C51单片机控制，软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制，而且体积小，硬件实现简单，安装方便。
1、单片机的选取：
若取用8031芯片，其内部没有程序存储器，需要进行外部扩展，但如果采用STC89C52单片机为控制核心优点突出，51系列微处理器基于简化的嵌入式控制系统结构，被广泛用于从军事到自动控制再到PC机上的键盘的各种应用系统中，它能够运行各种程序。
比较这两种方案，综合考虑单片机的各部分资源，因此此次设计选用第二种方案，选用STC89C52单片机作为核心处理器。
2、温度传感器的选取：
传感器是信号输入通道的第一道环节，也是决定整个测试系统性能的关键环节。
由于传感技术的发展非常迅速，各种各样的传感器应运而生，所以对传感器的正确选用尤为重要。
而众多传感器对微机化测控系统有较大影响。
根据测量对象与测量环境、灵敏度、频率响应特性、线性范围、稳定性、精度等方面来选取，则数字式温度传感器在本设计中有突出的特点。
综合考虑，本设计采用DS18B20单总线数字式温度传感器对温度信号进行采集。
3、显示器的选取：
显示系统是单片机控制系统的重要组成部分，主要用于显示各种参数的值，常用的显示器有CRT、LED、LCD等。
CRT不仅可以进行字符显示，而且可以进行画面显示，和计算机配合使用，可以十分方便地实现生产过程的管理和监视，但由于CRT体积较大，价格昂贵，所以只适用于大型微机控制系统。
在中小型的控制系统中，为了直接看到报警信号等，经常选用LED和LCD作为显示器件。
LED和LCD都具有体积小，功耗低，响应速度快，易于匹配，可靠性高和寿命高等特点。
LCD是一种功耗极低的显示原件，在仪表和低功耗应用系统中的使用比较多，而LED虽然成本低廉，也用于单片机控制系统中。
本设计要显示温度，若用LED显示需求片数并不多，成本也较低，观察方便，所以本系统采用LED显示。
三、电路基本原理及单元电路设计
本设计使系统可以检测0~99℃范围内的温度，考虑到测温精度，设置显示数值精确到0.1℃，并且设置温度的上下限，当温度值超过上下限温度时，报警电路中的蜂鸣器鸣响，报警灯闪。
根据STC89C52的引脚特性，本设计中采用P1.0~P1.3和P2口作为四位数码管的驱动引脚，P3.1~P3.3作为外部中断的输入，P3.6作为温度传感器DS18B20与单片机之间的信息传送。
P3.7与蜂鸣器相接，控制蜂鸣器是否鸣响。
RST作为复位输入，当振荡器工作时，RST引脚出现2个机器周期以上高电平使单片机复位。
P0.0引脚与报警灯相接，控制报警灯是否闪亮。
XTAL1振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。
XTAL2振荡器反相放大器的输出端。
1、总电路图：
2、晶振电路
瓷片电容C1、C2是用来驱动晶振Y0的，因为晶振的大小是11.0592M，所以选用30P的电容。
3、复位电路：
复位电路选用了10u的电解电容和10K的电阻。
4、温度低高点控制电路：
当K1键被按下时，单片机进入温度的上限调节状态，第二次按下时就进入温度的下限调节状态，而第三次被按下就会退出调节状态。
当进入温度的上下限调节状态时可以分别按K2、K3键来进行上下限的设置。
5、数码管驱动电路：
P1.0~P1.3是进行位选通的控制，P2口进行段选通的控制。
6、蜂鸣器和发光二极管:
三极管8550是作为蜂鸣器的驱动的作用的，R5、R6作为限流电阻使用。
7、实现上述任务的控制器整体流程图如下：
四、安装：
1．焊接
工具：
电烙铁
在已做好的电路板上涂一层助焊剂，对照原理图将元件安装在电路板上，检查元件位置是否正确。
检查无误后，用电烙铁将每个元件用焊锡焊牢，保证每个元件不虚焊。
在焊元件时根据不同元件耐热性能尽量减少焊接时间。
五、电路调试过程与结果：
1、调试：
接入5V电源，观察数码管是否有显示。
若没有，则先用万用表测量电路是否短路或者虚焊，进一步检测元件是否因为焊接过程中热量过高而烧坏。
若有，则按下温度选择开关，调节温度的范围。
2、烧入程序并检测：
将写好的程序通过软件烧入STC89C52RC芯片内，装入电路。
接入5V电源，看电路是否符合设计的要求正常工作。
六、原件清单：
原件名称
型号大小
数量
DS18B20
1
STC89C52
1
有源蜂鸣器
1
4位共阳LED数码管
1
按键
3
晶振
11.0592M
1
PNP三极管
8550
5
电解电容
10uF
1
瓷片电容
33pF
2
金属膜电阻
1k、10k、150
6、1、8
电路板
1
40P底座
1
发光二极管
1
七、总结：
本系统的设计简单，性能稳定。
用数字式温度传感器DS18B20对温度进行采集，输出数字量与单片机直接通讯，无需外加A\D转换器，在降低成本的同时简化了系统的电路，提高了系统的集成度，使用更加方便，从调试的结果上看，当有温度超限时，报警电路立即工作，报警灵敏度高，当控制温度回到限定范围内时，立即停止报警。
串行口通信也工作正常，传输数据速度快，精确度高。
经调试验证，本系统已基本完成任务要求，达到了预期目标。
这次的课程设计使我获得了很多知识，让我懂得了理论与实践的重要性，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，进而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
整个课程设计的过程中，因为有很多知识已经淡忘，还有很多新知识没有掌握，所以在这次课程设计的过程中不断的复习、学习，使我受益匪浅，也使我对单片机的运用有了进一步的了解和掌握，也为今后的学习生活和工作打下了良好的基础。
八、附录：
参考文献:
1、潘永雄《新编单片机原理与应用》（第二版）
2、潘明，潘松《数字电子技术基础》
3、谭浩强《C语言设计》（第三版）
4、晏文靖《基于DB18B20的温度测量装置》
5、彭为，黄科，雷道仲《单片机典型系统设计实例精讲》
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