重庆三峡学院
课程设计（论文）
题目数字温度计
院系机械工程学院
专业机械电子工程（数控加工）
年级201X级
学生姓名范俊
学生学号*************
指导教师XXX 职称教授完成设计（论文）时间2014 年12 月
目录
摘要 (1)
关键词 (1)
1课题调查 (2)
1.1本课题的研究意义，国内外研究现状、水平和发展趋势 (2)
1.2本课题的基本内容，预计可能遇到的困难，提出解决问题的方法 (3)
1.3本课题拟采用的研究手段（途径）和可行性分析 (3)
1.4 DS18B20的主要特性 (4)
2方案设计 (4)
2.1总体初步方案 (4)
2.2 模块方案分析 (5)
模块一微处理器模块 (5)
模块二复位电路 (7)
模块三时钟电路 (8)
模块四温度传感器 (9)
模块五 LED显示电路 (9)
3 整机电路 (10)
4 制作及调试过程 (10)
5 结论 (11)
附录一：源程序 (12)
附录二：原理图 (17)
附录三：实物图 (18)
参考文献 (19)
数字温度计
范俊
重庆三峡学院机械工程学院机械电子专业XXXX级X班重庆万州404000
摘要
在日常生活及工农业生产中经常要检测温度，传统的方式是采用热电偶或热电阻。其硬件电路和软件调试比较复杂，制作成本较高。近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正不断走向深入。所以我们选用单片机作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生，用单片机本生的优势节约成本，使电路更简单。温度的检测与控制是工业生产过程中比较典型的应用之一，随着传感器在生产和生活中的更加广泛的应用，利用新型单总线式数字温度传感器实现对温度的测试与控制得到更快的开发。在这里介绍了一种基于AT89C52单片机的温度测量及控制系统的硬件结构以及C语言程序设计，该系统设计和布线简单，结构紧凑，体积小，重量轻，抗干扰能力强，性价比高，扩展方便，在大型仓库，工厂，智能化建筑等领域的多点温度检测中有广阔的应用前景。
关键词 DS18B20 AT89C51 温度测量
1课题调查
1.1本课题的研究意义，国内外研究现状、水平和发展趋势
温度的测量对人类日常生活、工业生产、气象预报、物资仓储等都起着极其重要的作用，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。近年来，温度检测领域发展迅速，并且随着数字技术的发展，温度的测控芯片也相应的登上历史的舞台，能够在工业、农业等各个领域中广泛使用。温度的测量的关键之处是温度传感器，其往往决定着一个温度检测系统的性能。传统的温度检测以热敏电阻和AD590为温度敏感元件。热敏电阻虽成本低，但需信号处理电路，电路复杂，可靠性较低，测温准确度及抗干扰能力也有一定的不足。近年来，传感器正处于传统型向新型传感器转型的发展阶段。新型的温度传感器的特点是微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化，它提高了抗干扰能力和可靠性，而且使系统结构更简洁，维护方便，缩小了空间。单片机具有集成度高、功能强、体积小、价格低、抗干扰能力等优于一般CPU的优点，因此往往采用单片机作为数字控制器取代模拟控制器。
温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。成熟的温控产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主，它们只能适应一般温度系统控制，而用于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表，国内技术还不十分成熟，形成商品化并广泛应用的控制仪表较少。随着我国经济的发展及加入WTO，我国政府及企业对此都非常重视，对相关企业资源进行了重组，相继建立了一些国家、企业的研发中心，开展创新性研究，使我国仪表工业得到了迅速的发展。
目前国际通用的温标是1975 年第15届国际权度大会通过的《1968 年国际实用温标-1975年修订版，记为：IPTS-68（Rev-75）。但由于 IPTS-68 温标存在一定的不足，国际计量委员会在18届国际计量大会第七号决议授权予 1989 年会议通过了 1990 年国际温标 ITS-90，ITS-90 温标替代了 IPTS-68。1.2 温度检测的发展背景在众多温度仪表中温度传感器是开发最早,也是现在应用最广的一类温度仪表。现在温度仪市场中温度传感器的份额已大大超过了其他的传感器。从17世纪初人们开始利用温度进行测量。温度检测在各个领域都具有广泛的应用，随着传感器技术、微电子技术、单片机技术的不断发展，为智能温度测控系统测控功能的完善、测控精度的提高和抗干扰能力的增强等提供了条件。再则人们在温度检测的准确度、便捷、快速等方面有着越来越高的要求。而传统的温度传感器已经不能满足人们的需求，所以新型的温度传感器将逐渐代替传统的温度传感器。
温度检测系统的发展趋势随着工业生产效率的不断提高，自动化水平与范围也不断扩大，因而对温度检测技术的要求也愈来愈高，现在工业上通用的温度检测范围为200-3000 C，而今后要求能测量超高温与超低温。尤其是液化气体的极低温度检测更为迫切，如 1OK 以下的温度检测是当前重点研究课题。温度检测技术将会由点测温发展到线、面，甚至立体的测量。应用范围己经从土业领域延伸到环境保护、家用电器、汽车工业及航天工业领域。利
用以前的检测技术生产出适应于不同场合、不同工况要求的新型产品，以满足用户需要。同时利用新的检测技术制造出新的产品。对许多场合中的温度检测器有特殊要求，如防硫、防爆、耐磨等性能要求; 又如移动物体和高速旋转物体的测温、钢水的连续测温、火焰温度检测等。温度仪表向数字化方向发展。其最大优点是直观、无读数误差、分辨率高、测量误差小，因而有广阔的销售市场。所以说数字温度计的发展前景是相当可观的。
1.2 本课题的基本内容，预计可能遇到的困难，提出解决问题的方法
数字温度计采用温度敏感元件也就是温度传感器（如铂电阻，热电偶，半导体，热敏电阻等），将温度的变化转换成电信号的变化，如电压和电流的变化，温度变化和电信号的变化有一定的关系，如线性关系，一定的曲线关系等，将电信号转换成数字信号。如单片机或者PC机等，处理单元经过内部的软件计算将这个数字信号和温度联系起来，成为可以显示出来的温度数值，如25.0摄氏度，然后通过显示单元，如LED,LCD 或者电脑屏幕等显示出来给人观察。这样就完成了数字温度计的基本测温功能。
该系统利用AT89C51芯片控制温度传感器DS18B20进行时温度检测并显示，能够实现
快速检测环境温度。
可能遇到的问题及注意事项：
(1)较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于DS18B20与微处理器间采用串行数据传送，因此，在对DS18B20进行读写编程时，必须严格的保证读写时序，否则将无法读取测温结果。
(2)在DS18B20的有关资料中均未提及单总线上所挂DS18B20数量问题，容易使人误认为可以挂任意多个DS18B20，在实际应用中并非如此。
(3)连接DS18B20的总线电缆是有长度限制的。
(4)在DS18B20测温程序设计中，向DS18B20发出温度转换命令后，程序总要等待DS18B20的返回信号，一旦某一个DS18B20接触不好或断线，当程序读该DS18B20时，将没有返回信号，程序进入死循环。
1.3本课题拟采用的研究手段（途径）和可行性分析
采用数字温度芯片DS18B20 测量温度，输出信号全数字化。测温系统的结构就比较简单,体积也不大。采用51 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。既可以单独对多DS18B20控制工作，还可以与PC 机通信上传数据，另外AT89C51 在工业控制上也有着广泛的应用，编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟。因此可行性还是很高。
1.4 DS18B20的主要特性
（1）适应电压范围更宽，电压范围：3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电
（2）独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯
（3）DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温
（4）DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内
（5）温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃
（6）可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温
（7）在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快
（8）测量结果直接输出数字温度信号，以"一线总线"串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力
（9）负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。
2方案设计
2.1总体初步方案
采用数字温度芯片DS18B20测量温度，输出信号全数字化。便于单片机处理和控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。且该芯片的物理化学性质稳定，它温用作工业测温元件，此元件线性较好。在0-100摄氏度时，最大线性偏差小于1摄氏度。DS18B20的最大特点之一是采用了单总数的数据传输，由数字温度计DS18B20和微控制器AT89C51构成温度测量装置，它直接输出温度的数字信号，可直接和计算机连接。这样温度系统的结构就比较简单，体积也不大。采用51单片机控制软件编程的自由度大，而且体积小，硬件实现简单，安装方便。
该系统利用AT89C51芯片控制温度传感器DS18B20进行温度的实时检测并显示，能够实现快速测量环境温度。
DS18B20的读写时序和测温原理与DS1822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1所示，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。
硬件以微控制器为核心，外接时钟电路、复位电路、温度测量电路、LED显示电路组成。硬件设计方案如图2所示。
图2 系统硬件框图
2.2 模块方案分析
模块一微处理器模块
单片机AT89C2051具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。
AT89C51是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128 bytes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，内置功能强大的微型计算机的AT89C51提供了高性价比的解决方案。
AT89C51是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。
图3 AT89C51单片机的管脚图
表2 AT89C51单片机的管脚功能
VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外
部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：
P3口管脚备选功能
P3.0 RXD（串行输入口）
P3.1 TXD（串行输出口）
P3.2 /INT0（外部中断0）
P3.3 /INT1（外部中断1）
P3.4 T0（计时器0外部输入）
P3.5 T1（计时器1外部输入）
P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）
P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE 只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：来自反向振荡器的输出。
模块二复位电路
为确保两点间温度控制系统中电路稳定可靠工作，复位电路是必不可少的一部分，复位电路的第一功能是上电复位。一般电路正常工作需要供电电源为5V±5%，即4.75～5.25V。
复位是单片机的初始化操作，其目的是使CPU及各专用寄存器处于一个确定的初始状态。如：把PC的内容初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当单片机系统在运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需要复位以使其恢复正常工作状态。
RST端的外部复位电路有两种操作方式：上电自动复位和按键手动复位。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种，本系统设计采用上电复位，如图4所示。上电复位是直接将RST端通过电阻接高电平来实现单片机的复位。
图4复位电路
模块三时钟电路
单片机的时钟信号用来提供单片机内各种微操作的时间基准，时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号。
单片机的时钟信号用来提供单片机片内各种微操作的时间基准，时钟信号通常用两种电路形式得到:内部振荡和外部振荡。本系统设计采用内部振荡方式，如图5所示。MCS-51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大电器的输入端和输出端，由于采用内部方式时，电路简单，所得的时钟信号比较稳定，实际使用中常采用这种方式。
图5时钟电路
模块四温度传感器
温度传感器DS18B20将被测环境温度转化成带符号的数字信号（以十六位补码形式，占两个字节）在通过单片机发出命令送给显示器。它的输出脚I/O直接与单片机相连，并接一个上拉电阻，传感器采用外部电源供电。传感器控制程序是按照DS18B20的通信协议编制。系统的工作是在程序控制下，完成对传感器的读写和对温度的显示。
DS18B20特点采用单总线专用技术，既可通过串行口线，也可通过其它I/O口线与微机接口，无须经过其它变换电路，直接输出被测温度值（9位二进制数，含符号位）；
(1) 测温范围为-55℃～+125℃，测量分辨率为0.0625℃；
(2) 内含64位经过激光修正的只读存储器ROM；
(3) 适配各种单片机或系统机；
(4) 用户可分别设定各路温度的上、下限；
(5) 内含寄生电源。
其管脚图如图6
图6
模块五LED显示电路
通过排阻与LED显示器相连组成，电路图如图7
图7
3 整机电路
当接通电源以后，温度传感器正常工作，温度传感器将根据被测温度的不同来采集不同的数据，然后将所采集到的数据传送到比较器到中，然后由比较器将采集到的数据转变成高低电平，在送入单片机，单片机通过控制各个引脚电平的高低来来控制温度的显示输出。整机电路图如图8
图8 整机电路
4 制作及调试过程
本次设计采用的是万用板直接焊接。使用万用板焊接跳线比较多，应该避免漏接或者短路。整个制作过程比较顺利，未出现严重问题。制作完的成品要进行不同温度下的调试测试。将制作好的数字显示温度计接入电源，查看显示器中各个功能模块显示是否正常，像时钟模块若异常，则会显示问号；温度感应模块若异常则表现为当前温度为负零度。若出现以上这些情况，应该检查相应模块电路连接是否正确，是否短路，是否有某些电路漏接。当所有模块均正常工作以后，便要开始检测温度感应是否灵敏了。我们可以模拟不同温度下看看显示器中的温度是否有变化，若条件不允许，可以直接用手捂住DS18B20芯片，观察温度是否有变化。经过各项调试后，各模块功能正常，温度感应正常，可以达到设计的要求。
5 结论
本次的课程设计使我们进一步巩固了书本上的知识，做到了学以致用。通过系统仿真软件protues和编译软件keil，使我们进一步了解了单片机的设计制作过程，其中最为困难的是软件部分，即编程部分，我们上网找了好多资料，虽然经过自己的修改，但还是有很多功能不能实现，如温度上下限设置。总结经验的时候我们得出这样的结论，学习应该学以致用，有目的的去学习，如果学了不用等于没学。其次，要学致用，理论联系实际，这样才会取得事半功倍的效果。
此次课程设计断断续续经历了5个星期，我从中学到了许多。从最开始的资料的收集，核对元器件，中间的电路板的焊接，程序的设计，到最好的调试和再调试。这些都使我学到了好多，成长了好多。通过查找各种资料，我更加熟练的运用所学过的信息检索方法。也懂得了耐心的重要性,焊接电路培养了我的细心，调试过程挑战了我的坚持能力，打磨了我的性格。这次经历不仅仅扩充了我的知识面，培养了动手能力，还教会了我怎样做好一件事的方法。课程设计的过程带给我的是对所学知识的复习，是对新知识的拓展.是对遇到各种困难的坚持，也是对坚持就是胜利这种信仰的肯定。虽然在这中间走过许多歪路，遇到很多失败，但是最终带给我是成功，是胜利的微笑。
附录一：源程序
#include
#define ui unsigned int
#define uc unsigned char //宏定义
sbit DQ =P3^7; //定义DS18B20总线I/O
bit bdata fuhao;
uc qian,bai,shi,ge;
uc code led[] = {0x5F,0x44,0x9D,0xD5,0xC6,0xD3,0xDB,0x47,0xDF,0xD7};
uc code led_dian[] = {0x7f,0x64,0xbd,0xf5,0xe6,0xf3,0xfb,0x67,0xff,0xf7};
//==================================================================================== ========
//====================================DS18B20========================================= ========
//==================================================================================== ========
/*****延时子程序*****/
void Delay(int num)
{
while(num--) ;
}
/*****初始化DS18B20*****/
void Init_DS18B20()
{
DQ = 1; //DQ复位
Delay(8); //稍做延时
DQ = 0; //单片机将DQ拉低
Delay(80); //精确延时，大于480us
DQ = 1; //拉高总线
Delay(40);
}
/*****读一个字节*****/
uc ReadOneChar()
{
uc i=0;
uc dat = 0;
for (i=8;i>0;i--)
{
DQ = 0; // 给脉冲信号
dat>>=1;
DQ = 1; // 给脉冲信号
if(DQ)
dat|=0x80;
Delay(4);
}
return(dat);
}
/*****写一个字节*****/
void WriteOneChar(uc dat)
{
uc i=0;
for (i=8; i>0; i--)
{
DQ = 0;
DQ = dat&0x01;
Delay(5);
DQ = 1;
dat>>=1;
}
}
/*****读取温度*****/
ui ReadTemperature()
{
ui a=0,b=0,t=0;
float tt=0;
Init_DS18B20();
WriteOneChar(0xCC); //跳过读序号列号的操作 WriteOneChar(0x44); //启动温度转换
Init_DS18B20();
WriteOneChar(0xCC); //跳过读序号列号的操作 WriteOneChar(0xBE); //读取温度寄存器
a=ReadOneChar(); //读低8位
b=ReadOneChar(); //读高8位
t=b;
t<<=8;
t=t|a;
if(t&0xf800)
{
t=~t+1;
fuhao=1;
}
else
fuhao=0;
tt=t*0.0625;
t=tt*10+0.5; //放大10倍输出并四舍五入
return(t);
}
/*****读取温度*****/
void check_wendu()
{
ui f;
f=ReadTemperature(); //获取温度值并减去DS18B20的温漂误差qian=f/1000;
bai=(f%1000)/100; //计算得到十位数字
shi=((f%1000)%100)/10; //计算得到个位数字
ge=((f%1000)%100)%10; //计算得到小数位
}
/*****显示开机初始化等待画面*****/
void Disp_init()
{
P0 = 0x7f; //显示----
P2 = 0x7f;
Delay(100);
P2 = 0xdf;
Delay(100);
P2 = 0xf7;
Delay(100);
P2 = 0xfd;
Delay(100);
P2 = 0xff; //关闭显示
}
/*****显示温度子程序*****/
void Disp_Temperature() //显示温度{
if(qian==0)
{
if(fuhao==1)
P0=0x7f; //1011 1111
else
P0=0xff;
P2=0xfd;
Delay(10);
P2 = 0xff;
}
else if(qian!=0)
{
P0 =~led[qian];
P2 = 0xfd;
Delay(10);
P2 = 0xff;
}
if((bai==0)&&(qian==0))
{
P0=0xff; //
P2=0xf7;
Delay(10);
P2=0xff;
}
else if((bai==0)&&(qian!=0))
{
P0=~led[bai];
P2=0xf7;
Delay(10);
P2=0xff;
}
else if(bai!=0)
{
P0=~led[bai]; //
P2=0xf7;
Delay(10);
P2=0xff;
}
P0=~led_dian[shi]; //
P2=0xdf;
Delay(10);
P2=0xff;
P0=~led[ge]; //显示符号
P2=0x7f;
Delay(10);
P2=0xff; //关闭显示}
/*****主函数*****/
void main()
{
uc z;
for(z=0;z<100;z++)
{
Disp_init();
check_wendu();
}
while(1)
{
check_wendu();
for(z=0;z<10;z++)
Disp_Temperature();
}
}
附录二：原理图
4B204012
K P1P 27
附录三：实物图正面：
反面：
摘要 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，其中数字温度计就是一个典型的例子，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。 本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温X围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该高精度数字式温度计采用了由DALLAS公司生产的单线数字温度传感器DS18B20，它具有独特的单线总线接口方式。本毕业论文详细的介绍了单线数字温度传感器DS18B20的测量原理、特性以及在温度测量中的硬件和软件设计，该温度计具有接口简单、精度高、抗干扰能力强、工作稳定可靠等特点。 二、总体方案设计 1、数字温度计设计方案论证 2.1.1方案一 由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D 转换电路，感温电路比较麻烦。 2.1.2 方案二 进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。
从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。 2.2方案二的总体设计框图 温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机AT89S51，温度传感器采用DS18B20，用3位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。 2、硬件设计 1.1 工作原理及硬件框图 基于DS18B20的温度测量装置电路图如图1所示，包括单片机最小系统、温度传感器、和显示电路。温度传感器DS18B20将被测环境温度转化成带符号的数字信号（以十六位补码形式，占两个字节），单片机对接收到的数字信号进行标度变换，转换成实际的温度值并送数码管显示。DS18B20传感器可置于离装置150米以内的任何地方。STC89C51是整个电路装置的控制核心，STC89C51内带4K字节的FlashROM，用户程序存放在此。 图2 系统硬件框图 3、系统分析： 本设计主要的任务是单片机软件的设计，而软件中的核心在于单片机与集成温度传感器DS18B20接口程序的设计，另外一点便是对数码管扫描显示的理解与运用。由于DS18B20集成了温度数据采集、模数转换
课程设计(论文) 题目名称数字温度计 课程名称电子技术课程设计 学生姓名屈鹏 学号1141201112 系、专业电气工程系电气工程及其自动化 指导教师李海娜 2013年12月17日
邵阳学院课程设计（论文）任务书 年级专业11级电气工程及其自动化学生姓名屈鹏学号1141201112 题目名称数字温度计设计设计时间2013.12.9—2013.12.20 课程名称电子技术课程设计课程编号121202306 设计地点电工电子实验室408、409 一、课程设计（论文）目的 电子技术课程设计是电气工程及自动化专业的一个重要的实践性教学环节，是对已学模拟电子技术、数字电子技术知识的综合性训练，这种训练是通过学生独立进行某一课题的设计、安装和调试来完成，着重培养学生工程实践的动手能力、创新能力和进行综合设计的能力，并要求能设计出完整的电路或产品，从而为以后从事电子电路设计、研制电子产品奠定坚实的基础。 二、已知技术参数和条件 用中小规模集成芯片设计并制作一数字式温度计，具体要求如下： 1、温度范围0-100度。 2、测量精度0.2度。 3、三位LED数码管显示温度。 三、任务和要求 1.按学校规定的格式编写设计论文。 2.论文主要内容有：①课题名称。②设计任务和要求。③方案选择与论证。④方案的原理框图，系统电路图，以及运行说明；单元电路设计与计算说明；元器件选择和电路参数计算的说明等。 ⑤必须用proteus或其它仿真软件对设计电路仿真调试。对调试中出现的问题进行分析，并说明解决的措施；测试、记录、整理与结果分析。⑥收获体会、存在问题和进一步的改进意见等。 注：1．此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效； 2．此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。
一．数字温度计的总体方案设计 根据系统设计的功能，本时钟温度系统的设计必须采用单片机软件系统实现，用单片机的自动控制能力来测量、显示温度数值。 初步确定设计系统由单片机主控模块、测温模块、显示模块共3个模块组成，电路系统框图如图所示。 图系统基本方框图 对于单片机的选择，如果用8051系列，由于它没有内部RAM，系统又需要一定的内存存储数据。AT89S52是一个低功耗、高性能CMOS 8位的单片机，片内含8k Bytes ISP的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，功能强大的AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。而AT89S52与AT89C51相比，外型管脚完全相同，AT89C51的HEX程序无须任何转换可直接在AT89S52运行，且AT89S52比AT89C51新增了一些
功能，相比较后，在本设计中选用AT89S52更能很好的实现温度计控制功能。 测温电路可以使用热敏电阻之类的器件，利用其感温效应，将被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据处理。但是这种感温电路比较复杂，且采用热敏电阻精度低，重复性、可靠性都比较差。 如果采用温度传感器DS18B20可以减少外部硬件电路，而且可以很容易直接读取被测温度值，进而转换，且成本低、易使用，可以很好的满足设计要求。所以本文采用传感器DS18B20代替传统的测温电路。 温度的显示可以采用LED数码管来显示，LED亮度高、醒目，但是电路复杂，占用资源多且信息量小。而采用液晶显示器有明显的优点：工作电流比LED小几个数量级，功耗低；尺寸小，厚度约为LED的1/3；字迹清晰、美观、使人舒服；寿命长，使用方便，可得性强。故本设计采用LCD来显示温度。 二、系统器件的具体选择 单片机的选择 本次设计采用的是单片机AT89C52。
数字温度计的设计 【摘要】 本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计，就是用单片机实现温度测量，传统的温度检测大多以热敏电阻为温度传感器，但热敏电阻的可靠性差，测量温度准确率低，而且必须经过专门的接口电路转换成数字信号才能由单片机进行处理。本次采用DS18B20数字温度传感器来实现基于AT89S52单片机的数字温度计的设计用LCD数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到以上要求，可以用于温度等非电信号的测量，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，能独立工作的单片机温度检测、温度控制系统已经广泛应用很多领域。 【关键词】关键词1温度计；关键词2单片机；关键词3数字控制；关键词4DS1620 目录 第一章绪论 (2) 1.1 前言 (3) 1.2 数字温度计设计方案 (3) 1.3 总体设计框图 (3) 第二章硬件电路设计............................ 错误!未定义书签。 2.1 主要芯片介绍 (5) 2．1．1 AT89C51的介绍 (5) 2.1.2 AT89C51各引脚功能介绍 (5) 2．2 温度传感器 (7) 2.2．1 DS1620介绍 (7) 第三章软件设计................................ 错误!未定义书签。
3.1 主程序流程图 (11) 3.4 计算温度子程序流程图 (13) 3.5 显示数据刷新子程序流程图 (13) 第四章 Proteus仿真调试......................... 错误!未定义书签。 4.1 Proteus软件介绍 (15) 4.2 Proteus界面介绍 (16) 4.2.1 原理图编辑窗口 (18) 4.2.2 预览窗口 (23) 4.2.3 模型选择工具栏 (31) 4.2.4 元件列表 (35) 4.2.5 方向工具栏 (37) 4.2.6 仿真工具栏 (38) 4.3 本次设计仿真过程 (39) 4.3.1 创建原理图 (40) 设计总结 (50) 结论 (57) 参考文献 (59) 致谢 (62) 附录 (72)
数字温度计 摘要：温度计在实际生产和人们的生活中都有广泛应用。该设计是数字温度计，首先是对总体方案的选择和设计；然后通过控制LM35进行温度采集；将温度的变化转为电压的变化，其次设计电压电路，将变化的电压量通过放大系统转化为所需要的电压；再通过TC7107将模拟的电压转化为数字量后直接驱动数码管LED对实时温度进行动态显示。最后在Proteus仿真软件中构建了数字温度计仿真电路图，仿真结果表明：在温度变化时，可以通过电压的变化形式传递，最终通过3位十进制数显示出来。 关键词：温度计；电路设计；仿真
目录 1 设计任务与要求 (1) 2 方案设计与论证 (1) 3 单元电路的设计及仿真 (2) 3.1传感器 (2) 3.2放大系统 (2) 3.3 A/D转换器及数字显示 (4) 4 总电路设计及其仿真调试过程 (6) 4.1总电路设计 (6) 4.2仿真结果及其分析 (7) 5 结论与心得 (9) 6 参考文献 (11)
1 设计任务与要求 温度计是工农业生产及科学研究中最常用的测量仪表。本课题要求用中小规模集成芯片设计并制作一数字式温度计，即用数字显示被测温度。具体要求如下：（1）测量范围0～100度。 （2）测量精度0.1度。 （3）3位LED数码管显示。 掌握线性系统的根轨迹、时域和频域分析与计算方法； （2）掌握线性系统的超前、滞后、滞后-超前、一二阶最佳参数、PID等校正方法；（3）掌握MATLAB线性系统性能分析、校正设计与检验的基本方法。 2 方案设计与论证 数字温度计的原理是：通过控制传感器进行温度采集，将温度的变化转化为电压的变化；然后设计电压电路，将变化的电压通过放大系统转化为需要的电压；再通过A/D转换器将模拟的电压转换为数字量后驱动数码管对实时温度进行动态显示。 原理框图如图2-1所示： 传感器放大系统A/D转换显示 图2-1 数字温度计原理框图 由设计任务与要求可知道，本设计实验主要分为四个部分，即传感器、放大系统、模数转换器以及显示部分。经过分析，传感器可以选择对温度比较敏感的器件，做好是在某参数与温度成线性关系，比如用温敏晶体管构成的集成温度传感器或热敏电阻等；放大系统可以由集成运放组成或反相比例运算放大器；A/D转换器需要选择有LED 驱动显示功能的，而可供选择的参考元件有ICL7107，ICL7106，MC14433等；显示部分用3位LED数码管显示。 方案一：用一个热敏电阻,通过热敏电阻把温度转化为电压,再得到每一度热敏电
课程设计报告书 课程名称：电工电子课程设计 题目：数字温度计 学院：信息工程学院 系：电气工程及其自动化 专业班级：电力系统及其自动化113 学号：6100311096 学生姓名：李超红 起讫日期：6月19日——7月2日 指导教师：郑朝丹职称：讲师 学院审核（签名）： 审核日期：
内容摘要： 目前，单片机已经在测控领域中获得了广泛的应用，它除了可以测量电信以外，还可以用于温度、湿度等非电信号的测量，能独立工作的单片机温度检测、温度控制系统已经广泛应用很多领域。 单片机是一种特殊的计算机,它是在一块半导体的芯片上集成了CPU,存储器，RAM，ROM，及输入与输出接口电路，这种芯片称为:单片机。由于单片机的集成度高，功能强，通用性好，特别是它具有体积小，重量轻，能耗低，价格便宜，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便的优点，使它迅速的得到了推广应用，目前已成为测量控制系统中的优选机种和新电子产品中的关键部件。单片机已不仅仅局限于小系统的概念，现已广泛应用于家用电器，机电产品，办公自动化用品，机器人，儿童玩具，航天器等领域。 本次课程设计，就是用单片机实现温度控制，传统的温度检测大多以热敏电阻为温度传感器，但热敏电阻的可靠性差，测量温度准确率低，而且必须经过专门的接口电路转换成数字信号才能由单片机进行处理。本次采用DS18B20数字温度传感器来实现基于51单片机的数字温度计的设计。 本文介绍了一个基于STC89C52单片机和数字温度传感器DS18B20的测温 系统，并用LED数码管显示温度值，易于读数。系统电路简单、操作简便，能 任意设定报警温度并可查询最近的10个温度值，系统具有可靠性高、成本低、功耗小等优点。 关键词：单片机数字温度传感器数字温度计
数字式温度计的设计与制作 10级电子1班 一项目提出 1.1 任务 为某温室大棚设计一个数字式温度计，以便当棚内温度变化时，能及时提醒工作人员进行处理，保证温室温度变化在较小范围。 1.2 要求 （1）能实现温度数据的采集与记录。 （2）能实现各测量值的显示，精度为0.1摄氏度，温度范围在-55到+55摄氏度。 （3）能实现上、下限报警。 二项目分析 2.1 任务意义 一些温室大棚常常需要有较好的恒温性，即当温度变化达到一定数值时，需要及时调整，以保持温度恒定，保证作物的品质。现某大棚希望设计一个数字式温度计，能实时测量和显示大棚温度。当温度发生较大变化时，能及时做出报警提示。 2.2 系统方案设计 根据醒目的需求，本系统使用STC89C52单片机，DS18B20数字温度传感器等，监测大棚的温度变化。具体功能如下： *温度检测：系统能够实时检测大棚温度，温度分辨率为0.1摄氏度，温度范围为—55到+55摄氏度。 *温度显示：系统能实时显示大棚温度值，显示到小数点后一位，在设置上、下限报警时，显示上、下限提醒标志。 *温度报警：系统能够设置大棚温度范围，当棚内温度超出设定范围时发生报警。 *报警设置：系统能够设置上、下限报警温度值，设定精度为0.1摄氏度。 根据以上功能分析，数字温度计基本结构如图1所示，由单片机最小系统、按键模块、温度采样模块、显示模块和报警模块等组成。
图1：数字温度计的基本结构 三项目相关知识 3.1 数字温度传感器DS18B20的使用 可以测量温度的器件很多，但DS18B20是一种无须进过其它变换电路，直接输出被测温度数字量的传感器。它采用单总线专用技术，可通过串口线或其它I/O口线与计算机接口相连，支持多器件扩展，使用相当方便，测温范围为-55到+125摄氏度，其分辨率为0.5摄氏度，最高可达0.0625摄氏度。 3.1.1 DS18B20的外观及内部结构 DS18B20采用3脚TO-92A封装，外形如同普通的半导体三极管，除此之外，DS18B20也有8脚的SOIC封装及6脚的TSOC封装等形式，如图2所示。 图2：DS18B20封装形式
基于单片机的DS18B20数字温度计设计 学生：侯晋启 专业名称：自动化专业 班级：2014级自动化1班 学号：20144786
摘要 本设计采用的主控芯片是ATMEL公司的AT89C51单片机，数字温度传感器是DALLAS 公司的DS18B20。本设计用数字传感器DS18B20测量温度，测量精度高，传感器体积小，使用方便。所以本次设计的数字温度计在工业、农业、日常生活中都有广泛的应用。 单片机技术已经广泛应用社会生活的各个领域，已经成为一种非常实用的技术。51单片机是最常用的一种单片机，而且在高校中都以51单片机教材为蓝本，这使得51单片机成为初学单片机技术人员的首选。本次设计采用的AT89C51是一种flash型单片机，可以直接在线编程，向单片机中写程序变得更加容易。本次设计的数字温度计采用的是DS18B20数字温度传感器，DS18B20是一种可组网的高精度数字式温度传感器，由于其具有单总线的独特优点，可以使用户轻松地组建起传感器网络，并可使多点温度测量电路变得简单、可靠。 本设计根据设计要求，首先设计了硬件电路，然后绘制软件流程图及编写程序。本设计属于一种多功能温度计，温度测量围是-55℃到125℃。温度值的分辨率可以被用户设定为9-12位，可以设置上下限报警温度，当温度不在设定的围时，就会启动报警程序报警。本设计的显示模块是用液晶显示屏1602实现温度显示。在显示实时测量温度的模式下还可以通过查询按键查看设定的上下限报警温度。 一、实验设计概述 本系统所设计的数字温度计采用的是DS18B20数字温度传感器测温，测温上下限为10°C~40°C。DS18B20直接输出的就是数字信号，与传统的温度计相比，具有读数方便，测温围广，测温准确，上下限报警功能。其输出温度采用LCD1602显示，主要用于对测温比较准确的场所。 该设计控制器使用的是51单片机AT89C51，AT89C51单片机在工控、测量、仪器仪表中应用还是比较广泛的。测温传感器使用的是DS18B20，DS18B20是一种可组网的高精度数字式温度传感器，由于其具有单总线的独特优点，可以使用户轻松地组建起传感器网络，并可使多点温度测量电路变得简单、可靠。显示是用液晶显示屏1602实现温度显示。蜂鸣器用来实现当测量温度超过设定的上下限时的报警功能。 二、系统总体方案及硬件设计
单片机原理与应用设计课程综述 设计项目数字温度计 任课教师 班级 姓名 学号 日期
基于AT89C51的数字温度计设计与仿真摘要：随着科学技术的不断发展，温度的检测、控制应用于许多行业，数字温度计就是其中一例，它的反应速度快、操作简单，对环境要求不高，因此得到广泛的应用。 传统的温度测量大多使用热敏电阻，但热敏电阻的可靠性差，测量温度准确率低，而且必须经过专门的接口电路将模拟信号转换成数字信号才能由单片机进行处理。本课题采用单片机作为主控芯片，利用DS18B20来实现测温，用LCD液晶显示器来实现温度显示。 温度测量范围为0～119℃，精确度0.1℃。可以手动设置温度上下限报警值，当温度超出所设报警值时将发出报警鸣叫声，并显示温度值，该温度计适用于人们的日常生活和工、农业生产领域。 关键词：数字温度计；DS18B20；AT89C51； LCD1602 一、绪论 1.1 前言 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，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求也越来越高，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。单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术,单片机已经在测控领域中获得了广泛的应用。 1.2 课题的目的及意义 数字温度计与传统温度计相比，具有结构简单、可靠性高、成本低、测量范围广、体积小、功耗低、显示直观等特点。该设计使用AT89C51，DS18B20以及通用液晶显示屏1602LCD等。通过本次设计能够更加了解数字温度计工作原理和熟悉单片机的发展与应用，巩固所学的知识，为以后工作与学习打下坚实的基础。 数字温度计主要运用在工业生产和实验研究中，如电力、化工、机械制造、粮食存储等领域。温度是表征其对象和过程状态的重要参数之一。比如：发电厂锅炉
课程设计说明书 课程设计名称：单片机课程设计 课程设计题目：数字式温度计的设计学院名称：电气信息学院 专业班级：15电力（3）班 学生学号：1504200623 学生姓名：曾高 学生成绩： 指导教师：易先军 课程设计时间：2017.10.30 至2017.11.5
格式说明（打印版格式，手写版不做要求） （1）任务书三项的内容用小四号宋体，1.5倍行距。 （2）目录（黑体，四号，居中，中间空四格），内容自动生成，宋体小四号。 （3）章的标题用四号黑体加粗（居中排）。 （4）章以下的标题用小四号宋体加粗（顶格排）。 （5）正文用小四号宋体，1.5倍行距；段落两端对齐，每个段落首行缩进两个字。 （6）图和表中文字用五号宋体，图名和表名分别置于图的下方和表的上方，用五号宋体（居中排）。（7）页眉中的文字采用五号宋体，居中排。页眉统一为：武汉工程大学本科课程设计。 （8）页码：封面、扉页不占页码；目录采用希腊字母Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ…排列，正文采用阿拉伯数字1、2、3…排列；页码位于页脚，居中位置。 （9）标题编号应统一，如：第一章，1，1.1，……；论文中的表、图和公式按章编号，如：表1.1、表1.2……；图1.2、图1.2……；公式（1.1）、公式（1.2）。
课程设计任务书 一、课程设计的任务和基本要求 (一)设计任务（从“单片机课程设计题目”汇总文档中任选1题，根 据所选课题的具体设计要求来填写此栏） 1. 用DS18B20设计一款能够显示当前温度值的温度计； 2. 通过切换按钮可以切换华氏度和摄氏度显示； 3. 测量精度误差在正负0.5摄氏度以内。 (二)基本要求 1.有硬件结构图、电路图及文字说明； 2.有程序设计的分析、思路说明； 3.有程序流程框图、程序代码及注释说明； 4.完成系统调试（硬件系统可以借助实验装置实现，也可在Proteus 软件中仿真模拟）； 5.有程序运行结果的截屏图片。
唐山学院 单片机原理课程设计 题目简易数字温度计 系 (部) 智能与信息工程学院 班级 姓名 学号 指导教师 2017 年 1 月 2 日至 1 月 6 日共 1 周 2017年1月4日
《单片机原理》课程设计任务书
课程设计成绩评定表
目录 1.方案论证 0 2.硬件设计............................................ 错误!未定义书签。 2.1系统构成 (1) 2.2器件选择 (1) 2.2.1 AT89C51概述 (1) 2.2.2 AT89C51引脚功能 (3) 2.2.3复位电路的设计 (4) 2.3数字温度传感器 (5) 2.3.1 DS1621的技术指标 (5) 2.3.2 DS1621的工作原理 (6) 2.4 单片机和DS1621接口电路...................... 错误!未定义书签。 2.5 七段LED数码显示电路 (7) 3.系统软件设计 (9) 3.1 编程语言选择 (9) 3.2 主程序的设计 (9) 3.3 温度采集模块设计 (10) 3.4 温度计算模块设计 (10) 3.5 串行总线编程 (11) 4.软硬件调试结果分析 (12) 5.设计总结 (13) 6.参考文献 (14) 附录A 多点温度采集系统电路原理图 (15)
1.方案论证 该系统可以使用方案一：热敏电阻；方案二：数字温度芯片DS1621实现。采用数字温度芯片DS1621 测量温度，输出信号全数字化。便于单片机处理及控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。且该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，此元件线形较好。在0—100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度。DS1621 的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS1621和微控制器AT89C51构成的温度测量装置，它直接输出温度的数字信号，可直接与计算机连接。这样，测温系统的结构就比较简单，体积也不大。采用51 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。 控制工作，还可以与PC 机通信上传数据，另外AT89S51 在工业控制上也有着广泛的应用，编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟。 该系统利用AT89C51芯片控制温度传感器DS1621进行实时温度检测并显示，能够实现快速测量环境温度，并可以根据需要设定上下限报警温度。该系统扩展性非常强，它可以在设计中加入时钟芯片DS1302以获取时间数据，在数据处理同时显示时间，并可以利用AT24C16芯片作为存储器件，以此来对某些时间点的温度数据进行存储，利用键盘来进行调时和温度查询，获得的数据可以通过MAX232芯片与计算机的RS232接口进行串口通信，方便的采集和整理时间温度数据。故采用了方案二。 测温电路的总体设计方框图如图1-1所示，控制器采用单片机AT89C51，温度传感器采用DS1621，用5位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。 图1-1 测温电路的总体设计方框图
数字温度计DS18B20课程设计报告 专业名称： 自动化专业班级： 全文结束》》级自动化1班学号： 全文结束》》4786 摘要本设计采用的主控芯片是ATMEL公司的AT89C51单片机，数字温度传感器是DALLAS公司的 DS18B20。本设计用数字传感器DS18B20测量温度，测量精度高，传感器体积小，使用方便。所以本次设计的数字温度计在工业、农业、日常生活中都有广泛的应用。单片机技术已经广泛应用社会生活的各个领域，已经成为一种非常实用的技术。51单片机是最常用的一种单片机，而且在高校中都以51单片机教材为蓝本，这使得51单片机成为初学单片机技术人员的首选。本次设计采用的AT89C51是一种flash型单片机，可以直接在线编程，向单片机中写程序变得更加容易。本次设计的数字温度计采用的是 DS18B20数字温度传感器，DS18B20是一种可组网的高精度数字式温度传感器，由于其具有单总线的独特优点，可以使用户轻松地组建起传感器网络，并可使多点温度测量电路变得简单、可靠。本设计根据设计要求，首先设计了硬件电路，然后绘制软件流程图及编写程序。本设计属于一种多功能温度计，温度测量范围是-55℃到125℃。温度值的分辨率可以被用户设定为9-12位，可以设置上下限报警温度，当温度不在设定的范围内时，就会启动报
警程序报警。本设计的显示模块是用液晶显示屏1602实现温度显示。在显示实时测量温度的模式下还可以通过查询按键查看设定的上下限报警温度。 一、实验设计概述本系统所设计的数字温度计采用的是 DS18B20数字温度传感器测温，测温上下限为10°C~40°C。 DS18B20直接输出的就是数字信号，与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，上下限报警功能。其输出温度采用LCD1602显示，主要用于对测温比较准确的场所。该设计控制器使用的是51单片机AT89C51，AT89C51单片机在工控、测量、仪器仪表中应用还是比较广泛的。测温传感器使用的是 DS18B20，DS18B20是一种可组网的高精度数字式温度传感器，由于其具有单总线的独特优点，可以使用户轻松地组建起传感器网络，并可使多点温度测量电路变得简单、可靠。显示是用液晶显示屏1602实现温度显示。蜂鸣器用来实现当测量温度超过设定的上下限时的报警功能。 二、系统总体方案及硬件设计 2、1系统总体设计框图由于DS18B20数字温度传感器具有单总线的独特优点，可以使用户轻松地组建起传感器网络，并可使多点温度测量电路变得简单、可靠，所以在该设计中采用DS18B20数字温度传感器测量温度。 温度计电路设计总体设计框图如图2-1所示，控制器采用单片机AT89C51，温度传感器采用DS18B20，显示采用液晶显示
单片机原理及应用 课程设计报告书 题目：DS18B20数字温度计的设计 姓名学号：张琪05200102 吕群武05200166 蔡凌志05200178 专业班级：电信1班 指导老师：余琼蓉 设计时间：2010年12月
成绩评定
一、课题介绍 本设计是一款简单实用的小型数字温度计，所采用的主要元件有传感器18B20，单片机AT89S52，，四位共阴极数码管一个，电容电阻若干。18B20支持“一线总线”接口，测量温度范围-55°C~+125°C 。在-10~+85°C 范围内,精度为±0.5°C 。18B20的精度较差为± 2°C 。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。 本次数字温度计的设计共分为五部分，主控制器，LED 显示部分，传感器部分，复位部分，时钟电路。主控制器即单片机部分，用于存储程序和控制电路；LED 显示部分是指四位共阳极数码管，用来显示温度；传感器部分，即温度传感器，用来采集温度，进行温度转换；复位部分，即复位电路。测量的总过程是，传感器采集到外部环境的温度，并进行转换后传到单片机，经过单片机处理判断后将温度传递到数码管显示。本设计能完成的温度测量范围是-55°C~+128°C ，由于能力有限，不能实现报警功能。 二、方案论证 方案一： 由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D 转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D 转换电路，感温电路比较麻烦。 方案设计框图如下： 方案二：考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。 从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。
《单片机原理及应用》课程设计报告书 课题名称基于数字温度传感器的数字温度计 姓名 学号 专业 指导教师 机电与控制工程学院 年月日
填写说明 1、正文部分： （1）标题与正文格式定义标准如下： 一级标题：1.标题1 二级标题：1.1标题2 三级标题：1.1.1标题3 四级标题：1.1.1.1标题4 （2）表格：尽可能采用三线表。 （3）图形：直接插入的插图应有图标、图号，不能直接插入的图应留出插图空位。图中文字、符号书写要清楚，并与正文一致。 （4）文字表述：要求层次清楚，语言流畅，语句通顺，无语法和逻辑错误，无错字、别字、漏字。文字的表述应当以科学语言描述研究过程和研究结果，不要以口语化的方式表达，报告中科技术语和名词应符合规定的通用词语，并使用法定计量单位和标准符号。 2、参考文献： （1）数量要求：参考文献只选择最主要的列入，应不低于5种。 （2）种类要求：参考文献的引用，可以是著作[M]、论文[J]、专利文献[P]、会议论文等。 （3）文献著录格式及示例。参考文献用宋体五号字。 [1] 作者. 书名[M]. 版次. 出版地: 出版者, 出版年: 起止页码（著作图书文献） [2] 作者. 文章名[J]. 学术刊物名称. 年. 卷(期): 起止页码（学术刊物文献） 示例： [1]王社国，建光。基于ARM的嵌入式语音识别系统研究[J]。微计算机信息，2007，2-2:149-150. 3、附录或附件：（可选项） 重要的测试结果、图表、设计图纸、源程序代码、大量的公式、符号、照片等不宜放入正文中的可以附录形式出现。 4、如果需要可另行附页粘贴。
任务书 1. 设计要求 利用数字温度传感器DS18B20与单片机结合来测量温度。利用数字温度传感器DS18B20测量温度信号，计算后在LED数码管上显示相应的温度值。其温度测量围为?55℃～125℃，精确到0.5℃。数字温度计所测量的温度采用数字显示，控制器使用单片机AT89C51，测温传感器使用DS18B20，用3位共阳极LED数码管以串口传送数据，实现温度显示。 2. 原理 从温度传感器DS18B20可以很容易直接读取被测温度值，进行转换即满足设计要求。 DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字读数方式。 DS18B20的性能如下。 ?独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信。 ?多个DS18B20可以并联在串行传输的数据线上，实现多点组网 功能。无须外部器件。 ?可通过数据线供电，电压围为3.0～5.5V。
****大学综合性设计实验 开题报告 ?实验题目：数字温度计的设计 ?学生专业10电气工程与自动化 ?同组人:———————— ?指导老师： 2013年4月
1.国内外现状及研究意义 随着科技的不断发展，现代社会对各种信息参数的准确度和精确度的要求都有了几何级的增长，而如何准确而又迅速的获得这些参数就需要受制于现代信息基础的发展水平。在三大信息信息采集(即传感器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)中，传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器技术，在我国各领域已经引用的非常广泛，可以说是渗透到社会的每一个领域，人民的生活与环境的温度息息相关，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，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。 测量温度的关键是温度传感器，温度传感器的发展经历了三个发展阶段： ①传统的分立式温度传感器 ②模拟集成温度传感器 ③智能集成温度传感器。 目前的智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是在20世纪90年代中期问世的，它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶，特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器(MCU)。社会的发展使人们对传感器的要求也越来越高，现在的温度传感器正在基于单片机的基础上从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展，并朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展，本文将介绍智能集成温度传感器DS18B20的结构特征及控制方法，并对以此传感器，AT89S51单片机为控制器构成的数字温度测量装置的工作原理及程序设计作了详细的介绍。与传统的温度计相比，其具有读数方便，测温范围广，测温准确，输出温度采用数字显示，主要用于对测温要求比较准确的场所，或科研实验室使用。该设计控制器使用ATMEL公司的AT89S51单片机，测温传感器使用DALLAS公司DS18B20，用液晶来实现温度显示。 2.方案设计及内容 （一）、方案一 采用热电偶温差电路测温，温度检测部分可以使用低温热偶，热电偶由两个焊接在一起的异金属导线所组成，热电偶产生的热电势由两种金属的接触电势和单一导体的温差电势组成。通过将参考结点保持在已知温度并测量该电压，便可推断出检测结点的温度。数据采集部分则使用带有A/D 通道的单片机，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D 转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来。热电偶的优点是工作温度范围非常宽，且体积小，
评分： 大学物理实验设计性实验 实《用热敏电阻改装温度计》实验提要 设计要求 ⑴通过查找资料，并到实验室了解所用仪器的实物以及阅读仪器使用说明 书，了解仪器的使用方法，找出所要测量的物理量，并推导出计算公式，在此基础上写出该实验的实验原理。 ⑵选择实验的测量仪器，设计出实验方法和实验步骤，要具有可操作性。 ⑶根据实验情况自己确定所需的测量次数。 实验仪器 惠斯通电桥，电阻箱，表头，热敏电阻，水银温度计，加热电炉，烧杯等实验所改装的温度计的要求 （1）要求测量范围在40℃~80℃。 （2）定标时要求测量升温和降温中同一温度下热敏温度计的指示值（自己确定测量间隔，要达到一定的测量精度）。 （3）改装后用所改装的温度计测量多次不同温度的热水的温度，同时用水银温度计测出此时的热水温度（作为标准值），绘制出校正曲线。 提交整体设计方案时间 学生自选题后2~3周内完成实验整体设计方案并提交。提交整体设计方案，要求电子版。用电子邮件发送到指导教师的电子邮箱里。 思考题 如何才能提高改装热敏温度计的精确度？ 用热敏电阻改装温度计 实验目的： 1．了解热敏电阻的特性； 2．掌握用热敏电阻测量温度的基本原理和方法； 3．进一步掌握惠斯通电桥的原理及应用。 实验仪器：
惠斯通电桥，电阻箱，热敏电阻，水银温度计，滑动变阻器，微安表，加热电炉，烧杯等 实验原理： 1．惠斯通电桥原理 惠斯通电桥原理电路图如图1所示。当电桥平衡时，B，D之间的电势相等，桥路电流I＝0，B,D之间相当于开路，则U B=U D;I1=I x,I2=I0; 于是I1R1=I2R2,I1R X=I2R0 由此得R1/R X=R2/R0 或R X=R0R1/R2 （1） （1）式即为惠斯通电桥的平衡条件，也是用来测量 电阻的原理公式。欲求R X，调节电桥平衡后，只要知道 R1,R2,R0的阻值，即可由(1)式求得其阻值。 2.热敏电阻温度计原理 热敏电阻是具有负的电阻温度系数，电阻值随温度升高而迅速下降，这是因为热敏电阻由半导体制成，在这些半导体内部，自由电子数目随温度的升高增加的很快，导电能力很快增强，虽然原子振动也会加剧并阻碍电子的运动。但这样作用对导电性能的影响远小于电子被释放而改变导电性能的作用，所以温度上升会使电阻下降。 这样我们就可以测量电桥非平衡时通过桥路的电流大小来表征温度的高低。 热敏电阻温度计的设计电路图如图2示
正文 1.设计内容和要求。 随着社会的进步和工业技术的发展，人们越来越重视温度因素，许多产品对温度范围要求严格，而目前市场上普遍存在的温度检测仪器大都是单点测量，同时有温度信息传递不及时、精度不够的缺点，不利于工业控制者根据温度变化及时做出决定。在这样的形式下，开发一种能够同时测量多点，并且实时性高、精度高，能够综合处理多点温度信息的测量系统就很有必要。 本课题以STC89C52单片机系统为核心，能对多点的温度进行实时巡检。DS18B20是一种可组网的高精度数字式温度传感器，由于其具有单总线的独特优点，可以使用户轻松地组建起传感器网络，并可使多点温度测量电路变得简单、可靠。本文结合实际使用经验，介绍了DS18B20数字温度传感器在单片机下的硬件连接及软件编程，并通过LCD1602显示当前温度，实现实时温度测量。 2、系统总体结构 系统的系统设计方框图如图1-1所示，它主要由三部分组成:①控制部分主芯片采用单片机STC89C52；②显示部分采用LCD1602以动态扫描方式实现温度显示；③温度采集部分的温度传感器采用DS18B20智能温度温度传感器。DS18B20进行温度采集和转换输出数字型的温度值，然后通过数据引脚传到单片机的P3.7口,单片机通过P2口将数据扫描到LCD1602显示屏上。 图2-1
3、硬件设计 3.1 控制模块 本设计采用单片机基于数字温度传感器DS18B20的系统。单片机STC89C52具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用。温度传感器DS18B20利用单总线的特点可以方便的实现多点温度的测量，组建传感器网络，且系统的抗干扰性好、设计灵活、方便，而且能在恶劣的环境下进行现场温度检测。 3.2温度采集模块 这一部分主要完成对温度信号的采集和转换工作，由DS18B20数字温度传感器及其与单片机的接口部分组成。DS18B20智能温度温度传感器进行温度采集和转换输出数字型的温度值，然后通过数据引脚传到单片机的P3.7口，单片机接受温度并存储。DS18B20是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种单线智能温度传感器，属于新一代适配微处理器的智能温度传感器，它可将温度信号直接转换为数字信号，实现了与单片机的直接接口，从而省去了信号调理和A/D转换等复杂模/数转换电路。DS18B20构成的温度采集模块电路简单、功能可靠、测量效率高，很好地弥补了传统温度测量方法的不足可广泛用于工业、民用、军事等领域的温度测量及控制仪器、测控系统和大型设备中。它具有集成度高、模拟输入数字输出、抗干扰能力强、体积小、接口方便、传输距离远测温误差小等特点。如图3-1. 图3-1 3.3温度显示模块 本课程设计的显示模块采用LCD1602液晶显示器显示温度数据，整数进行显示，从P0口送数，P2口扫描。显示当前测量的温度。 3.4电源
数字式温度计的设计和制作 时间：周一下 姓名：何安珣 学号：0930*******
一、实验目的 1.研究AD590集成电路温度传感器和NTC热敏电阻的温度特性； 2.利用AD590制作量程为0~100℃范围的数字式温度计；利用NTC热敏电阻制作量程为35~42℃范围的数字体温计。 二、实验原理 1.AD590集成温度传感器的基本特性 ?AD590是一个电流型的集成温度传感器（详见实验原理补充），其温度测量灵敏度高且线性好，测量中不需要设置恒定的稳定参考点。 ⑴测温范围：-55~+150℃. ⑵电源电压范围：4~30V. ⑶输出电阻：710MΩ. ⑷输出为电流变化，温度变化1℃，引起1μA的电流变化. ?有AD590的温度特性可知，其输出电流与温度呈线性关系： B I+ A =θ 其中I（单位为μA）为输出电流，θ为温度，A为0℃时的输出电流，B值约为1。 ?根据其温度特性，采用非平衡电桥电路，可以制作一台数字温度计。 图1AD590数字温度计设计电路
由A B I +=θ，可得： 3 2211R R R AR BR U +? +=εθ其中ε为电源电压，U 单位为μV 。 令?? ???=+?=010*******R R R AR BR ε，即可使电压表毫伏挡示数为AD590所处环境的温度。根据设计原理可知，R 1决定U-θ曲线的斜率，R 2、R 3决定U 、θ的差值。 2.NTC 热敏电阻基本特性 ? NTC 是Negative Temperature Coefficient 的缩写。NTC 热敏电阻即负温度系数热敏电阻， 以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料，采用陶瓷工艺制造而成的。这些金属氧化物都具有半导体性质，因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。温度低时，这些氧化物材料的载流子（电子和空穴）数目少，所以其电阻值较高；随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降低。 ⑴热敏电阻的零功率电阻值： )1 1(00 T T B e R R ?=R：周围温度T（K）时的电阻值（K：绝对温度）R 0：周围温度T 0（K）时的电阻值B：热敏电阻的B 常数 ⑵B 常数 0ln /1/11R R T T B ?= B 值也是温度的函数，因此热敏电阻零功率电阻值的公式为经验公式，仅在温度变化范围有限时才具有一定的精度。在本次实验中，35~42℃温度范围小，B 为常数。 ? 由于体温计的温度变化范围较小，可对)11(00 T T B e R R ?=式右边进行Taylor 展开：
目录 1.总体方案的设计与选择.......................................... - 1 - 1.1 数字温度计的设计标准与要求.............................. - 1 - 1.2 系统基本方案............................................ - 1 - 1.3 各模块基本功能与设计方案选择与论证...................... - 1 - 1.3.1 温度采集模块的设计与论证........................... - 1 - 1.3.2 信号转换模块的设计与方案选择....................... - 3 - 1.3.3 显示模块的设计与方案选择........................... - 4 - 2. 硬件电路设计................................................. - 6 - 2.1 温度采集模块的硬件设计.................................. - 6 - 2.2 信号转换模块硬件电路设计................................ - 7 - 2.3 显示模块设计电路图...................................... - 8 - 2.4 电路中相关参数设定...................................... - 8 - 3. 电路仿真........................................ 错误！未定义书签。 3.1 仿真软件简介............................... 错误！未定义书签。 3.2 仿真分析.................................. 错误！未定义书签。 4 电路的安装与调试.............................................. - 9 - 5 误差分析...................................................... - 9 - 6 实物照片......................................... 错误！未定义书签。 7.心得体会..................................................... - 11 -