数字温度计的设计 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】
电子工艺实习总结报告
姓名：
专业：电子信息工程
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指导教师：
成绩：
目录
第一章设计任务与要求 (2)
第二章设计方案 (2)
第三章设计原理与电路 (4)
第四章电路的组装与调试 (12)
第五章设计总结 (14)
附录 (15)
参考文献 (16)
引言
随着科技的发展和“信息时代”的到来，作为获取信息的手段——传感器技术得到了显着的进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。传感器主要用于测量和控制系统，它的性能好坏直接影响系统的性能。因此，不仅必须掌握各类传感器的结构、原理及其性能指标，还必须懂得传感器经过适当的接口电路调整才能满足信号的处理、显示和控制的要求，而且只有通过对传感器应用实例的原理和智能传感器实例的分析了解，才能将传感器和信息通信与信息处理结合起来，适应传感器的生产、研制、开发和应用。另一方面，传感器的被测信号来自于各个应用领域，每个领域都为了改革生产力、提高工效和时效，各自都在开发研制适合应用的传感器，于是种类繁多的新型传感器及传感器系统不断涌现。温度传感器是其中重要的一类传感器。其发展速度之快，以及其应用之广，并且还有很大潜力。
为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本文利用TC7107结合温度传感器技术而开发设计了这一数字温度计。文中将传感器理论与模数转换器实际应用有机结合，详细地讲述了利用热电阻作为温度传感器来测量实时的温度，以及实现热电转换的原理过程。
本设计应用性比较强，设计系统可以作为温度测量显示系统，如果稍微改装可以做热水器温度调节系统、生产温度监控系统等等。本课题主要任务是完成环境温度检测并显示温度和实时的时间。设计后的系统具有操作方便，控制灵活移植性强等优点。
本设计系统包括温度传感器，信号放大电路，A/D转换模块，数码显示模块三个部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。整个系统的核心是进行温度的数码显示，完成了课题要求。
第一章设计任务与要求
①设计任务设计一数字温度计，将测量的温度值转换为数字量并显示出来，即将收集的模拟的信号转换成数字信号。
②设计要求必须选择一个温度传感器，并且所设计的数字温度计测量的范围为0-200℃,采用数模转换（单片机除外）。LED数码管进行数字显示。
第二章设计方案
设计思路：电路主要包括温度的采集与信号的放大，数模转换，数码显示三部分。
温度的采集模数数码采用PT100测量温度一般有两种方案：
方案一：设计一个恒流源通过Pt100温度传感器，用Pt100上电压的变化来接入放大电路。
方案二：采用惠斯顿电桥，电桥的四个电阻中三个是恒定的，另一个用
Pt100 温度传感器，当Pt100电阻值变化时，测试端产生一个电势差，由此电势差接入转换电路。
在本次实验中，为了电路的简洁方便，我选用了方案二。
2-1 采集和放大:
温度的改变会影响一些电阻的阻值，温度传感器是通过物体随温度变化而变化的特性来测量的。一般采用阻值的变化与温度的变化有线性关系的电阻来采集温度，最后通过阻值的变化来反映出温度。Pt100铂热电阻与温度之间存在着线性的关系，通过阻值的变化可以得到对应的温度。有些是采用热电偶的方
式，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。本次课程设计主要用PT100温度传感器，它是测温范围很广的温度传感器，而且采用PT100温度传感器的电路比较简单，只需要简单搭建个桥式电路将PT100的电阻输出转换为电压，在进行适当的放大便可以接入数模转换电路。
2-2 模数转换
模数转换就是将采集的温度模拟信号转换为数字信号，能够被数码管识别的数字信号。AD0809,等都是模数转换器，只是AD0809是与单片机搭配电路比较简单，但是该课程设计不能用单片机。TC7107与MC14433
都是三位半的模数转换器，其可以直接与数码管进行连接显示。但是MC14433在仿真软件protues中没有，所以只能采用TC7107。
2-3 数码显示
数码显示就是将TC7107转换成的数字信号进行显示。一般数码管有共阳极与共阴极两类共阳与共阴的只要区别就是其公共端是接阳极还是接阴极如果接阴极就为共阴极反之为共阳极。数码管根据不同的信号显示不同的值
但是一个数码管只能显示0—9还有负号与小数点。0—9的显示主要是其a~g管脚的组合显示。
第三章设计原理与电路
3-1 温度传感器原理
PT100温度传感器
电阻式温度传感器(RTD, Resistance TemperatureDetector)是指一种物质材料作成的电阻,它会随温度的改变而改变电阻值。PT100温度传感器是一种(Pt)做成的电阻式温度传感器，属于正电阻系数, 其电阻阻值与温度的关系可以近似用下式表示
在0~650℃范围内Rt =R0 (1+At+Bt2)
在-200~0℃范围内Rt =R0 (1+At+Bt2+C(t-100)t3)
式中A、B、C 为常数：A=×10-3B=×10-7C=×10-12
PT100温度传感器的测量范围广-200℃~+650℃偏差小响应时间短
还具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点其得到了广泛的应用
本设计即采用PT100作为温度传感器。
主要技术指标： 1. 测温范围：-200~650摄氏度
2. 测温精度：摄氏度
3. 稳定性：摄氏度
3-2 桥式电路原理
惠斯顿电桥电阻R1，R2，R3，R4叫做电桥的四个臂，G为检流计，用以检查它所在的支路有无电流。当G无电流通过时，称电桥达到平衡。平衡时，四个臂的阻值满足一个简单的关系，利用这一关系就可测量电阻。
参考连接如图3-1：
图3-1
3-3 模数转换原理
数字温度计将采集的模拟的信号转换为数字信号，并能通过数码管显示出来采用TC7107三位半的A/D转换器进行模数转换。它能直接驱动7段数码管进行数码显示，最后可得温度的数字信号。TC7107是高性能，低功耗的三位半的A/D转换器，它自身包含七段数码显示器，显示驱动器，参考源和时钟系统。三位半是十进制数0000-1999。所谓三位是指个位，十位，百位，其数字显示范围是0—9而半位是指千位数，它不能与个位，十位，百位那样从0—9，只能由0-1变化，即二值状态，所以称为半位。如果超过了量程，那么千位数就会显示1，反之就是0，一般采用将该显示的零进行消隐。与ADC0809芯片相比TC7107使得电路简化的同时又节约了成本，所以选择TC7107更合适。
TC7107是把模拟电路与逻辑电路集成在一块芯片上，属于大规模的CMOS 集成电路，其主要特点是：
◆可以采用是电源供电，5V的电源，有助于实现仪表的小型化。
◆芯片内部有异或门输出电路，可以直接驱动LED显示器。
◆功耗低，芯片本身消耗的电流只有，功耗约16mW。
◆输入阻抗高，对输入信号没有衰减作用。
◆能通过内部的模拟开关进行自动调零和自动显示极性的功能。
◆噪声低，失调温标和增益温标均很小。具有良好的可靠性，使用寿命长。
◆整机组装方便，无须外加有源器件，可以很方便的进行功能检查。
图3-2
图3-2为TC7107的管脚图，一共有40个管脚，其每一个管脚的意义表3-1所示:
表3-1
TC7107工作原理：
TC7107是双积分型A/D模数转换器，主要是在一个测量周期内进行两次积分，两次积分的方向相反，将被测电压Ux转换成与其成正比的时间间隔，在此时间间隔内填充标准的时钟脉冲，用仪器记录的脉冲个数来反映Ux的值，所以它是U-T变换型的。
其原理图：
图3-3
其工作主要有三个阶段:
(1)准备阶段:主要使积分器的输出电压变为0，保证输入电压U0 =0作为其初始状态。自动调零电容一般为。
(2)采样阶段:主要是对被测量即对输入的电压进行积分。一般作正向积分输出的电压U01线性增加，同时逻辑控制电路将闸门打开，释放脉冲个数。TC7107的信号积分周期为1000个时钟周期或计数。在内部计时之前，将外部的时钟频率进行四分频。所以积分时间为：
Fosc为外部设置的时钟频率
所以积分可以得：
Ux是输入的电压即被测电压
T1是标准的时钟周期
C为积分电容,其计算公式为:
F osc为38管脚上接的时钟频率
V FS为满量程输入范围
R INT为积分电阻,满量程为200mV时选用47KΩ，满量程为时采用的阻电阻值为470KΩ
V INT 希望的满量程积分输出摆幅
C 一般选用的电阻的阻值为，其必须保持较低的介质吸收率，以最小化翻转误差。
当转换器与测量系统公用同一电源公共端即接地端时，由VIN+和VIN-输入的差分信号必须在器件共模电压的范围之内。如果转换器与测量系统未公用同一公共端，应该将VIN-接到模拟公共端。极性是在积分结束后确定。符号位是真实的极性指示，这样才能正确分辨小于1LSB的信号，从而使得精密零检测只受器件噪声和自动调零残留失调的限制。
(3)参考积分阶段：这一阶段主要是对系统的标准电压进行与被测电压进行积分方向相反的积分。如果被测的电压即输入电压进行的正向积分，则对标准电压就应该进行反向积分，反之亦然。用于在参考电压积分周期期间使积分器输出电压返回到零的参考电压存储在CREF上。当VIN-连接到模拟公共端时，可使用μF的电容。如果存在一个大的共模电压VREF-与模拟公共端相连，且应用需要200mV的满量程，可将CREF增加至μF。翻转误差将保持在半个计数以内。选用聚酯薄膜型介质电容即可。
输出回零所需的时间与输入信号成比例，在0至2000个计数之间。显示的数字读数为：
V IN为输入的电压，即从温度传感器输出的电压
V REF为标准电压
下图为TC7107在proteus的仿真图：
图3-4
3-4 显示数码管
数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。数码管按段数可分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）：按能显示多少个“8”可分为1位、2位、3位、4位、5位、6位、7位等数码管。按发光二极管单元连接方式可分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管，共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管，共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上当某一字段发光二极管的阳极为高电平时相应字段就点亮
当某一字段的阳极为低电平时相应字段就不亮。led数码管是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件引线已在内部连接完成只需引出它们的各个笔划公共电极。led数码管常用段数一般为7段有的另加一个小数点还有一种是类似于3位“+1”型。因为TC7107能够直接驱动数码显示可以直接在
TC7107的数码驱动端口接LED数码管。并且在该设计中采用的数码显示器是共阳极的即将使用的几个LED数码管的公共端连接在高电平上。
图3-5
每一个LED数码管只能显示的是从0至9的数字，其他的数字不能进行显示。如要显示0-9之外的数，就要使用多个数码管，TC7107是三位半的模数转换器，所以其数码管有个位数码管，十位数码管，百位数码管，半位的千位数码管。
数码显示器还可以显示负号，负号的显示是只有g段显示，而其他的都不显示。负号主要是为了表示其极性。如果为正极性，那么表示负号的g段将不会显示，但是也不会出现正号。
图3-5为本次实验中数码管的proteus仿真图：
图3-5
第四章电路的组装与调试
Protues中仿真
图4-1为数字温度计的仿真电路：
图4-1
在完成电路的设计之后就要设置对应的参数，设置参考电压，采用20k的电阻与120k的滑动变阻器进行了分压，调节滑动变阻器，可以减小输入电压与显示值之间的误差。仿真的结果与实际值之间相差了。且PT100显示的值有二位小数，它会自动的进行四舍五入。以下为测量176℃情况下得到的结果：输入176℃时的PT100的显示值为.数码显示为，误差为。
图4-2
第五章设计总结
在这次设计中,遇到的问题比较多,自己设计的也存在很多的问题。大部分的知识都是课本上的,但是不会运用。我觉得主要的问题在：
（一）对课本的知识掌握的程度仅仅限于考试的范围，不能灵活运用于实践。一些过程太过于理想化。认为只要有一个大概思路就能做出来。就如这次的数字温度计，首先温度传感器感应温度，之后模数转换，最后数码显示。但是未曾考虑其中存在很多问题，只有一个思路，到真正做起来的时候，却很难实现。
（二）元器件的选择是一个很重要的问题。在选择A/D转换器的时候，先前一直认为ADC0809是合适的，因为在网上查资料发现其后面接单片机比较简单。但后来发现如果接数码管的话，那将是一个很麻烦的过程。于是询问老师之后，将模数转换器改为TC7107，其主要的特点是直接驱动数码显示。温度传感器则直接采用PT100。
（三）对仿真软件不了解。这一次是第一次接触仿真软件。刚开始听老师讲，还是一知半解的。整个操作界面都是英文的，使用很不方便。
（四）课外积累的知识太少。对超过课程的知识，就很陌生。
虽然在这次课程设计实验中遇到的问题很多，但同样的收获也很多。首先了解到了PT100温度传感器的工作方式及原理，和如何将其输出的电阻信号转换为电压信号。告诫我们思考问题要学会转弯。然后，对A/D转换有了更深刻的体会以及了解到TC7107的工作原理和连接方式。除此之外，还学会了使用proteus仿真软件。刚开始自己动手操作的时候只有大眼瞪小眼，什么都不会。还因为整个软件都是英文，就在网上查proteus的元件库。随后在不断的使用中加强了对它的理解，虽然元器件的英文名记得的不多，操作的不怎么流畅，但也算是比较熟练了，至少不会找不到东南西北。
总的来说，通过这次实验，综合了以前所学的数电、模电及电子测量技术的相关知识。还了解到了相关的专业知识，虽然懂的并不多，但也为今后的学习奠定了基础。另外还知道了现今数字温度计的广泛应用，自己所做的实验还是有实际的应用。没有付出就没有收获，在经历了这么多艰难困苦之后，终于将任务完成的那种喜悦是难以言表的。在这里也由衷的感谢老师的指导，以及对我疑问的细细解答和耐心细致的教导。
元件数量
PT100温度传感器 1
模数转换器TC7107 1
电阻R 200,20k,100,470k,1M,2k,2k,80 滑动变阻器120K,50
电容C ,,1uF,,100pF
7段数码显示器 4
直流数字电压表 2
表5-1
参考文献：
《模拟电子技术基础》第四版清华大学电子学教研组编童诗白华成英主编高等教育出版社
《数字电子技术基础》第五版清华大学电子学教研组编阎石主编
高等教育出版社
《电子技术测量》第三版林占江等主编电子工业出版社
《自动控制原理》吴秀华等主编中国水利水电出版社
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
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
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)
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。
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
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
数字温度计（A2题）设计与总结报告专科组：春梁福鑫钟才莉 摘要：随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研等各个领域，已经成为一种比较成熟的技术, 本设计在参阅了大量前人设计的数字温度计的基础上，利用单片机技术结合DS18B20温度传感器和DS1302时钟芯片构建了一个数字温度计。本温度计属于多功能温度计，当测量温度超过设定的温度上、下限，启动蜂鸣器和指示灯报警，可以显示当前测量日期、时间、温度，可调整显示日期、时间和星期。 关键词：单片机；数字控制；数字温度计；DS18B20；DS1302；报警 前言 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，该设计控制器使用单片机AT89S52，测温传感器使用DS18B20，以及使用时钟芯片DS1302测实时时钟，用一块低功耗的RT1602C液晶显示器以串口传送数据,实现温度和时间显示,能准确达到以上要求。 本设计主要分为两部分：硬件电路及软件程序。而硬件电路又大体可分为单片机小系统电路、测温电路、实时时钟电路、声光报警电路、语音报读电路、LED显示电路及电源电路，各部分电路的设计及原理将会在硬件电路设计部分详细介绍；程序的设计使用C语言编程，利用Keil 软件对其编译和仿真，详细的设计算法将会在程序设计部分详细介绍。 一、方案论证比较与选择 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，制作成本高。 方案二： 方案二原理框架图 此设计方案是由数字式温度传感器、单稳态定时电路、计数电路、译码与LED数码管显示电路等组成的。但其测温围较小，电路设计也比较繁琐。 方案三： 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，因此我们改用一种智能传感器DS18B20作为检测元件，测温围-55℃~+125℃，分辨率最大可达0.0625℃。此传感器，可以直接读取被测温度值，而且采用3线制与单片机相连，减少了外部硬件电路，具有低成本和易使用的特点。 从以上三种方案，很容易看出，采用方案三，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案三。 二、系统框图 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AT89S52，温度传感器采用DS18B20,
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。
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。
课程设计报告 引言 随着电子技术的不断发展，我们能应用到的电子产品也越来越多。而生活中我们用的很多电子产品都越来越轻巧，价格也越来越便宜．利用电子芯片实现的东西也越来越来越多，比如数字温度计。当然，非电子产品的常用温度计也很便宜。此次课设论文所介绍的是自己动手制作的一个高精度数字温度计。本次课设不但丰富了课余生活，还从实践中学到并了很多新知识，并从中巩固了以前的知识。 用Protel 99软件来设计制作电路板——PCB(Printed circuit Bound)。在PCB上，布置一系列的芯片、电阻、电容等元件，通过PCB上的导线相连，构成电路，一起实现一定的功能。电路通过连接器或者插槽进行输入/输出，有时还有显示部分（如发光二极管LED、.数码显示器等）。可以说，PCB是一块连接板，它的主要目的是为元件提供连接，为整个电路提供输入输出端口和显示，电气连接通性是PCB最重要的特性之一。PCB在各种电子设备中有如下功能：（1）提供集成电路等各种电子元件固定、装配的机械支撑。（2）实现集成电路等各种电子元件之间的布线和电气连接或电绝缘，提供所要的电气特性。（3）为电动装配提供阻焊徒刑，为元器件插装、检查、维修提供识别符和图形。 做本课题的所用到的知识是我们学过的模拟电子电路以及数字逻辑电路等，当然还用到了刚刚学过不久的单片机知识。本次课设是把理论和实践结合起来，这不但可以锻炼自己的动手能力，而且还可以加深对数字逻辑电路和模拟电子电路的学习和理解。同时也激起了我学好单片机的斗志。为了全面清晰的表达，本论文用图文并茂的方式，尽可能详细的地介绍此次设计的全过程。
1．设计务任和要求 1.1、基本范围-20℃——100℃ 1.2、精度误差小于0.5℃ 1.3、LED 数码直读显示 1.4、可以任意设定温度的上下限报警功能 2. 系统总体方案及硬件设计 2.1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，其中还涉及到电阻与温度的对应值的计算，感温电路比较麻烦。而且在对采集的信号进行放大时容易受温度的影响从而出现较大的偏差。 2.1.2 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，电路简单，精度高，软硬件都以实现，而且使用单片机的接口便于系统的再扩展，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，费用较低，可靠性高，软件设计也比较简单，故采用了方案二。 2.2系统总体设计 温度计电路设计总体设计方框图如图2.1所示，控制器采用单片机STC89C52，温度传感器采用DS18B20，用4位LED 数码管以串口传送数据实现温度显示。
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
****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
基于单片机的数字温度计的设计 摘要 随着时代的进步和发展，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。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，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。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，该设计控制器采用单片机8051，温度传感器采用 DS18B20，以边沿D触发器7474、移位寄存器74LS164和共阴极LED数码管为主体设计了一款简易数字式温度计实现温度显示。 关键词：数字温度计；单片机；传感器；DS18B20；
目录 第一章绪论 (1) 第二章数字温度计的总体设计 2.1总体设计方案 2 2.2 重要性能指标 (2) 2.3 系统主要模块方案论证与比较 (2) 2.3.1控制模块的选用 (2) 2.4 设计要求和实现的功能 (3) 3.1 主要芯片介绍 (4) 3.1.1 AT89S52的介绍 (4) 3.2 温度检测模块 (7) 3.2.1 DS18B20的简介 (7) 3.2.2 DS18B20的引脚功能 (9) 3.2.3 DS18B20的两个表格 (10) 3.2.4 DS18B20的测温原理 (11) 3.2.5 DS18B20的时序设置 (12) 3.2.6 DS18B20硬件电路设计 (13) 4.1 系统主程序 (15) 4.3 计算温度子程序流程图 (16) 4.4 显示数据子程序 (17) 4.5 系统初始化程序 (17) 4.6 温度转换段码子程序 (18) 5.1 Proteus软件介绍 (20) 5.1.2 工作界面 (21) 5.2 仿真结果图 (22) 参考文献 (26)
课程授课教案 一、实验目的和要求 1.掌握集成运算放大器的工作原理及其应用。 2.掌握温度传感器工作原理及其应用电路。 3. 了解双积分式A/D转换器的工作原理。 4. 熟悉213位A/D转换器MC14433的性能及其引脚功能。 5. 熟悉模拟信号采集和输出数据显示的综合设计与调试方法。 6. 进一步练习较复杂电路系统的综合布线和读图能力。 设计要求如下： 1. 设计一个数字式温度计，即用数字显示被测温度。数字式温度计具体要求为： ①测量范围为0～100℃ ②用4位LED数码管显示。 二、主要仪器和设备 1.数字示波器 2.数字万用表 3.电路元器件： 温度传感器 LM35 1片 集成运算放大器LM741 1片 集成稳压器 MC1403 1片 A/D转换器 MC14433 1片 七路达林顿晶体管列阵 MC1413 1片 BCD七段译码／驱动器 CC4511 1片 电阻、电容、电位器若干 三、实验内容、原理及步骤 1.总体方案设计 图1为数字温度计的原理框图。其工作原理是将被测的温度信号通过传感器转换成随温度变化的电压信号，此电压信号经过放大电路后，通过模数转换器把模拟量转变成数字量，最后将数字量送显示电路，用4位LED数码管显示。 图1 数字温度计原理框图 2. 温度传感器及其应用电路 温度传感器LM35将温度变化转换为电信号，温度每升高一度，大约输出电压升高10mV。在25摄氏度时，输出约250mV。图2（a）、(b)图为LM35测温电路。
（a）基本的测温电路(+2°C to +150°C) （b）全量程的测温电路（?55°C to +150°C） 图2（a）、(b)图为LM35测温电路 LM35系列封装及引脚参见下图 3。 图 3 LM35系列封装及引脚图 3.放大电路 放大器使用LM 741普通运放,作为实验用数字温度计，可以满足要求；如果作为长期使用的定型产品，可以选用性能更好、温度漂移更小的OP07等型号的产品，引脚与LM741兼容,可以直接替换使用。此放大器的目的是通过提供合适的放大倍数及使用一定的参考电压，将线性输出变化的温度信号电压对应的LED数字变化与实际温度变化基本一致。它实际上是一个增益和偏置可调的线性放大电路，调整可变电阻器R,可以改变增益，使温度显示变化和实际变化取得一致。输入端所接的调零电阻，是调节偏置的，用来使显示温度数字和实际温度一致。（参考227页） 4. A/D转换器 A/D转换器，采用MOTOROLA公司的产品MC14433。A/D转换器MC14433的内部结构及其引脚图如下图4所示。该芯片为本系统的核心电路，将模拟电压信号转换为数字信号，并分别输出数据信号和选通脉冲等。该芯片具有外围电路简单，不需要使用昂贵的石英晶体振荡器提供时钟信号，片内可以自己产生显示所需的选通脉冲和刷新信号等特色，仅需少量外围电路配合，就能实现LED的数字显示功能。
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：
数字温度计设计 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
电子技术课程设计报告（数字温度计） 姓名： 学号： 专业年级：电信111 指导教师： 设计时间：2013/06/17-2013/06/27
第一章引言 科技的高速发展，科技产品在不断的的更新。传统的温度计已经不能满足人们对温度准确度和精确度的要求。这些参数的获取都需要有高科技做保证，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，温度传感器随着温度而引起的物理参数变化有：膨胀，电阻，电容，电动势，磁性能，频率，光学特性及热噪声等等。温度传感器的发展经历了三个发展阶段：传统的分立式温度传感器、模拟集成温度传感器、智能集成温度传感器。 当今信息化时代展过程中，各种信息的感知、采集、转换、传输和处理的功能器件已经成为各个应用领域中不可缺少的重要技术工具。传感器是信息采集系统的首要部件，是实现现代化测量和自动控制的主要环节，是现代信息产业的源头，又是信息社会赖以存在和发展的物质与技术基础。可见理解和撑握传感器的知识与技术有着其极重要的意义。 对采集的信息都希望用最直接的方式显示出来，但是传感器所采集的信息是模拟的信号，并且信号是非常微小的，需要用放大器进行放大。模拟信号不能直接用数字仪器直接显示，通过模数转换之后就可以将模拟量转变成数字量，在通过数码管进行显示。有些可以直接与单片机链接。数码管有共阳极与共阴极两类，本次设计采用的是共阳极的七段数码管。 第二章设计任务与要求 ①设计任务：设计一数字温度计，将测量的温度值转换为数字量并显示出来，即将收集的模拟的信号转换成数字信号。 ②设计要求：必须选择一个温度传感器，并且所设计的数字温度计测量的范围为0-100℃,采用数模转换（单片机除外），LED数码管进行数字显示。 第三章设计方案 设计方案主要包括温度的采集与信号的放大，数模转换，数码显示三部分。