电子技术课程设计报告（数字温度计）
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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 (1)
第二章设计任务与要求 (1)
第三章设计方案 (1)
3-1采集和放大: (2)
3-2模数转换： (2)
3-3数码显示： (2)
第四章设计原理与电路 (2)
4-1温度传感器原理： (2)
4-2模数转换原理： (4)
4-3显示数码管: (11)
第五章电路的组装与调试 (12)
第六章设计总结与感想 (15)
附录 (16)
参考文献： (17)
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。
3-1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LM35,温度传感器，它能集温度的采集与放大于一身的传感器，而且采用LM35的电路比较简单，于其内部已将采集的信号进行放大。
3-2模数转换：
数模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,TC7107.MC14433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。
3-3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。
第四章设计原理与电路
4-1温度传感器原理：
温度传感器主要就是LM35，由于它采用内部补偿，所以输出可以从零度开始。LM35系列是精密集成电路温度传感器，其输出的电压线性地与摄氏温度成正比，比按绝对温标校准的线性温度传感器还得多。其主要的优点有：
●在摄氏温度下直接校准。
●+10mV/℃线性刻度系数。
●在25℃时确定0.5℃的精度。
●适合于远程应用。
●工作电压范围广（4—30）。
●低功耗，小于60uA。
●非线性仅为±1/4℃。
●输出阻抗，通过1mA电流时仅为0.1。
LM35有多种不同的封装型式，在常温下，LM35不需要额外的校准处理就能达到±1/4℃的准确率。其电源供电有单电源与双电源供电两类，正负双电源的供电模式可提供负温度的量测；两种接法的静止电流-温度关系，在静止温度中自热效应低(0.08℃)，单电源模式在25℃下静止电流约50μA，工作电压较宽，可在4—20V的供电电压范围内正常工作非常省电。工作电压4～30V，在上述电压范围以内，芯片从电源吸收的电流几乎是不变的（约50μA），所以芯片自身几乎没有散热的问题。这么小的电流也使得该芯片在某些应用中特别适合，比如在电池供电的场合中，输出可以由第三个引脚取出，根本无需校准。目前，已有两种型号的LM35可以提供使用。LM35DZ输出为0℃～100℃，而LM35CZ输出可覆盖－40℃～110℃，且精度更高，两种芯片的精度都比LM35高，不过价格也稍高。其计算公式为：
()()C T C
mV
T
V LM
OUT?
?
=
-
*
10
35
图4-1
其输出的电压与温度之间是线性的关系，也就是说当温度问10℃时期输出的电压时0.1V 。这一主要的特性使得温度的测量得到简化。所以LM35作为传感器，一般你有三个管脚，如图4-1所示1管脚接电源，选取+5V 电源，3管脚接地，2管脚为输出端口，接TC7107的输入管脚。直接将LM35接在电路中就可以仿真温度计，感受温度的变化。
4-2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TC7207三位半的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，其数字显示范图4-2
图4-3
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1.8mA，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4-4
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U X 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U X 的值，所以
它是T U 变换型的。
其原理图为：
表1
图4-5
F osc 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U 0 =0作为其初
始状态。自动调零电容一般为0.47uF 。
(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U 01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：
为外部设置的时钟频率 所以积分可以得：
是输入的电压，即被测电压 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47K ?，满量程为2.0V 时，采用的阻
电阻值为470K ? 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0.22uF ，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10004
1?=F T osc U
T dt U U X x RC t t RC 101211=--=?U
x T 1()VINT
R V F C INT FS
OSC ???? ??????
???=140004-2-1 4-2-2 4-2-3
V V REF
IN =1000U
N N U x 12=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0.1μF 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1.0μF 。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 此段积分输出的电压为：
与正向积分的方程进行联立可以得到：
即
因为U 与T 1是给定的，所以输入电压的大小与
T 2时间内释放的脉冲个数成正比。如果始终脉冲的周期为T 0那么有
T
N T 022= 所以输入电压还可以表示为：
如果标准电压与第一次积分中的时钟脉冲个数在数值上相同，那么输入的电压就是在反向积分中填充的脉冲的个数。
标准电压是由电阻的分压确定，在这次设计中采用的是20K 与150K 的滑动变阻器进行调节标准电压的大小。这样使得输入的标准电压大约为1V 左右。 U T U U U x O O O RC t t Udt RC 2112321-=??? ??-+=?U T U T x RC RC 12=U T T U x 1
2=4-2-4
4-2-5
4-2-6
4-2-7 4-2-8
对于TC7107中的振荡器主要是接在38，39,40管脚上的元件控制的，所以 一般情况下 F osc 为48kHz
C 100pF
其在protues 中的仿真图为：
RC F osc 45.0 4-2-9 图4-6
图4-7
4-3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。
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4-9该次课程设计仿真中数码管的接线
图4-8
图4-9
第五章电路的组装与调试
Protues中仿真：
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150k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0.1。且LM35显示的值只有一位小数，它会自动的进行四舍五入。以下为输入为0.44情况下得到的结果
输入0.49时的LM35的显示值为0.5.数码显示为0.6，误差为0.1。
图4-11
PCB制作：
（1）原理图：在Altium Designer中首先找到元件LM35AH与ICL7107CPL代
替LM35与TC7107。因为他们的管脚是一样的。
图4-12主要是LM35与TC7107的原理图。
图4-13主要是显示部分。数码显示管的管脚过多，连线的话很复杂。所以该部分采用的是标记。就是在对应的位置上给一个相同的标记。
图4-13
PCB板：
在设计PCB时画原理图后就画PCB,之后覆铜就基本完成了。但是在将原理图转换为PCB板时经常在第一个检查的出错，但是点击完成时却没有错，这是系统自身的问题。绘制布线时，自动布线的时候会出现死机。这种情况下只能自己布线。图4-14为布线图
图4-14
图4-15
第六章设计总结与感想
在这次设计中，遇到的问题很多，自己设计的也存在很多的问题。有些知识是在课本上的，但是不会运用。我觉得主要的问题在：
●对课本的知识掌握的程度仅仅限于考试的范围，没有办法与实践进行结合。
一些过程太过于理想化。认为只要有一个思路就能做出来。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。但是不考虑其中的很多问题，只有一个思想，到真正做起来的时候，却很难实现。
●元件的选择是一个很重要的问题。在选择A/D转换器的时候，因为一直认为
ADC0809是合适的，但是其后面接单片机比较简单。如果接数码管的话，那将是一个很麻烦的过程。之后将模数转换器该为TC7107，其主要的特点是直接驱动数码显示。温度传感器可以直接采用LM35而不必采用一些温度电阻组成的电路。
●对仿真软件的不了解。这一次是第一次接触仿真软件。虽然在不断的使用中
加强了对它的理解。
●课外积累的知识过少。很多知识很陌生。
●在绘制PCB板时遇到很多原理问题。
虽然问题很多，但是在这次实习中，也收获了很多。刚开始一直使用pt100作为温度传感器，采集的信号要经过放大等过程。知道温度传感器LM35之后，
过程简单多了，省去了选择放大器与放大方式过程，也不用调试参数。所以我们不能总把简单的问题复杂化。其次，对模数的转换有了更进一步的了解，特别是TC7107与其工作原理的了解。最后还学会了运用仿真元件进行仿真。虽然结果不是很完美，但是也是自己努力的成果.。在画PCB的时候，虽然不能将其完全的画出，最主要的问题找不到封装图，其他的都画出来就是在转到PCB的时候有些元件却找不到。反反复复的做，最终还是绘制出来。虽然很多线看起来很乱。但是它也不再是那么陌生。
通过这次课程设计，我觉得综合知识得到了充实，虽然了解的知识皮毛。但是为以后的学习奠定了基础。数字温度计在生活中应用也很广泛，能完成这次仿真对自己是一种很大的鼓励。不仅自己的知识水平有提高，计算机绘制电路图的能力也提高了。问题时时刻刻存在，但是收获也是不可估量。总之，能完成这一次的课程设计，不仅有自己的努力，还有老师的指导。完成设计之后有一种成就感，很快乐。
附录
表2
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
《电子测量技术》第三版林占江等主编电子工业出版社
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
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。
课程设计任务书 课程设计内容与要求： 以所学EDA课程内容为核心，结合LM35温度传感器，及A/D转换器等内容，设计所需的测温系统。 所设计的温度计的额定温度范围为-55℃—155℃，程序设计部分可利用所学二十四进制计数器进行改编。对于其他辅助设备，A/D转换器等内容等需查阅资料，对符合要求的型号进行筛选，选出符合条件且最经济适用的部分。确定其精度大小，适用范围及在整个系统中的连接设置。 将EDA技术应用于芯片设计和系统设计，可极大提高电路设计的效率和可靠性，且节约设计成本。在实验过程中锻炼了我们的动手能力。 目录 1．LM35温度传感器测温系统摘要………………………… 2．绪论——整个课程设计的思路…………………………… 3．Protel99绘图过程………………………………………… 4．LM35温度传感器介绍…………………………………… 5．主要芯片及程序…………………………………………… 6．技术总结…………………………………………………… 7．参考文献…………………………………………………… 8．致谢………………………………………………………… 摘要 现在EDA技术是电子设计的重要工具，其核心是利用计算机完成电路设计的全程自动化，将EDA技术应用于芯片设计和系统设计，可极大提高电路设计的效率和可靠性，节约设计成本，减少设计人员的劳动强度。 本次课程设计以EDA技术为主体，辅助学习传感器原理，A/D转换器原理，设计LM35温度传感器测温系统，运用LM35为温度传感器收集信号，因为用计算机来构建数据采集系统时看，利用温度传感器的敏感特性，去检测周围的温度，所经采集的温度信号时连续的信号，而计算机能处理不连续变化的信号，因此必须用A/D转换器将模拟信号转换为电信号后进行处理，所以再利用A/D转换器将收集到的模拟信号转换为电信号送入计算机进行处理，再利用显示电路把转换后的数字信号显示出来。 本次设计将介绍EP2C5Q208C8芯片，温度传感器LM35及AD521芯片的基本原理和特点，及利用protel99画图的简要过程。 绪论 本次课程设计主要对常规数字温度计设计。LM35温度传感器测温系统的主要功能是测量周围环境的温度，在各类民用控制，工业控制以及航空航天技术方面，温度测量得到了广泛的使用。小型、低功耗、可靠性高、低成本的LM35温度传感器便得以备受关注，利用LM35为温度传感器，去收集周围环境的温度信号即可。因为所采集的温度信号是连续变化的模拟量，而只要功能芯片EP2C5Q208C8能处理不连续的信号，因此，必须用A/D转换器将模拟信号转换成数字信号，再放大相应的倍数，才能送给主芯片进行处理，再利用显示电路把转换后的数字信号显示出来。 对于显示电路的连接必须注意只能与能满足其需要的特定I/O口连接看，否则可能会导致显示的数值出现异常。 一.Protel 99 SE 绘图过程 设置原理图设计环境，设计环境对画原理图人影响很大，在画原理图之前，应该把设计环境设置好，工作环境是使用DESIGN/OPTIONS和TOOL/PREFERENCE菜单进行的，画原理图环境的设置主要包括图纸大小，捕捉栅格，电气栅格，模板设置等。 A.放置元件。将电气和电子元件放置到图纸上，一般情况下元件的原理图符号在元件库中都可以找到，只需要将元件从元件 库中取出，放置在图上，但由于本次设计中有一些新元件，故还要自己画元件。 B.画元件图。1、首先选择菜单FILE/NEW,然后在出现的窗口选择SCHEMA TIC LIBRARY DOCUMEN T图标建立一个元件 库，该库的缺省名为SCHLIBL.LIB;在设计管理器窗口中双击该元件库，这就进入了画元件图窗口，在元件管理器窗口，可以看到已经给元件取了个缺省名COMPONENT_ 。2、进入编辑窗口后使用page up键将窗口放大，放大到能清楚地看到可视栅格。3、然后使用绘图工具箱中的工具依次绘出所需使用的元件，如LM35、芯片ADC0809、芯片EP2C5Q208C8、
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
课程设计任务书 2015—2016学年第二学期 专业：学号姓名： 课程设计名称：电子技术课程设计 设计题目：简易数字温度计的设计 完成期限：自2016 年6月13 日至2016 年 6 月26 日共 2 周 一、设计依据 本课题要求利用电子技术相关知识设计出一个能够实现±0.1℃精度的数字温度计。电路由温度采集电路、数字频率计电路和LED显示电路构成。通过本课题练习，学生的综合知识应用能力、设计能力将有较大提高，对今后从事电子产品的研制、生产、经营维修等打下基础。 二、主要内容及要求 主要内容： 1、给出详细的总体设计方案； 2、完成各部分具体功能电路设计，主要包括基于热敏电阻的温度信号采集电路、555振荡电路、频率计电路、LED显示电路设计； 3、给出正确的电路图，仿真、调试验证各部分设计的正确性； 4、整理设计成果，完成课程设计说明书的撰写。 要求所设计数字温度计的输出温度的范围-20～+45℃、误差范围±0.1℃，具体温度显示采用数码管实现。 三、途径和方法 利用模拟电子技术和数字电子技术的相关知识设计一个数控温度计，可以先查阅相关资料（网上查找或参考相关书籍手册），明确课题的方向和目的，然后学习完成课题所需的理论知识，了解温度信号采集电路、555振荡电路、频率计电路、LED显示电路设计的工作原理；在理解的基础上确定设计电路方案，完成电路设计，画出原理图及PCB印制版图，通过仿真分析验证设计的正确性，最后提交课程设计说明书一份。 四、时间安排
课题讲解：2小时 阅读资料：10小时 撰写设计说明书：12小时 修订设计说明书：6小时 五、主要参考资料 [1]孙丽霞.数字电子技术[M].北京:高等教育出版社,2006:174-196. [2]杨素行.模拟电子技术基础简明教程[M].北京：高等教育出版社,2007:40-92. [3]高吉祥.全国大学生电子设计竞赛培训系列教程-基本技能训练与单元电路设计[M].北京:电子工业出版社,2007:24-57. [4]黄智伟.全国大学生电子设计竞赛训练教程[M].北京:电子工业出版社, 2005.1:43-66. [5]彭介华.电子技术课程设计指导[M] .北京:高等教育出版社,2002.12:37-228. [6]陈永甫.新编555集成电路应用800例[M].北京:电子工业出版,2000:80-130. [7]萧宝瑾. protel 99 SE操作指导与电路设计实例（第一版）[M]. 太原：太原理工大学，2004：198-230. [8]张义申，陆坤. 电子设计技术[M]. 西安:电子科技大学出版,1996:48-62. 指导教师（签字）：教研室主任（签字）： 批准日期：年月日
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
目录 1 课程设计的目的 (1) 2 课程设计的任务和要求 (1) 3 设计方案与论证 (1) 4 电路设计 (2) 4.1 温度测量电路 (3) 4.2 单片机最小系统 (6) 4.3 LED数码显示电路 (8) 5 系统软件设计 (9) 6 系统调试 (9) 7 总结 (11) 参考文献 (13) 附录1：总体电路原理图 (14) 附录2：元器件清单 (15) 附录3：实物图 (16) 附录4：源程序 (17)
1 课程设计的目的 （1）掌握单片机原理及应用课程所学的理论知识； （2）了解使用单片机设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题； （3）学习单片机仿真、调试、测试、故障查找和排除的方法、技巧； （4）培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度； （5）锻炼自己的动手动脑能力，以提高理论联系实际的能力。 2 课程设计的任务和要求 （1）采用LED 数码管显示温度； （2）测量温度范围为-10℃~110℃； （3）测量精度误差小于0.5℃。 3 设计方案与论证 方案一：本方案主要是在温度检测部分利用了一款新型的温度检测芯片DS18B20，这个芯片大大简化了温度检测模块的设计，它无需A/D 转换，可直接将测得的温度值以二进制形式输出。该方案的原理框图如图3-1所示。 DS18B20是美国达拉斯半导体公司生产的新型温度检测器件，它是单片结构，无需外加A/D 即可输出数字量，通讯采用单线制，同时该通讯线还可兼作电源线，即具有寄生电源模式。它具有体积小、精度易保证、无需标定等特点，特别适合与单片机合用构成智能温度检测及控 制系统。 图3-1 方案一系统框图 单片机 最小系统 数码 显示 温度传感器 DS18B20
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
简易数字温度计设计 Prepared on 22 November 2020
课程设计任务书 2015—2016学年第二学期 专业：学号姓名： 课程设计名称：电子技术课程设计 设计题目：简易数字温度计的设计 完成期限：自2016年6月13日至2016年6月26日共2周 一、设计依据 本课题要求利用电子技术相关知识设计出一个能够实现±℃精度的数字温度计。电路由温度采集电路、数字频率计电路和LED显示电路构成。通过本课题练习，学生的综合知识应用能力、设计能力将有较大提高，对今后从事电子产品的研制、生产、经营维修等打下基础。 二、主要内容及要求 主要内容： 1、给出详细的总体设计方案； 2、完成各部分具体功能电路设计，主要包括基于热敏电阻的温度信号采集电路、555振荡电路、频率计电路、LED显示电路设计； 3、给出正确的电路图，仿真、调试验证各部分设计的正确性； 4、整理设计成果，完成课程设计说明书的撰写。 要求所设计数字温度计的输出温度的范围-20～+45℃、误差范围±℃，具体温度显示采用数码管实现。 三、途径和方法
利用模拟电子技术和数字电子技术的相关知识设计一个数控温度计，可以先查阅相关资料（网上查找或参考相关书籍手册），明确课题的方向和目的，然后学习完成课题所需的理论知识，了解温度信号采集电路、555振荡电路、频率计电路、LED显示电路设计的工作原理；在理解的基础上确定设计电路方案，完成电路设计，画出原理图及PCB印制版图，通过仿真分析验证设计的正确性，最后提交课程设计说明书一份。 四、时间安排 课题讲解：2小时 阅读资料：10小时 撰写设计说明书：12小时 修订设计说明书：6小时 五、主要参考资料 [1]孙丽霞.数字电子技术[M].北京:高等教育出版社,2006:174-196. [2]杨素行.模拟电子技术基础简明教程[M].北京：高等教育出版社,2007:40-92. [3]高吉祥.全国大学生电子设计竞赛培训系列教程-基本技能训练与单元电路设计[M].北京:电子工业出版社,2007:24-57. [4]黄智伟.全国大学生电子设计竞赛训练教程[M].北京:电子工业出版社,:43-66. [5]彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京:高等教育出版社,:37-228. [6]陈永甫.新编555集成电路应用800例[M].北京:电子工业出版,2000:80-130. [7]萧宝瑾.protel99SE操作指导与电路设计实例（第一版）[M].太原：太原理工大学，2004：198-230. [8]张义申，陆坤.电子设计技术[M].西安:电子科技大学出版,1996:48-62.
2008 届毕业设计（说明书）题目：数字温度计的设计 班级：08高职机电二班 学号：012243552274 姓名： 1235 指导教师： 55464 2011年4月
数字温度计的设计 学生姓名： 4 学号：4 专业：机电一体化技术 班级：4 指导教师： 4 完成日期：4
摘要 在一些温控系统电路中，广泛采用的是通过热电偶、热电阻或PN结测温电路经过相应的信号调理电路，转换成A／D转换器能接收的模拟量，再经过采样／保持电路进行A ／D转换，最终送入单片机及其相应的外围电路，完成监控。但是由于传统的信号调理电路实现复杂、易受干扰、不易控制且精度不高。本文介绍单片机结合DS18B20温度控制系统设计，因此，本系统用一种新型的可编程温度传感器（DS18B20），不需复杂的信号调理电路和A／D转换电路能直接与单片机完成数据采集和处理，实现方便、精度高，可根据不同需要用于各种场合。 关键词：单片机，AT89S51，MAX232，传感器DS18B20
目录 摘要........................................................... I 第一章绪论.. (1) 1.1 单片机概述 (1) 1.2 选题背景及设计意义 (2) 1.3设计方案论证 (3) 第二章硬件设计 (5) 2.1硬件电路的设计 (5) 2.2各元器件介绍 (12) 第三章系统软件设计 (17) 3.1设计流程图 (17) 3.2汇编语言程序 (21) 第四章调试 (34) 4.1终合调试 (34) 致谢 (36) 参考文献 (37) 附录 (38)
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。
单片机课程设计报告 数字温度计 专业班级应教022班 姓名李世朋 时间 16 周～ 18 周 指导教师李国厚苗青林邵峰20005 年 12 月 29 日
1 设计要求 ■基本范围-50℃-110℃ ■精度误差小于0.5℃ ■LED数码直读显示 2 扩展功能 ■实现语音报数 ■可以任意设定温度的上下限报警功能
数字温度计 应教022 李世朋 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，本温度计属于多功能温度计，可以设置上下报警温度，当温度不在设置范围内时，可以报警。 关键词：单片机，数字控制，温度计，DS18B20，A T89S51 1 引言 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，测温范围广，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AT89S51，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,能准确达到以上要求。 2 总体设计方案 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，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
第25卷 第8期 电子测量与仪器学报 Vol. 25 No. 8 2011年8月 JOURNAL OF ELECTRONIC MEASUREMENT AND INSTRUMENT · 741 · 本文于2011年7月收到。 DOI: 10.3724/SP.J.1187.2011.00741 基于新型温度传感器的数字温度计设计 胡鸿志 (桂林电子科技大学电子工程与自动化学院, 桂林 541004) 摘 要: 温度测量通常采用温度-电压转换的原理实现, 测量的分辨率和精度受到A/D 转换器精度和价格的极大限制。本文在低成本的前提下, 采用温度-频率转换的原理设计了新型的数字温度计。温度计采用NTC 热敏电阻与NE555构成多谐振荡器, 振荡器输出脉冲的频率随温度变化, 通过测量振荡频率间接测量温度值, 并利用高精度温度计对测量结果进行了非线性校正, 在0~100℃℃的温度范围内测量分辨率≤0.1℃, 测量误差≤0.2℃, 具有较好的实用价值。 关键词: 数字温度计；温度-频率转换；DS18B20；热敏电阻 中图分类号: TP216 文献标识码: A 国家标准学科分类代码: 460.4030 Design of digital thermometer based on novel temperature sensor Hu Hongzhi (Institute of Electronic Engineering and automation, Guilin University of Electronic Technology, Guilin 541004, China) Abstract: The theory of temperature-voltage conversion is used in temperature measurement usually, but the resolution and precision are limited by the precision and price of A/D converter. Therefore, a digital thermometer based on the theory of temperature-frequency conversion is designed in this paper, which making up of NTC thermosensitive resistance and NE555, the frequency of output pulse changes with the temperature which then can be measured indi-rectly by measuring the frequency. Furthermore, a high precision thermometer is utilized to achieve the non-linear cor-rection. The test result indicates that the resolution of the thermometer is equal or less than 0.1℃, while the measure-ment error is equal or less than 0.2℃ in the range of 0~100℃℃. Keywords: digital thermometer; temperature-frequency conversion; DS18B20; thermosensitive resistance 1 引 言 温度是表征物体冷热程度的物理量, 是工业生产和科学实验中一个非常重要的参数[1]。 温度是最难于准确测量的一个基本物理量, 它不能像长度、质量、时间等物理量那样可直接测量, 但物质的物理特性都与温度有密切关系, 如尺寸、体积、电导率、热电势、辐射功率等都随着温度的不同而改变, 所以可通过物质随温度变化的某些特性来间接测量温度。 目前国内外通常采用温度-电压转换的方法间接测量温度, 如果要提高测量分辨率和精度, 必须采用昂贵的高精度A/D 转换器。本文为了低成本的实现温度的高精度测量, 采用温度-频率转换的原理设计了数字温度计, 在0℃~100℃的温度范围内实现 了温度的精确测量, 具有较好的实用价值。 2 温度传感器工作原理 温度测量实质上都是根据温度与某个宏观物理量之间的对应关系, 对其进行定标, 这样就可以实现对温度的测量。常用的温度测量方法, 主要是采用热电偶、热敏电阻或铂电阻等温度传感器作为感温器件, 通过测量传感器两端的电势差, 间接测量温度值[1-7]。 电压和频率是2个容易测量的物理量, 电压的测量依赖于高精度的A/D 转换器; 而频率测量方法简单可靠, 目前可以实现的测量精度大大高于电压测量的精度。同时, A/D 的输入电压范围有限, 而频率测量范围相当宽, 因此通过测量频率间接测量温
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
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。