基于单片机的数字温度传感器课程设计

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1、传感器课程设计题目基于单片机的数字温度传感器课程设计摘要目前，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。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，主要介绍了一个基于AT89C51单片机和数字温度传感器DS18B2

2、0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。目录1.引言42.总体方案设计62」设计要求62.2方案论证62.3系统整体方案思路73•硬件电路设计93」主控制器系统的设计113.2温度传感器的设计113.2.1DS18B20基本介绍113.2.3DS18B20测温原理123.3温度控制电路的设计183.4显示电路的设计193.4.1显示电路模块193.4.2数字显示驱动电路194.系统的软件设计205.系统的安装与调试22结论23

3、参考资料251.引言温度控制广泛应用于人们的生产和生活中，人们使用温度计来采集温度，通过人工操作、加热、通风和降温设备来控制温度，这样不但控制精度低、实时性差，而且操作人员的劳动强度大。即使有些用户采用半导体二极管作温度传感器，但由于其互换性差，效果也不理想。在某些行业中对温度的要求较高，由于工作环境温度不合理而引发的事故时有发生。对工业生产可靠进行造成影响，甚至操作人员的安全。为了避免这些缺点，需要在某些特定的环境里安装数字温度测量及控制设备。本设计由于采用了新型单片机对温度进行控制，以其测量精度高，操作简单。可运行性强，价格低廉等优点，特别适

4、用于生活，医疗，工业生产等方面的温度测量及控制。温度控制系统广泛应用于社会生活的各个领域如家电、汽车、材料、电力电子等常用的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标有所不同，在工业企业中，如何提高温度控制对象的运行性能一直以来都是控制人员和现场技术人员努力解决的问题。这类控制对象惯性大，滞后现象严重，存在很多不确定的因素，难以建立精确的数学模型，从而导致控制系统性能不佳，甚至出现控制不稳定、失控现象。传统的继电器调温电路简单实用，但由于继电器动作频繁，可能会因触点不良而影响正常工作。控制领域还大量采用传统的PID控制方式，但PID控制对象的模型难以

5、建立，并且当扰动因素不明确时，参数调整不便仍是普遍存在的问题。而采用数字温度传感器DS18B20,因其内部集成了A/D转换器，使得电路结构更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。数字温度传感器DS18B20只用一个引脚即可与单片机进行通信，大大减少了接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性。测量温度的基本方法是使用温度计直接读取温度。最常见到得测量温度的工具是各种各样的温度计，例如:水银玻璃温度计，酒精温度计，热电偶或热电阻温度计等。它们常常以刻度的形式表示温度的高低，人们必须通过读取刻度值的多少来测量温度。利用单片机和温

6、度传感器构成的电子式智能温度计就可以直接测量温度，得到温度的数字值，既简单方便，有直观准确。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51单片机，测温传感器使用DS18B20,用4位共阳极LED数码管实现温度显示，能准确达到以上要求。2•总体方案设计2.1设计要求：数字式温度计要求测温范围为一55〜125°C,精度误差在0.1°C以内，LED数码管直读显示。2.2方案论证:温度控制系统采用AT89C51八位机作为微处理单元

7、进行控制。采用4X4键盘把设定温度的最高值和最低值存入单片机的数据存储器，还可以过键盘完成温度检测功能的转换。温度传感器把采集的信号与单片机里的数据相比较来控制温度控制器。根据系统的设计要求，选择DS18B20作为本系统的温度传感器，选择单片机AT89C51为测控系统的核心来完成数据釆集、处理、显示、报警等功能。选用数字温度传感器DS18B20,省却了采样/保持电路、运放、数/模转换电路以及进行长距离传输时的串/并转换电路，简化了电路，缩短了系统的工作时间，降低了系统的硬件成本。2.3系统整体方案思路该系统的总体设计思路如下：温度传感器DS18B

8、20把所测得的温度发送到AT89C51单片机上，经过51单片机处理，将把温度在显示电路上显示,本系统显示器为点阵字符LCD,1602液晶