温度传感器设计.doc

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1、《基于DS18B20传感器温度测量》摘要：本文介绍了基于单片机STC89C52的温度测量系统的设计方案与硬件实现,采用温度传感器DS18B20采集温度数据，数码管显示温度数据。引言：随着社会的发展，温度的测量及控制越来越重要。本文采用单片机STC89C52设计了温度实时测量系统。单片机能够根据温度传感器DS18B20所采集的温度数据来控制其他操作。从而把温度控制在设定的范围内。所有的温度数据通过数码管显示。此方法能对温度进行精确有效的控制。通过对单片机进行编程能减少电路的复杂性进行更多的控制。正文一：方案选择与论证根

2、据设计的总体要求，本系统可以划分为以下几个基本模块，针对各个模块的功能要求，分别有以下一些不同的设计方案：1、温度传感器模块方案一：采用热敏电阻，热敏电阻精度、重复性、可靠性较差，对于检测1摄氏度的信号是不适用的，也不能满足测量范围。在温度测量系统中，也常采用单片温度传感器，比如AD590，LM35等。但这些芯片输出的都是模拟信号，必须经过A/D转换后才能送给计算机，这样就使测温系统的硬件结构较复杂。另外，这种测温系统难以实现多点测温，也要用到复杂的算法，一定程度上也增加了软件实现的难度。方案二：采用单总线数字温度传

3、感器DS18B20测量温度，直接输出数字信号。便于单片机处理及控制，节省硬件电路。且该芯片的物理化学性很稳定，此元件线形性能好，在0—100摄氏度时，最大线形偏差小于1摄氏度。DS18B20的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS18B20和微控制器AT89C51构成的温度装置，它直接输出温度的数字信号到微控制器。每只DS18B20具有一个独有的不可修改的64位序列号，根据序列号可访问不同的器件。这样一条总线上可挂接多个DS18B20传感器，实现多点温度测量，轻松的组建传感网络。综上分析，我们选用第二种

4、方案。2、显示模块方案一：采用8位段数码管，将单片机得到的数据通过数码管显示出来。该方案简单易行，程序设计简单。方案二：采用液晶显示器件，液晶显示平稳、省电、美观，更容易实现题目要求，对后续的园艺通兼容性高，但其对程序的设计要求较高，对于编程不太熟悉的我们，难度较大。综上分析，结合自身实际情况，我们采用了第一种方案。3、微控制器模块温度传感器有四种主要类型：热点偶、热敏电阻、电阻温度检测器、IC温度传感器。其中IC温度传感器又包括模拟输出和数字输出两种类型。热电偶应用很广泛，因为它们非常坚固而且不太贵。热电偶有多种类

5、型，它们覆盖非常宽的温度范围，从-200℃到2000℃。它们的特点是：低灵敏度、低稳定性、中等精度、响应速度慢、高温下容易老化和有漂移，以及非线性。另外，热电偶需要外部参考端。电阻温度检测器精度极高且具有中等线性度。它们特别稳定，并有许多种配置。但它们的最高工作温度只能达到400℃左右。它们也有很大的TC，且价格昂贵(是热电偶的4～10倍)，并且需要一个外部参考源。模拟输出IC温度传感器具有很高的线性度(如果配合一个模数转换器或ADC可产生数字输出)、低成本、高精度(大约1%)、小尺寸和高分辨率。它们的不足之处在于温

6、度范围有限(-55℃～＋150℃)，并且需要一个外部参考源。数字输出IC温度传感器带有一个内置参考源，它们的响应速度也相当慢(100ms数量级)。虽然它们固有地会自身发热，但可以采用自动关闭和单次转换模式使其在需要测量之前将IC设置为低功耗状态，从而将自身发热降到最低。综上方案的比较，数字输出IC温度传感器与热敏电阻、RTD和热电偶传感器相比，具有很高的线性，而且由于技术比较成熟，集成复杂的功能，成本也较低，能够提供一个数字输出，省去A/D转化器的使用，有效较低了系统成本，提高系统稳定性，并能够在一个相当有用的范围内

7、进行温度测量。本实验采用DS18B20作为温度传感器。二、系统的具体设计与实现1、系统的总体设计方案采用AT89S52单片机作为控制核心对温度传感器DS18B20控制，读取温度信号并进行计算处理，并送到8位段数码管显示按照系统设计功能的要求，确定系统由3个模块组成：主控制器、测温电路和显示电路。数字温度计总体电路结构框图如图1所示。温度采集模块单片机处理模块温度显示模块图1系统设计总体框图2、硬件电路设计2．1单片机处理模块处理模块是整个设计方案的核心，它控制了温度的采集、处理与显示、温度上下限值的设定。本文采用ST

8、C89C52RC作为处理模块。这是STC公司推出的8051系列微处理器。它的特点是价格低、功耗低、高可靠、无法解密，内部Flash擦写次数为100,000次以上。图2是该芯片的引脚图。图2STC89C52引脚图图3为STC89C52单片机的最小系统图32．2温度采集模块DS18B20相关资料1、DS18B20原理与分析DS18B20是美国DAL