基于单片机的温度检测系统

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1、西华大学电气信息学院毕业设计说明书1前言近20年来，随着微电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术的高速发展，智能仪器仪表已经取得了巨大的发展，促使了一些新的测试理论、测试方法、测试领域和仪器结构不断涌现并发展成熟，逐步突破了过去仪器系统功能的实现和改变主要依赖于硬件电路的设计和改变这种传统的观念，硬件的作用被逐渐淡化，而软件的重要性与进一步发展的迫切性变得越来越突出，出现了仪器软件化的发展趋势。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

2、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，特别适用于生活，医疗，工业生产等方面的温度测量及控制。本次课程设计主要是对温度传感器的设计。硬件部分主要由主机电路、模拟量输入/输出电路、人机联系部件及其接口电路等

3、组成。首先，系统有传感器将所需测量的信号转换为电信号，再由转换器A/D和D/A等将信号进行转换。接着通过串口将ADUC847芯片和PC之间联系。标准通信接口可用于实现智能仪器与通用型计算机的联系，是仪器可以接受计算机的程控命令，构成多级分布式自动测控系统。系统软件部分包括监控程序、接口管理程序和数据处理程序三部分。系统通过软硬件的联合将系统功能得以最大化的体现。第22页西华大学电气信息学院毕业设计说明书2整体方案设计2.1方案设计本设计整体思路：利用温度传感器将温度信号转换为电信号，通过单片机的控制输出到上位机界面显示，温度信号的大小与电

4、信号的大小成线性关系，电压的大小即代表了温度的大小。方案一：利用温度传感器将需要测量的温度信号转换为微弱的电信号，然后应用放大器将电信号放大成所需要量程的电信号，将该电信号传输给ADUC847，由ADUC847的A/D转换器，将模拟电信号转换为数字信号。然后将信号通过串口传给PC机，并在PC机上显示出温度和波形。温度传感感器DS18B20ADUC847上位机温度显示波形显示PC机图2-1方案一框图方案二：利用热电阻温度传感器将需要测量的温度信号转换为电信号，将模拟信号转换为数字信号再传给MCU单片机，由单片机控制A/D转换器，将模拟量变成

5、单片机所需的数字量。单片机与PC机相连，通过PC显示所测量的结果。单片机通过串口与上位机相连，可以通过上位机控制系统。热电阻显示波形LC显示温度上位机放大器C51单片机PC机图2-2方案二框图第22页西华大学电气信息学院毕业设计说明书2.2方案比较与选择DS18B20是由Dallas半导体公司生产的“一线总线”接口的温度传感器。一线总线结构具有简洁且经济的特点，可使用户轻松地组建传感器网络，从而为测量系统的构建引入全新概念，DS18B20的测温范围为-55℃~+125℃，在-10℃~+85℃范围内，精度为±0.0625℃，现场温度可直接通

6、过“一线总线”以数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。DS18B20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。它工作在3V~5.5V的电压范围，采用多种封装形式，从而使系统设计更灵活、方便，设定分辨率及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存[3]。综合比较方案一与方案二，方案一更为适合于本设计系统对于温度传感器的选择。另一方面，方案一中采用新型先进的ADμC847单片机芯片，集成24位ADC，数据处理速度达12MIPs，且设计简单，噪声低，非常适用于精密仪器仪表，无需外接放大电路，可

7、以直接输出A/D采集电压范围内的电压值。构成的系统具有高精度、低功耗、高稳定性的特点，且外围电路简单有利于生产及维护。方案一可以使测量的准确性大大提高。因此，我们选用方案一作为我们的设计方案。第22页西华大学电气信息学院毕业设计说明书3硬件电路单元模块设计3.1特殊器件介绍3.1.1ADμC847单片机ADμC847是AD公司新近推出的微转换芯片,利用其24位Σ-Δ模数转换器,设计高精度压力及温度测量仪表。利用其片内集成的24位∑-△模数转换器把模拟电压信号转换为数字信号。电压信号的产生是采用三端稳压集成电路LM317与LM337产生恒定

8、的10mA电流源,流过随压力变化的沉重传感器应变电阻转化而来。为了减少应变电阻引线误差,该设计使用了四线制法测量电阻两端的电压,提高了压力信号的采集精度。ADμC847具有以下特点：与8051