课程设计（论文）-智能温度测量仪表方案设计

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1、目录前言0第一章智能温度测量仪表方案设计与论证11.1功能与要求11.2方案2第二章智能温度测量仪表的硬件设计22.1系统硬件框图22.2系统的输入通道设计22.2.1DS18B20特征与外部引脚32.2.2DS18B20的外形和内容结构42.2.3DS18B20引脚定义42.2.4DS18B20工作原理42.2.5DS18B20使用中注意事项42.3系统的输出通道设计52.3.1pnp三极管855052.3.2HK400-5VDC继电器52.4人机接口电路62.4.1四位一体共阴数码显示模块72.4.24*4矩阵键盘72.5数码管驱动及键盘控制芯片CH451

2、82.6单片机最小系统122.7STC89C51单片机最小系统元件清单13第三章系统调试与软件设计143.1软件设计143.2调试143.3上位机软件设计14第四章设计体会与小结16参考文献17附录1828前言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,本文主要介绍了一个基于AT89C51单片机的测温系统，描述了利用温度传感器DS18B20测温系统的过程，对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了分析，对各部分的电路也一一进行了介绍,进行相应外围接口设计，其中包括：数据输入通道、输出

3、通道、人机接口电路以及通信接口电路等，最终完成一个简单智能仪器的设计过程。该系统可以方便的实现温度采集和显示，灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。本次设计主要以温度为测量对象，利用实验室可以提供的设备平台、仪器仪表、常见芯片，基于实验室已有的STC89C51单片机最小系统，进行相应外围接口设计，其中包括：数据输入通道、输出通道、人机接口电路以及通信接口电路等，最终完成一个简单智能仪器的设计过程。通过本次设计学习，可以理解并掌握仪器整机系统的概念，将智能仪器

4、软硬件相结合的基本工作原理、主要技术和设计方法运用到具体的系统设计中去，提高综合运用所学知识与技术进行仪器设计的实践创新能力，使学生通过实践锻炼，具有扎实的系统电路设计基础和在实践中发现并解决问题的能力。28第一章智能温度测量仪表方案设计与论证1.1功能与要求功能基于单片机的温度测控系统分为上位机和下位机两部分。其中上位机应可通过虚拟仪器的前置面板界面显示温度数据，若温度超过设定温度，在显示屏上进行报警提示。而下位机则是可以利用单片机对温度传感器采集到的温度数据及时采样，并在数码管上显示，用矩阵键盘来控制和设定温度值，并将采集到的温度数据通过串口传到上位PC机

5、。要求：①.学生自行设计硬件电路并焊接电路板②.编写上位机虚拟仪器和下位机程序③.实现温度测控并进行系统功能测试1.2方案通过温度传感器DS18B20来实现。DS18B20单片机图1.1方案2的系统方框图本方案的优点是可直接将采集值进行处理得到数字量送入单片机数码管显示并通过串口送至上位机。28第二章智能温度测量仪表的硬件设计2.1系统硬件框图本设计是通过温度传感器DS18B20直接将采集值进行处理得到数字量送入单片机。单片机输出信号作用在继电器上，来控制被测对象温度值的升高或降低。最后将转换后的数字信号经单片机进行数字滤波，得到温度值。同时可以通过矩阵键盘进

6、行控制，通过LED进行显示。系统硬件方框图如图2.1所示。DS18B20HK400-5VDC继电器单片机89C51MAX232上位机CH451（4*4）键盘4位LED被测对象图2.1系统硬件框图2.2系统的输入通道设计本系统输入通道作用是将温度转换为数字信号传给单片机。其组成包括：温度传感器DS18B20和一个10K电阻。具体电路如图2.2所示。28图2.2输入通道的设计电路2.2.1DS18B20特征与外部引脚　数字温度传感器DS18B20介绍 图2.3DS18B20图片    图2.4DS18B20引脚图DS18B20的主要特性　　1.1、适应电压范围更宽

7、，电压范围：3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电28　　1.2、独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯　　1.3、DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温　　1.4、DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内　　1.5、温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃　　1.6、可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃

8、和0.0625℃，可实现高精度测温