单片机课程设计-数字温度计控制系统设计

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1、第一章引言随着“信息时代”的到来，作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。由于传感器能将各种物理量、化学量和生物量等信号转变为电信号，使得人们可以利用计算机实现自动测量、信息处理和自动控制，但是它们都不同程度地存在温漂和非线性等影响因素。传感器主要用于测量和控制系统，它的性能好坏直接影响系统的性能。因此，不仅必须掌握各类传感器的结构、原理及其性能指标，还必

2、须懂得传感器经过适当的接口电路调整才能满足信号的处理、显示和控制的要求，而且只有通过对传感器应用实例的原理和智能传感器实例的分析了解，才能将传感器和信息通信和信息处理结合起来，适应传感器的生产、研制、开发和应用。另一方面，传感器的被测信号来自于各个应用领域，每个领域都为了改革生产力、提高工效和时效，各自都在开发研制适合应用的传感器，于是种类繁多的新型传感器及传感器系统不断涌现。温度传感器是其中重要的一类传感器。其发展速度之快，以及其应用之广，并且还有很大潜力。为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、

3、广泛和典型的原则而设计了本系统。本文利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一温度控制系统。文中传感器理论单片机实际应用有机结合，详细地讲述了利用DS18B20温度传感器探测环境温度的过程，以及实现热电转换的原理过程。本设计应用性比较强，设计系统可以作为热水器温度调节系统、实验室温度监控系统等等。课题主要任务是完成环境温度检测，利用单片机实现温度调节实施温度监控。设计后的系统具有操作方便，控制灵活等优点。第二章方案设计与论证一、项目目的1、学习和理解DS18B20的测量原理2、了解DS18B20的内部结构和特性3、掌握DS18B20与单片机接口方

4、法和编程方法二、项目要求1、掌握的D/A转换程序的设计方法2、将采集到温度通过数码管显示的方法3、通过改变温度高于和低于是会发生报警4、DS18B20构成测温系统，测量的温度精度达到0.1度，测量的温度的范围在－20度到＋100度之间，用8位数码管显示出来。并具有上下限报警功能三、项目方案采用LED数码管显示，即将所有位的段选线相应的并联在一起，有一个8位I/O口控制，形成段选线的多路复用。而各位的共阳极或共阴极分别由相应的I/O线控制，实现各位的分时选通。其中段选线占用一个8位I/O口，而位选线占用一个4位I/O口。采用扫描显示方式，即在某一

5、时刻，只让某一位的位选线状态，而其他各位的位选线处于关闭状态，同时，段选线上输出相应位要显示字节的段码。在确定LED不同位显示的时间间隔，不能太短，因为发光二极管从导通到发光有一定的延时，导通时间太短，发光太弱人眼无法看清。但也不能太长，因为毕竟要受限于临界闪烁频率，而且此时间越长，占用CPU时间也越多，另外，显示位增多，也将占用大量的CPU时间，因此动态显示实质是一牺牲CPU时间来换取元件的减少。优点是LED数码管价格便宜，显示清晰并且编程较简单。1、电路方案：单片机复位电路报警点按键调时钟振荡电路LCD显示电路继电器控制电路温度传感器电路2

6、、温度传感器现场温度数据温度传感器单片机温度显示报警灯报警温度传感器原理图首先通过DS18B20温度传感器采集现场的温度数据，经过DS18B20自身的A/D转换器为16数字代码，再通过单片机利用数码管显示当前的温度，同时设置当前超过一定温度报警。温度数据移入显示寄存器十位数0？百位数0？十位数显示符号百位数不显示百位数显示数据（不显示符号）结束NNYY开始温度零下?温度值取补码置“—”标志计算小数位温度BCD值计算整数位温度BCD值结束置“+”标志NY图13　显示数据刷新流程图Y发DS18B20复位命令发跳过ROM命令发读取温度命令读取操作，C

7、RC校验9字节完？CRC校验正？确？移入温度暂存器结束　NNY图12计算温度流程图　　初始化调用显示子程序1S到？初次上电读出温度值温度计算处理显示数据刷新发温度转换开始命令NYNY发DS18B20复位命令发跳过ROM命令发温度转换开始命令结束图9主程序流程图图10读温度流程图第三章硬件设计温度报警器电路图uAT89C51图3—1是单片机AT89c51的内部结构总框图。它可以划分为CPU、存储器、并行口、串行口、定时/计数器和中断逻辑几个部分。图3—1AT89c51内部结构框图AT89c51主要特性●与MCS-51单片机产品兼容●4K字节在系统

8、可编程Flash存储器●1000次擦写周期●全静态工作：0Hz—33MHz●32个可编程I/O口线●2个16位定时器/计数器●6个中断源●全双工UAR