基于单片机的数字温度计课程设计报告

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目录

一 .课程设计目的……………………………………………………………………… 4 二 ．设计任务…………………………………………………………………………… 4 三 .设计要求 ………………………………………………………………………… 4 四 . 设计方案及比较（设计可行性分析）………………………………… 4 五 .系统设计总体思路………………………………………………………… 6 六 .系统原理框图及工作原理分析…………………………………………… 6 1.温度计设计系统流程图 ………………………………………………… 6 2.数字温度计应用系统的硬件设计 ……………………………………… 8 (1).单片机小系统的基本组成及其选择 ……………………………… 8 (2).电源 ………………………………………………………………… 8 (3).晶振控制 …………………………………………………………… 8 (4).I/O口&接口 ………………………………………………………… 9 (5).主要芯片及其功能 ………………………………………………… 10 ①AT89S52 …………………………………………………………… 10 ②DS18B20 …………………………………………………………… 12 ③1602液晶显示屏 ………………………………………………… 18

七 .系统软件程序的设计 …………………………………………………… 19

1.软件流程框图 ……………………………………………………………19 2.C语言程序 ………………………………………………………………21 八 .系统仿真调试 ………………………………………………………………25 1.仿真器的介绍 ………………………………………………………………27

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⑴.keil软件的开发运用 …………………………………………………27 ①.Keil C51单片机软件开发系统的整体结构 ………………………27 ②.使用独立的Keil仿真器时，注意事项 ……………………… 28 ⑵.proteus软件的开发运用 .……………………………………………28 ①.Protues 软件介绍 .……………………………………………… 28 ②.proteus 的工作过程 .………………………………………………28 2.系统整体调试…………………………………………………………………28 ⑴.仿真调试结果……………………………………………………………28 ⑵.仿真结果分析……………………………………………………………29 九 .PCB板制作以及成品制作调试……………………………………………29 十 .实验结果……………………………………………………………………30 十一 .结论（设计分析）………………………………………………………30 十二 .课程设计心得体会 ……………………………………………………30

一 课程设计目的

1、 加强学生理论联系实际的能力，提高学生的动手能力； 2、 学会基本电子元器件的识别和检测；

3、 学会应用EDA软件Proteus, Multisim进行电路的设计和仿真； 4、 基本掌握单片机的基本原理，并能将其应用于系统的设计: 5．学会运用Altium Designer Ｐcb进行ｐｃｂ板制作;

6．通过实训，提高学生的学习兴趣，激发自主学习能力，培养创新意识。 二 设计任务

先焊制一个单片机最小系统，并以制作的单片机最小系统为核心，设计并制作一个数字温度计应用系统。 三 设计要求

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1 采用DS18B20作为温度传感器进行温度检测；

2 对采集温度进行显示,采用两路设计（显示温度分辨率0.1℃）； 3 采集温度数值应采用数字滤波措施，保证显示数据稳定； 4 显示数据，无数据位必须消隐。

四、设计方案及比较（设计可行性分析）

该系统主要由温度测量和数据采集两部分电路组成，实现的方法有很多种，下面将列出两种在日常生活中和工农业生产中经常用到的实现方案。

方案一

采用热电偶温差电路测温，温度检测部分可以使用低温热偶，热电偶由两个焊接在一起的异金属导线所组成（热电偶的构成如图 3.1），热电偶产生的热电势由两种金属的接触电势和单一导体的温差电势组成。通过将参考结点保持在已知温度并测量该电压，便可推断出检测结点的温度。数据采集部分则使用带有A/D 通道的单片机，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D 转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来。热电偶的优点是工作温度范围非常宽，且体积小，但是它们也存在着输出电压小、容易遭受来自导线环路的噪声影响以及漂移较高的缺点，并且这种设计需要用到A/D 转换电路，感温电路比较麻烦。

图 3.1热电偶电路图

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系统主要包括对A/D0809 的数据采集，自动手动工作方式检测，温度的显示等，这几项功能的信号通过输入输出电路经单片机处理。此外还有复位电路，晶振电路，启动电路等。故现场输入硬件有手动复位键、A/D 转换芯片，处理芯片为51 芯片，执行机构有4 位数码管、报警器等。

方案二

采用数字温度芯片DS18B20 测量温度，输出信号全数字化。便于单片机处理及控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。且该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，此元件线形较好。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(52)构成的温度测量装置,它直接输出温度的数字信号,可直接与计算机连接。这样,测温系统的结构就比较简单,体积也不大。采用51 单片机控制，软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制，而且体积小，硬件实现简单，安装方便。既可以单独对多DS18B20

控制工作，还可以与PC 机通信上传数据，另外AT89S51(52) 在工业控制上也有着广泛的应用，编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟。

该系统利用AT89C51(52)芯片控制温度传感器DS18B20进行实时温度检测并显示，能够实现快速测量环境温度，并可以根据需要设定上下限报警温度。该系统扩展性非常强，它可以在设计中加入时钟芯片DS1302以获取时间数据，在数据处理同时显示时间，并可以利用AT24C16芯片作为存储器件，以此来对某些时间点的温度数据进行存储，利用键盘来进行调时和温度查询，获得的数据可以通过MAX232芯片与计算机的RS232接口进行串口通信，方便的采集和整理时间温度数据。

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系统框图如图

晶振控制 单片机芯片 AT89S52 1602显示器

第一路 温度检测电DS18B20 第二路 温度检测电DS18B20 从以上两种方案，容易看出方案一的测温装置可测温度范围宽、体积小，但是线性误差较大。方案二的测温装置电路简单、精确度较高、实现方便、软件设计也比较简单，还可以进行各种功能的扩展,例如报警系统,时间显示等,故本次设计采用了方案二,并采用两路设计。

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