学位论文基于单片机的数字温度计设计论文草稿.docx
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学位论文基于单片机的数字温度计设计论文草稿
武汉理工大学华夏学院
本科生毕业设计(论文)
学院:
信息工程系
专业:
电子信息工程
学生:
陈晓庆
指导教师:
吕雪
完成日期2015年5月
武汉理工大学华夏学院本科生毕业设计(论文)
基于单片机的数字温度计设计
Thedesignofdigital thermometer basedonMCU
总计:
42页
表格:
5个
插图:
21幅
武汉理工大学华夏学院本科毕业设计(论文)
基于单片机的数字温度计设计
Thedesignofdigital thermometer basedonMCU
学院:
信息工程系
专业:
电子信息工程
学生姓名:
陈晓庆
学号:
10211811232
指导教师:
吕雪
评阅教师:
完成日期:
武汉理工大学华夏学院
WuhanUniversityofTechnology HuaxiaCollege
基于单片机的数字温度计设计
电子信息工程专业陈晓庆
[摘要]在日常生活及工业生产过程中,经常要用到温度的检测及控制,温度的检测与控制是生产过程和科学实验中比较典型的应用。
本系统由主控器、温度检测电路、温度显示电路、报警控制电路组成,主要介绍了一种利用AT89C51单片机做控制及数据处理器、智能温度传感器DS18B20做温度检测器、LED数码显示管做温度显示输出设备的测温系统。
使用Proteus画图、Keil编程,完成了能够实时测量并显示的数字温度计。
DS18B20与AT89S51结合实现的最简温度检测系统,不仅结构简单,抗干扰能力强,而且适合于在恶劣环境下进行现场温度测量,有广泛的应用前景。
[关键词]温度测量、AT89C51单片机、DS18B20温度传感器、仿真
Thedesignofdigital thermometer basedonMCU
ElectronicInformationEngineeringSpecialtyCHENXiao-qing
[Abstract]In dailylifeandindustrialproductionprocess, oftenusedinthedetectionandcontroloftemperature.Temperaturedetectionandcontrolis thetypicalapplication inproductionprocessandscientificexperiments. Thissystemconsistsof maincontroller,temperaturedetectioncircuit, thetemperaturedisplaycircuit,alarm
controlcircuit.Thispaperintroducesa AT89C51microcontroller control,anddataprocessor,intelligenttemperaturesensorDS18B20temperaturedetector,LEDdigitaldisplayoutputdevicetemperature measurementsystem. Theuseof Proteusdrawing,
Keilprogramming, cancompletethe real-timemeasurement anddisplay ofthe digitalthermometer. DS18B20and AT89S51combinedwiththemost simple temperaturedetection system, notonlyanti-interferencehastheadvantagesofsimplestructure,stronganti-interferenceability, butalsoissuitablefor on-sitetemperaturemeasurement inharshenvironment, andhaswideapplicationprospect.
[keyword] Temperaturemeasurement, AT89C51Microcontroller, DS18B20temperaturesensor, Simulation
目 录
引 言
随着电子信息技术的快速发展和传统工业的逐步完善,人们对各种信息参数的要求都有了几何级的增长。
在三大信息:
信息采集、信息传输和信息处理中,传感器技术(信息采集)位于信息技术的前沿,尤其是温度传感器技术,在国内外各领域已经受到了广泛的引用,而能够独立工作的温度检测和监控系统也早已应用于诸多领域。
人们的生活环境与温度密不可分,在日常生活中温度是最常用到的一个物理量,对它进行准确的测量和实时的检测是必须的。
传统的温度检测以热电阻和热电偶为测温元件,不仅需要复杂麻烦的信号处理电路,制作价格昂贵,而且可靠性差,准确度低,误差较大。
相比之下,本设计利用单片机AT89C51和温度传感器DSl8B20构成的智能数字温度计就可以直接进行温度测量,并实时显示温度的数字值,不仅方便可靠,直观准确,而且测温范围广,适用范围宽。
选用单片机AT89C51作为主控器,DSl8B20作为测温传感器,借助6位共阴极LED数码管串口传送数据,实现温度的实时传输与显示。
20世纪90年代中期诞生的数字温度传感器是计算机、微电子与自动测试技术的结晶,它能输出信号全数字化。
科技的进步使人们对传感器的需求日渐增高,如今的温度传感器在单片机的基础上正朝着数字式智能化、总线式标准化、虚拟式网络化、安全式功能化等高技术的方向迅速发展。
本文说明了智能温度传感器DS18B20的结构特征、测温原理与工作过程,并详细介绍了AT89C51单片机与DS18B20传感器结合构成的检测系统的工作原理,不仅读数方便、结构简单,而且测温准确、抗干扰性强,适合于在艰难环境下现场测温。
该论文主要介绍了利用51单片机来实现温度的检测、控制与显示,系统包括数据采集和温度检测两个部分,既有硬件设计,也有软件设计,并对各模块的功能做了应有的分析,其实现的功能如下:
●以MCS-51系列单片机为核心器件,实现了数字式温度计的设计
●利用温度传感器DS18B20进行单点温度检测
●测量范围为0℃~100℃,检测精度误差在0.5℃以内
●用6位共阴极LED数码管进行实际温度值显示
●具有温度上下限报警功能
第1章设计简介
1.1设计背景
1.1.1课题概述和意义
随着各行各业的不断发展与壮大,单片机的应用几乎无处不在,而数字温度计更是被人们紧追不舍。
由于超大规模集成电路技术的发展,更由于高科技的不断创新与改造,单片微型计算机在这种社会背景下应运而生了。
体积小、功能强、集成度高、价格便宜是它最大的特点,正是由于这些特点,所以在工农业控制、电子器件、各种装置设备中都有它的影子。
因为它的加入,许多产品走向了小型化和智能化,不仅改善了产品的质量,优化了产品的功能,而且降低了制作成本,简化了电路设计。
在我们的周围,温度总是如影随形的陪伴着我们,无论何时何地,我们总可以感受到温度的气息。
温度是各行各业最常见到的一个物理量,有时候人们总希望温度不要存在,因为它的改变会造成很大的影响。
譬如:
在高温环境中,会有很多物质无法保存,这样不仅会造成人们生活上的困扰,也会给许多产业带来意料之外的损害。
尽管如此,温度还是人们生活中不可或缺的一部分,在我们的人生中扮演着无法取代的角色。
因此,在很多时候,对温度进行准确的测量与显示,进而来完成对它的控制是很有必要的。
生活中,我们有冷、热、温、凉、烫等词,这些都是用来描述物质的冷热程度的。
但这些词只是粗糙的形容了物质,而为了更加准确地描述物质的冷热程度,人们又引入了温度这一物理量。
大多时候,我们都是使用温度计来直接测量、读取温度,若使用传统的热电偶或热电阻作为测温元件来测量温度,不但需要复杂麻烦的硬件支持,而且软件调试困难,制作成本高。
若采用单片机AT89S51与温度传感器DS18B20结合实现温度检测系统就可以直接测量、读取温度,不仅简单方便,测温准确,而且抗干扰能力强,适合于在困难环境中进行现场温度测量,应用前景非常广泛。
因此,开发研究更加简洁方便、高效可靠的智能型数字温度计成为一个很有意义的课题。
本文主要介绍了51单片机在采集、检测环境温度中的应用。
利用智能温度传感器DS18B20检测环境温度,单片机AT89C51控制、执行程序,并对温度传感器传输的数据进行分析与处理,转换成环境对应的实际温度值,通过I/O口输出到LED数码管显示出来。
系统中还设有报警电路,用来监控某一设备,通过对设定的最高、最低温度的控制来完成报警功能的设计,当设备的温度超过所设温度时,系统会报警提醒,以便人们能及时的进行处理,避免因温度变化而造成不必要的损失。
1.1.2 温度计的介绍
温度是生活与生产领域中最常接触到的物理量之一,很多时候我们都需要对其进行准确的温度检测。
随着各行各业的飞速发展和人们的需求,测温技术也不断地改善和提高,测温范围也逐渐推广。
由于需求的不同,人们又制造出了各种不同样式和功能的测温仪器,接下来就对几种常见的温度计做个简单的介绍。
电阻温度计:
有金属电阻和半导体电阻温度计之分,它们都是利用电阻值随温度的变化而变化这一特性制作的。
电阻温度计的测温范围在-260℃~600℃之间,操作简单方便、直观可靠,已广泛应用于各行各业。
气体温度计:
常用氢气或氦气作为测温原料,由于这些原料的液化度很低,接近于绝对零度,所以由此制成的气体温度计具有广泛的测温范围。
除此之外,它还具有很高的精确度,多用于精密测量场合。
压力式温度计:
利用封闭测温系统内,蒸发液体的饱和蒸气所产生的体积、压力与温度的变化关系而进行温度检测的便是压力式温度计。
它主要由毛细管、温包和指示表三部分组成,具有体积小、反应快、结构简单、灵敏度高、读数方便等优点,同时也存在测温范围受限,热损厉害等缺点。
指针式温度计:
指针式温度计形如仪表盘,又称寒暑表,采用金属的热胀冷缩原理。
它是用铆在一起的铜片和铁片组成的双金属片作为感温元件的,通常被用来测量室温,也用来控制指针。
,
水银温度计:
常用的膨胀式温度计便是由水银制作而成的温度计,由于水银的凝固点为-38.87℃,沸点为356.7℃,所以只能作为就地监督的仪表,通常用来检测0~500℃范围内的温度。
用它来监控温度,不仅直观可靠,而且还可以有效的避免因外部远传温度计所带来的误差。
1.1.3单片机的发展状况
单片机是发展最快,应用最广的一款芯片,是微型计算机的一个重要分支,既能够直接处理控制电信号,又能够间接操控温度、湿度、压力等非电信号。
正是由于这种特性,因而在生活与工业生产领域被广泛使用。
由于单片机的接口电路是数字信号,若使用单片机来控制处理温度、湿度、压力等非电信号,就必须借助相应的传感器来外加A/D或D/A转换电路,然后将信号传送给单片机进行温度数据的处理和显示。
在许多测温领域,温度传感器通常被用来将温度信息转换成对应的电流或电压信号,进而完成温度的采集和数据处理显示。
单片机的种类很多,按应用可分为通
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