基于单片机的温度测量系统1.docx

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基于单片机的温度测量系统1

摘要

随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现，温度自动检测和显示系统在很多领域得到广泛应用。

人们在温度检测的准确度、便捷、快速等方面有着越来越高的要求。

而传统的温度传感器已经不能满足人们的需求，其渐渐被新型的温度传感器所代替。

本文设计并制作了一个简易温度计。

本设计采用了单片机AT89S52和温度传感器DS18B20组成了温度自动测控系统，可根据实际需要任意设定温度值，并进行自动控制。

在此设计中利用了AT89S52单片机作为主控制器件，DS18B20作为测温传感器通过LCD数码管串口传送数据，实现温度显示。

通过DS18B20直接读取被测温度值，进行数据转换，能够设置温度上下限来设置报警温度。

并且在到达报警温度后，系统会自动报警。

本文设计是从测温电路、主控电路、报警电路等几个方面来分析说明的。

该器件可直接向单片机传输数字信号，便于单片机处理及控制。

另外，该温度计还能直接采用测温器件测量温度。

从而简化数据传输与处理过程。

此设计的优点主要体现在可操作性强，结构基础简单，拥有很大的扩展空间等。

关键词：

单片机；温度传感器；温度计；报警

Abstract

Withtherapiddevelopmentofmoderninformationtechnologyandthegradualtransformationoftraditionalindustriestoachieve,automatictemperaturedetectionanddisplaysystemsarewidelyusedinmanyfields.Peopleinthetemperaturemeasurementaccuracy,convenient,rapid,andhasagrowingdemand.

Thisarticlewasdesignedandproducedasimplethermometer.ThisdesignusesamicrocontrollerAT89S52andtemperaturesensorDS18B20automatictemperaturecontrolsystemformedcanbearbitrarilysetthetemperatureaccordingtotheactualvalueandforautomaticcontrol.InthisdesignusingtheAT89S52microcontrollerasthemaincontroldevice,DS18B20asanLCDdigitaltemperaturesensortubethroughtheserialtransmissionofdata,toachievetemperaturedisplay.DS18B20measuredbydirectreadingtemperaturevalues,dataconversion,tosetthetemperaturetosetthealarmonthelowertemperature.Andthetemperaturereachingthealarm,thesystemwillautomaticallyalarm.

Thisdesignisfromthetemperaturemeasurementcircuit,maincontrolcircuit,alarmcircuit,andseveralotheraspectsofthenote.Thedevicecantransmitdigitalsignalsdirectlytothemicrocontroller,easytohandleandcontrolMCU.Inaddition,thethermometertemperaturemeasurementdevicecanbeuseddirectlytomeasuretemperature.Themajoradvantagesofthisdesignisreflectedinoperablestructuralbasisissimple,lotsofexpansionspace.

Keywords：

AT89S52；DS18B20；thermometer；alarm

目录

摘要I

AbstractII

目录III

1引言1

1.1选题的背景1

1.2选题的目的及意义2

1.3论文结构2

2设计的整体方案3

2.1设计的主要内容3

2.2设计性能要求4

3器件的选择5

3.1单片机的选择5

3.1.1AT89S52的特点及选择原因5

3.1.2AT89S52的工作模式及注意事项6

3.2温度传感器的选择8

3.2.1DS18B20的特点及选择原因8

3.2.2DS18B20的测温原理10

3.3显示器的选择11

4电路原理13

4.1晶振电路与复位电路13

4.2温度采集电路15

4.3显示电路16

4.4报警系统17

4.5按键电路和指示灯电路18

5程序原理及系统流程图19

5.1主程序19

5.2读出温度子程序20

5.3温度数据显示子程序22

5.4设置温度上下限程序23

5.4计时时间设置25

6软件仿真26

6.1软件介绍26

6.2仿真过程26

7实物的焊接与调试29

8体会与展望31

8.1设计总结31

8.2设计前景32

致谢33

参考文献34

附录A系统总图35

1引言

1.1选题的背景

随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的。

单片机在测控领域中具有十分广泛的应用，它既可以测量电信号，又可以测量温度湿度等非电信号。

由单片机构成的温度检测、温度控制系统可广泛应用于很多领域。

单片机在工业控制、尖端武器、通信设备、信息处理、家用电器等各测控领域的应用中独占鳌头。

今天，我们的生活环境和工作环境有越来越多称之为单片机的小电脑在为我们服务。

时下，家用电器和办公设备的智能化、遥控化、模糊控制化己成为世界潮流，而这些高性能无一不是靠单片机来实现的。

人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。

测量温度的关键是温度传感器，传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器技术，在我国各领域已经引用的非常广泛，可以说是渗透到社会的每一个领域。

温度传感器的发展经历了三个发展阶段：

传统的分立式温度传感器、模拟集成温度传感器、智能集成温度传感器。

目前的智能温度传感器（亦称数字温度传感器）是在20世纪90年代中期问世的，它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术（ATE）的结晶，特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器（MCU）。

社会的发展使人们对传感器的要求也越来越高，现在的温度传感器正在基于单片机的基础上从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展，并朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。

1.2选题的目的及意义

随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现，能够独立工作的温度检测和显示系统应用于诸多领域。

无论是在工业方面，农业方面或者是平民大众的生活当中，我们都能看到温度计的身影。

传统的温度检测以热敏电阻和AD590为温度敏感元件。

热敏电阻的成本低，但需后续信号处理电路，而且可靠性相对较差。

测温准确度低，检测系统也有一定的误差。

因此，利用新型温度传感器取代旧式的温度传感器是必然的趋势，新型的温度传感器的优势越来越得到体现，越来越普及。

单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，成为自动化和各个测控领域中必不可少且广泛应用的器件，尤其在日常生活中也发挥越来越大的作用。

本设计的温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。

其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，测温传感器使用DS18B20，LCD以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到以上要求。

同时计时器的应用，使得温度计在使用时能够提示运行时间，设置报警时间等。

1.3论文结构

第一章主要介绍了此设计的历史背景和存在的意义。

第二章主要通过叙述设计的整体思路，即如何将单片机，温度传感器和显示屏结合在一起以达到设计目标。

第三张主要叙述了选择AT89S52单片机和DS18B20的原因，还简要叙述了显示设备。

第四章主要选取合适的引脚连接电路。

第五章主要分析编程过程中，如何利用流程图来编写合适的程序；第六章通过仿真软件来模拟温度计，为实物的焊接做准备；第七章记录了在焊接过程中遇到的问题，和在焊接完后，遇到的问题和解决方法；第八章客观评价本设计存在的优缺点，及作品的发展。

2设计的整体方案

2.1设计的主要内容

根据系统的设计要求，当温度传感器DS18B20把所测得的温度发送到AT89S52单片机上，经AT89S52处理，将把温度在显示电路上显示，除了显示温度以外还可以设置一个报警温度，对所测温度进行监控。

利用外接的键盘设置电路，对温度进行上下限设置。

当温度高于或低于设定温度时，开始报警并启动相应程序。

同时，系统还会显示温度计已经工作的时间，方便用户进行简单的人机对话。

当开机后，计数器自动运行，开始记录已开机时间，在进行上下限操作时，计时的功能不关闭，持续计时。

同时，能够设置报警温度，在到达报警时间后能够提示报警。

利用AT89S52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。

系统框图如下图：

图1-1系统框图

选择DS18B20作为本系统的温度传感器，选择单片机AT89S52为测控系统的核心来完成数据采集、处理、显示、报警等功能。

选用数字温度传感器DS18B20，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，省却了采样／保持电路、运放、数／模转换电路以及进行长距离传输时的串／并转换电路，简化了电路，缩短了系统的工作时间，降低了系统的硬件成本。

当LCD液晶显示器接收到来自AT89S52单片机传送来的温度信息后，分别显示了当前的温度，温度上限，温度下限和温度计运行时间。

2.2设计性能要求

设计的主要功能和指标如下：

（1）提示开机，当按下开机键后，响起开机声。

（2）利用温度传感器（DS18B20）测量某一点环境温度。

（3）测量范围为-55℃～＋110℃，精度为±0.5℃。

（4）用液晶进行实际温度值显示。

（5）能够根据需要方便设定上下限报警温度。

（6）当达到报警温度后，能够自动发出报警声。

（7）显示测温时间，方便控制。

（8）设计开机时间报警功能。

3器件的选择

本设计是选用DS18B20作为温度传感器，选用AT89S52单片机作为整个设计的核心处理器部分。

通过处