设计一个基于单片机的温度测控系统.doc

设计一个基于单片机的温度测控系统，该系统能实时采集当前温度并显示，同时要求该系统能设定温度上下限，当所测温度超出范围时，进行报警。设计目的:了解温度传感器DS18B20的基本原理、性能与应用。熟悉单片机AT89C51工作方式和应用。通过实验提高对单片机的认识。掌握DS18B20的接口方法及其输入程序的设计和调试方法。将所学的单片机原理及检测技术的知识运用于实践，解决实际问题.通过课程设计，掌握以单片机为核心的电路设计的基本方法和技术了解电路参数的计算 方法。 课程设计的主要工作对系统的各个模块的各个功能进行深入分析和研究，在对课题所采用的的方案进行可行详细的研究后设计具体功能电路。熟悉所选芯片的功能并完成具体电路设计对系统的最终指标进行测试，针对系统的不足，进行分析并提出一些改正方法。DS18B20传感器介绍 温度传感器的种类众多，在应用与高精度、高可靠性的场合时DALLAS（达拉斯）公司生产的DS18B20温度传感器当仁不让。超小的体积，超低的硬件开消，抗干扰能力强，精度高，附加功能强，使得DS18B20更受欢迎。相比于模拟温度传感器，这种设计方法可以节省电路连接。由于DS18B20采用单总线技术，因此可以在总线上连接多个DS18B20。用DS18B20测温度无需外接A/D转换电路，其输出的温度值就是已经经过了A/D转换，已经是数字量了。DS18B20测量精度高，精度为0.0625摄氏度，固有的测温分辨率为05，在一秒内把温度转化成数字，测得的温度值的存储在两个八位的RAM中，单片机直接从中读出数据转换成十进制就是温度，使用方便。DS18B20的主要特征： 全数字温度转换及输出。 先进的单总线数据通信。 最高12位分辨率，精度可达土0.5摄氏度。 12位分辨率时的最大工作周期为750毫秒。 可选择寄生工作方式。 检测温度范围为55C +125C (67F +257F) 内置EEPROM，限温报警功能。 64位光刻ROM，内置产品序列号，方便多机挂接。 多样封装形式，适应不同硬件系统。 方案流程图温度传感器DS18B20集成了A/D转换的功能，所以在连接单片机时无需进行A/D转换电路的连接，将采集的温度数据经过DS18B20的处理将温度值输出给单片机，通过单片机的控制输出使数码管显示，倘若实测的温度大于人为设置的温度时，单片机I/O口P3.0输出高电平，使报警系统工作报警。流程图如图1.3所示：DS18B20温度传感器80C51单片机四位一体数码管报警系统流程图2.1.1 温度采集设计温度传感器采用DSl8B20，其是一种单总线智能型温度传感器，只有三线接口，分别为地线（GND）、数据线（DQ）、电源线（VCC）。DSl8B20输出信号为数字信号，处理器与DSl8B20通过数据线(DQ)来完成双向通信，因此采用DSl8820使得电路十分简单。温度变换功率可以来源于外电源，也可以来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DSl8B20供电。DSl8B20的电压范围为+30+55 V，测温范围为-55+125，固有的测温分辨率为0.5，最高精度可达0062 5，最大的转换时间为200 ms。一条总线上面可以挂接多个DSl8B20实现多点测温。本实验温度路数只有一路，所以单独使用一个+5V电源对DS18B20供电。引脚图如图2.1.1（a），元件图如图2.1.1（b）： 图2.1.1（a） 图2.1.1（b）DS18b20是属于接触式测温，所以我们考虑将温度传感器直接粘贴在被测物体上，与被测物体接触的一面保持密贴，其他非接触的各面可以涂上隔热材料，防止外界温度对传感器的影响，提高测量精度。在实验室搭建实物时，温度传感器数据线（DQ）直接与单片机P3.3连接，将温度信号输入单片机，VCC端接+3V到+5.5V就可以保证传感器正常工作，GND接地。2.1.2温度显示设计2.1.3 （1） 方案论证1、方案一 由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，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，这种设计需要用到A/D 转换电路，其中还涉及到电阻与温度的对应值的计算，感温电路比较麻烦。而且在对采集的信号进行放大时容易受温度的影响出现较大的偏差。2、方案二 进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，电路简单，精度高，软硬件都以实现，而且使用单片机的接口便于系统的再扩展，满足设计要求。从以上两种方案