数字温度计的设计与仿真.docVIP

单片机原理与应用设计课程综述 设计项目 数字温度计 任课教师 班级 姓名 学号 日期 基于AT89C51的数字温度计设计与仿真 摘 要：随着科学技术的不断发展，温度的检测、控制应用于许多行业，数字温度计就是其中一例，它的反应速度快、操作简单，对环境要求不高，因此得到广泛的应用。 传统的温度测量大多使用热敏电阻，但热敏电阻的可靠性差，测量温度准确率低，而且必须经过专门的接口电路将模拟信号转换成数字信号才能由单片机进行处理。本课题采用单片机作为主控芯片，利用DS18B20来实现测温，用LCD液晶显示器来实现温度显示。 温度测量范围为0～，可以手动设置温度上下报警值，当温度超出所设报警值将发出报警鸣叫声，并显示温度值，该温度计适用于人的日常生活和工、农业生产领域通过对目前各种温度传感器的分析与研究，对温度传感器做出合理选择，达到优化整体结构，提高温度检测精度，同时使系统具有测温范围广、体积小、功耗低、精度高、显示直观优点，保证系统结构简洁。本的研究重点将放在、硬件和程序设计这三个方面。 总之，本课题研究出一套简洁实用、精确稳定、使用直观的便携式数字温度计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，感温电路比较麻烦。 2.2 方案2：使用数字温度传感器 在单片机电路设计中，大多都是使用传感器[3]，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，就可以满足设计要求。 [8]。 图2.1 总体设计框图 2.3.1 温度传感器 DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司必威体育精装版推出的一种改进型智能温度传感器，是一线式数字式温度计芯片，体积更小、适用电压更宽、更经济。它具有结构简单，不需外接元件特点。与传统的热敏电阻测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现位的数字值，使系统设计更灵活、方便。[6] 独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信； 多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能； 无须外部器件； 可通过数据线供电，电压范围为3.0~5.5； 零待机功耗； 温度或位数字； 用户可定义报警设置； 报警有哪些信誉好的足球投注网站命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件； 负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列如 图2.2 DS18B20外形图 引脚定义： (1)??? DQ为数字信号输入/输出端； (2)??? GND为电源地； (3)??? VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。CRC 图2.4 DS18B20字节定义 DS18B20温度转换的时间比较长，而且分辨率越高，所需要的温度数据转换时间越长。因此，在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑。 高速暂存RAM的第6、7、8字节保留未用，表现为全逻辑1。第9字节读出前面所有8字节的CRC码，可用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。 当DS18B20接收到温度转换命令后，开始启动转换。转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第1、2字节。单片机可以通过单线接口读出该数据，读数据时低位在先，高位在后，数据格式以0.0625℃／LSB形式表示[5]。 当符号位S＝0时，表示测得的温度值为正值，可以直接将二进制位转换为十进制；当符号位S＝1时，表示测得的温度值为负值，要先将补码变成原码，再计算十进制数值。表2.1是一部分温度值对应的二进制温度数据。 DS18B20的测温原理是这这样的,器件中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1；高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入。器件中还有一个计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲进行计数进而完成温度测量。 减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计