DSB温度计课程设计完整版.docVIP

目 录 1 前言 1 1.1 设计背景 1 1.2 设计目标 1 1.3 实施计划 1 2 总体方案设计 2 2.1 方案比较 2 2.1.1 方案一基于热敏电阻的温度计设计 2 2.1.2 方案二基于SHT71的数字温度计设计 2 2.1.3 方案三基于DS18B20的数字温度计设计 3 2.2 方案论证 3 2.3 方案选择 4 3 硬件设计 5 3.1 单元模块设计 5 3.1.1 时钟和复位电路 5 3.1.2 报警电路 5 3.1.3 数码显示电路 6 3.1.4 电源电路 7 3.1.5 按键电路 7 3.1.6 串口通信电路 8 3.2 核心器件介绍 8 3.2.1 单片机STC89C52介绍 8 3.2.2 DS18B20介绍 9 4 软件设计 11 4.1 温度采集模块 12 4.2 温度设定模块 14 4.3 报警模块 15 5 系统整合调试 16 5.1 硬件调试 16 5.2 软件调试 16 6 系统功能、指标参数 18 6.1 系统功能 18 6.2 系统指标参数测试 18 6.3 系统功能及指标参数分析 19 7 结论 20 8 总结与体会 21 9 参考文献 22 10 附录一：基于DS18B20数字温度计的设计原理图 23 11 附录二：基于DS18B20数字温度计的设计PCB图 24 12 附录三：基于DS18B20数字温度计的设计的实物图 25 13 附录四：基于DS18B20数字温度计的设计C语言程序 26 前言 自动控制领域中，温度检测与控制占有很重要的地位。温度检测在工农业生产、科研和在人们的生活中得到广泛的运用。目前，温度传感器正从模拟式向数字集成式方向飞速发出，单片机也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，其中数字温度计就是一个典型的例子，人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好更方便的设施就需要从单片机技术入手，一切向着数字化、智能化方向发展。本文就是基于此目的介绍基于单片机和数字温度传感器的温度计设计。 设计背景 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显示系统应用于诸多领域。传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件。热敏电阻的成本低，需信号处理电路，可靠性相对较差，测温准确度低，检测系统也有一定的误差。与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温精确，数字显示，适用范围宽等特点。选用AT8952型单片机作为主控制器件，DS18B20数字温度传感器作为测温通过位共阳极LED数码管传送数据，实现温度显示。通过DS18B20直接读取被测温度值，进行数据，A/D转换、I2C总线接口全部集成于一个芯片上。SHT11先利用传感器产生温度信号；经放大送至A/D 转换器进行模数转换、校准和纠错；由2线接口将信号送至微控制器；再利用微控制器完成相对湿度的非线性补偿和温度补偿。SHT71测量过程包括4 个部分:启动传输、发送测量命令、等待测量完成和读取测量数据。在启动传输时序之后, 微控制器可以向SHT71 发送命令，SHT71则通过在数据传输的第8个SCK时钟周期下降沿之后,将DATA拉低来表示正确接收到命令,并第9个SCK时钟周期的下降沿之后释放DATA线(即恢复高电平)，SHT71则通过拉低DATA表示测量结束,并且把测量结果存储在内部的存储器内,然后自动进入空闲状态,等微控制器执行完其他任务后再来读取。测量数据读取前,微控制器先重新启动SCK,接着2字节的测量数据和1字节的CRC 校验将由SHT71传送给微控制器。2字节的测量数据是从高字节的高位开始传送,并以CRC 校验字节的确认为表示通信结束。微控制器需要通过拉低DATA来确认接收的每个字节,若不使用CRC校验位则微控制器可以在接收完测量数据的最低位后保持DATA为高电平来终止通信。单片机只需将读取传输的数据通过驱动数码管显示即可。 方案三基于DS18B20的数字温度计设计 方案三主要也由数字温度传感器、单片机控制电路、数码显示电路组成。DS18B20 测量温度采用了特有的温度测量技术。它是通过计数时钟周期来实现的。低温度系数振荡器输出的时钟信号通过由高温度系数振荡器产生的门周期而被计数。计数器被预置在与- 55 ℃相对应的一个基权值。如果计数器在高温度系数振荡周期结束前计数到零,表示测量的温度值高于- 55℃,被预置在- 55 ℃的温度寄存器的值就增加1℃,然后重复这个过程,直到高温度系数振荡周期结为止这时温度寄存器中的值就是被测温度值,这个值以16 位形式存放在便笺式存贮器中,此温度值可由主机通过发存贮器读命令而读出,读取时低位在前,高位在后。斜率累加器用于补偿温度振荡器的抛物线特性。读出的二进制数可以直接转换为十进制由单片机驱动数码管显示输出。