1、 物理与电气工程学院课程设计报告物理与电气工程学院课程设计报告 基于单片机的数字温度计的设计基于单片机的数字温度计的设计 专专 业业 电气工程及其自动化电气工程及其自动化 指导教师指导教师 成成 绩绩 日日 期期 2013.04.22013.04.24 4 第- 1 -页 基于单片机的数字基于单片机的数字温度计的设计温度计的设计 摘要摘要：本设计以 STC89C52 单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。温 度信号由温度芯片 DS18B20 采集，并以数字信号的方式传送给单片机。文中介绍了 该控制系统的硬件部分，包括：温度检测电路、温度控制电路、PC 机与单片机串口 通讯电路和一些接
2、口电路 。单片机通过对信号进行相应处理，从而实现温度控制的 目的。 关键词关键词: STC89C52 单片机、DS18B20 温度芯片、温度控制、串口通讯 引言引言：温度控制系统广泛应用于社会生活的各个领域 ,如家电、汽车、材料、电力 电子等 ,常用的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标有所不同 , 在工业企 业中,如何提高温度控制对象的运行性能一直以来都是控制人员和现场技术人员努 力解决的问题。这类控制对象惯性大,滞后现象严重,存在很多不确定的因素,难以 建立精确的数学模型,从而导致控制系统性能不佳,甚至出现控制不稳定、失控现 象。 传统的继电器调温电路简单实用 ,但由于继电器动作频繁 ,
3、可能会因触点不良 而影响正常工作。控制领域还大量采用传统的 PID 控制方式,但 PID 控制对象的模 型难以建立,并且当扰动因素不明确时,参数调整不便仍是普遍存在的问题。 而采用 数字温度传感器 DS18B20，因其内部集成了 A/D 转换器，使得电路结构更加简单， 而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。数字温度传感器 DS18B20 只用一个引脚即可与单片机进行通信，大大减少了接线的麻烦，使得单片 机更加具有扩展性。由于 DS18B20 芯片的小型化，更加可以通过单跳数据线就可以 和主电路连接，故可以把数字温度传感器 DS18B20 做成探头，探入到狭小的地方， 增加了
4、实用性。更能串接多个数字温度传感器 DS18B20 进行范围的温度检测。 1 1. .设计原理设计原理 根据系统的设计要求，选择 DS18B20 作为本系统的温度传感器，选择单片 STC89C52 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，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。 该系统的总体设计思路如下：温度传感器 DS18B20 把所测得的温度发送到 第- 2 -页 STC89C52 单片机上，经过 51 单片机处理，将把温度在显示电路上显示。
5、2 2. .元器件功能介绍元器件功能介绍 2 2.1.1 DS18B20 是 DALLAS 公司生产的一线式数字温度传感器，它具有微型化、低功耗、 高性能抗干扰能力、强易配处理器等优点，特别适合用于构成多点温度测控系统， 可直接将温度转化成串行数字信号（按 9 位二进制数字）给单片机处理，且在同一 总线上可以挂接多个传感器芯片，它具有三引脚 TO-92 小体积封装形式，温度测量 范围55125，可编程为 912 位 A/D 转换精度，测温分辨率可达 0.0625， 被测温度用符号扩展的 16 位数字量方式串行输出，其工作电源既可在远端引入，业 可采用寄生电源方式产生，多个 DS18B20 可以
6、并联到三根或者两根线上，CPU 只需 一根端口线就能与多个 DS18B20 通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引 线和逻辑电路。从而可以看出 DS18B20 可以非常方便的被用于远距离多点温度检测 系统。 综上，在本系统中我采用温度芯片 DS18B20 测量温度。该芯片的物理化学性很 稳定，它能用做工业测温元件，且此元件线形较好。在 0100 摄氏度时，最大线形 偏差小于 1 摄氏度。该芯片直接向单片机传输数字信号，便于单片机处理及控制。 温度控制系统 2.22.2 中央微处理器中央微处理器 STC89C52STC89C52 STC89C52是一个低功耗， 高性能CMOS 8位单片机， 片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写 1000 次的 Flash只读程序存储器， 器件采用 STC 公司的 高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准 MCS-51 指令系统及 80S51 引脚结构， 芯片内集成了
