单片机课程设计-- 基于单片机的数字温度计设计

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1、 1 基于单片机的数字温度计设计基于单片机的数字温度计设计 摘要摘要 随着国民经济的发展，人们需要对各中加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中温度进行监 测和控制。采用单片机来对他们控制不仅具有控制方便，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，从而能够大大的提高产品的质量和数量。 在日常生活及工业生产过程中，经常要用到温度的检测及控制，温度是生产过程和科学 实验中普遍而且重要的物理参数之一。在生产过程中，为了高效地进行生产，必须对它的主 要参数，如温度、压力、流量等进行有效的控制。温度控制在生产过程中占有相当大的比例。 温度测量是温度控制的基础，技术已经比较成熟。传统的测温元件

2、有热电偶和二电阻。而热 电偶和热电阻测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，这些方法相对比较复杂，需要比 较多的外部硬件支持。我们用一种相对比较简单的方式来测量。 我们采用美国 DALLAS 半导体公司继 DS18B20 之后推出的一种改进型智能温度传感器 DS18B20 作为检测元件，温度范围为-55125 C,最高分辨率可达 0.0625 C。DS18B20 可以直 接读出北侧温度值，而且采用三线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和 易使用的特点。 本文介绍一种基于 AT89C51 单片机的一种温度测量及报警电路,该电路采用 DS18B20 作 为温度监测元件，测量范围 0-

3、+100，使用 LED 模块显示，能设置温度报警上下限。正 文着重给出了软硬件系统的各部分电路，介绍了集成温度传感器 DS18B20 的原理，AT89C51 单片机功能和应用。该电路设计新颖、功能强大、结构简单。 关键词关键词：温度测量；温度测量；DS18B20；AT89C51 2 目录目录 第 1 章 绪论. 3 第 2 章 系统概述. 4 2.1 方案选择. 4 2.1.1 方案一 4 2.1.2 方案二 4 2.2 设计思路及描述. 5 2.3 系统设计原理. 5 2.4 系统组成. 5 2.5DS18B20 温度传感器与单片机的接口电路 . 6 2.6 显示模块. 7 第 3 章 系统

4、硬件设计. 8 3.1 89C51 单片机的介绍 . 8 3.1.1 89C51 单片机主要特性 9 3.1.2 89C51 单片机的中断系统 9 3.1.3 89C51 单片机的定时/计数器 . 10 3.2 液晶显示部分与 89C51 的接口 10 3.3DS18B20 介绍 . 10 3.3.1 温度传感器工作原理 11 3.3.2 DS18B20 相关介绍 . 12 第 4 章 系统软件设计. 13 4.1 主程序设计. 13 4.2 DS18B20 初始化 14 4.3 数据测试. 15 4.4 仿真结果. 15 结论. 17 致谢. 18 参考文献. 19 附录 全部程序清单. 2

5、0 3 1 绪论绪论 随着新技术的不断开发与应用，近年来单片机发展十分迅速，一个以微机应用为主的新 技术革命浪潮正在蓬勃兴起，单片机的应用已经渗透到电力、冶金、化工、建材、机械、食 品、石油等各个行业。传统的温度采集方法不仅费时费力，而且精度差，单片机的出现使得 温度的采集和数据处理问题能够得到很好的解决。 温度是工业对象中的一个重要的被控参数。 然而所采用的测温元件和测量方法也不相同；产品的工艺不同，控制温度的精度也不相同。 因此对数据采集的精度和采用的控制方法也不相同。传统的控制方式以不能满足高精度，高 速度的控制要求，如温度控制表温度接触器，其主要缺点是温度波动范围大，由于他主要通 过控

6、制接触器的通断时间比例来达到改变加热功率的目的，受仪表本身误差和交流接触器的 寿命限制，通断频率很低。近几年来快速发展了多种先进的温度控制方式，如：PID 控制， 模糊控制，神经网络及遗传算法控制等。这些控制技术大大的提高了控制精度，不但使控制 变得简便，而且使产品的质量更好，降低了产品的成本，提高了生产效率。本系统所使用的 加热器件是电炉丝，功率为三千瓦，要求温度在 4001000。静态控制精度为 2.43。 本设计使用单片机作为核心进行控制。单片机具有集成度高，通用性好，功能强，特别 是体积小，重量轻，耗能低，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便等独特优点，在数字、智 能化方面有广泛的用途。 4 2 系统概述系统概述 2.1 方案选择方案选择 该系统主要由温度测量和数据采集两部分电路组成，实现的方法有很多种，下面将列出 两种在日常生活中和工农业生产中经常用到的实现方案。 2.1.1 方案方案一一 采用热电偶温差电路测温，温度检测部分可以使用低温热偶，热电偶由两个焊接在一起 的异金属导线所组成，热电偶产生的热电势由两种金属的接触电势和单一导体的温差电势组 成。通