数字温度计六组
数字温度计说明书
单片机课程设计题目：数字温度计院别：机电学院专业：机械电子工程班级：姓名：学号：指导教师：二〇一三年十二月二十一日摘要本设计即用单片机对温度进行实时检测与控制，本文所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，本次课程设计采用51单片机以及锁存器74HC573N、四位共阴数码管、DS18B20温度传感器、蜂鸣器、三极管等组成的自动过温报警器，该过温报警器测温准确，使用方便，显示清晰，最高精度可达到0.0625度，最长温度转换时间不到1秒，应用范围广泛。
用四位共阴数码管实现温度显示,能准确达到设计要求。
本温度计属于多功能温度计,功能较强，可以设置上下限报警温度，且测量准确、误差小。
当测量温度超过设定的温度上下限时，启动蜂鸣器和指示灯报警。
关键词过温报警；锁存器；单片机；温度传感器目录前言 (1)一．本次课程设计实践的目的和意义 (2)二．设计任务和要求 (2)2.1 设计题目 (2)2.2 主要技术性能指标 (2)2.3 功能及作用 (2)三. 系统总体方案及硬件设计 (2)3.1查阅相关资料后有以下两个方案可供选择 (2)3.2元件采购 (3)3.3系统总体设计 (3)四．接口电路设计 (6)4.1模块简介 (6)4.2 主控制器 (6)4.3 显示电路 (7)4.4温度传感器 (7)4.5温度报警电路 (9)五. 系统软件算法分析 (10)5.1主程序流程图 (10)5.2读出温度子程序 (11)5.3温度转换命令子程序 (11)5.4 计算温度子程序 (12)5.5 显示数据刷新子程序 (12)5.6按键扫描处理子程序 (13)六. 电路仿真 (14)七．焊接好的电路实体图 (15)八．检查与调试 (16)九．作品的使用 (16)十．设计心得 (20)参考文献 (20)附录 (21)前言温度是工业对象中主要的被控参数之一，如冶金、机械、食品、化工各类工业生产中，广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等，对工件的温度处理要求严格控制。
数字温度传感器DS18B20C-25页说明
※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※DS1B820单总线数字温度计※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※一、概述1.1一般说明DS18B20数字温度计提供9至12位（可设置）温度读数,指示器件的温度。
信息经过单线接口送入DS18B20或从DS18B20送出，因此从中央处理器到DS18B20仅需连接一条线（另加上地线）。
读、写和完成温度变换所需的电源可以由数据线本身提供，而不需要外部电源。
因为每一个DS18B20有唯一的系列号（silicon serial number），因此多个DS18B20可以连接在于同一条单线总线上。
这允许在许多不同的地方放置DS18B20温度传感器。
此特性可广泛地应用于HVAC环境控制，建筑物、设备或机械内的温度检测，以及过程监视和控制中的温度检测。
1.2特性·独特的单线接口，只需1个接口引脚即可通信·多点并接能力使分布式温度检测的应用得以简化·不需要外部元件·可用数据线供电，若外加电源，范围3V至5.5V·不需备份电源·测量范围从-55℃至+125℃，对应的华氏温度范围是-67℉至257℉。
·在-10℃至+85℃内的准确度为±0.5℃。
·可编程设定9至12位的温度分辨率·在750毫秒（最大值）内把温度变换为12位数字值·用户可设置，非易失性的温度告警值·告警搜索命令可在众多的器件中，快速识别出超过设定的“告警温度”值的器件。
·应用范围包括恒温控制，工业系统，消费类产品，温度计或任何热敏系统25/11.3引脚排列1.4详细的引脚说明TSOC8脚SOIC TO92符说明151GND地线242DQ数据输入/输出引脚。
漏极开路结构，详见“寄生电源”一节。
DS18B20数字温度传感器介绍
DS18B20数字温度传感器介绍[日期:2011-02-22 ] [来源:本站编辑作者:佚名] [字体：大中小] (投递新闻)目前常用的微机与外设之间进行的数据通信的串行总线主要有I 2C 总线，SPI 总线等。
其中I 2C 总线以同步串行 2 线方式进行通信（一条时钟线，一条数据线），SPI 总线则以同步串行3 线方式进行通信（一条时钟线，一条数据输入线，一条数据输出线）。
这些总线至少需要两条或两条以上的信号线。
而单总线（1-wire bus ），采用单根信号线，既可传输数据，而且数据传输是双向的，CPU 只需一根端口线就能与诸多单总线器件通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。
因而，这种单总线技术具有线路简单，硬件开销少，成本低廉，软件设计简单，便于总线扩展和维护。
同时，基于单总线技术能较好地解决传统识别器普遍存在的携带不便，易损坏，易受腐馈，易受电磁干扰等不足，因此，单总线具有广阔的应用前景，是值得关注的一个发展领域。
单总线即只有一根数据线，系统中的数据交换，控制都由这根线完成。
主机或从机通过一个漏极开路或三态端口连至数据线，以允许设备在不发送数据时能够释放总线，而让其它设备使用总线。
单总线通常要求外接一个约为 4.7K 的上拉电阻，这样，当总线闲置时其状态为高电平。
DS18B20 数字式温度传感器，与传统的热敏电阻有所不同的是，使用集成芯片，采用单总线技术，其能够有效的减小外界的干扰，提高测量的精度，同时，它可以直接将被测温度转化成串行数字信号供微机处理，接口简单，使数据传输和处理简单化。
部分功能电路的集成，使总体硬件设计更简洁，能有效地降低成本，搭建电路和焊接电路时更快，调试也更方便简单化，这也就缩短了开发的周期。
DS18B20 单线数字温度传感器，即“一线器件”，其具有独特的优点：（1 ）采用单总线的接口方式与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20 的双向通讯。
数字温度计(4)
单片机课程设计报告数字温度计1 设计要求■基本X围-50℃-110℃■℃■LED数码直读显示2 扩展功能■实现语音报数■可以任意设定温度的上下限报警功能数字温度计摘要：随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术,本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计，本温度计属于多功能温度计，可以设置上下报警温度，当温度不在设置X围内时，可以报警。
关键词：单片机，数字控制，温度计，DS18B20，A T89S511 引言随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑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，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。
本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温X围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该设计控制器使用单片机A T89S51，测温传感器使用DS18B20，用3位共阳极LED数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到以上要求。
2总体设计方案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，感温电路比较麻烦。
2.1.2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，就可以满足设计要求。
从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。
温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机AT89S51，温度传感器采用DS18B20，用3位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。
济南清风电子 DS1820单总线数字温度计 说明书
DS1820单总线数字温度计一概述1 1 一般说明DS1820数字温度计提供9位温度读数,指示器件的温度 信息经过单线接口送入DS1820或从DS1820送出因此从中央处理器到DS1820仅需连接一条线和地读写和完成温度变换所需的电源可以由数据线本身提供而不需要外部电源因为每一个DS1820有唯一的系列号silicon serial number 因此多个DS1820可以存在于同一条单线总线上这允许在许多不同的地方放置温度灵敏器件此特性的应用范围包括HVAC环境控制建筑物设备或机械内的温度检测以及过程监视和控制中的温度检测1 2 特性 独特的单线接口只需1个接口引脚即可通信多点multidrop能力使分布式温度检测应用得以简化 不需要外部元件 可用数据线供电不需备份电源测量范围从-55至+125增量值为0.5等效的华氏温度范围是-67F至257 F增量值为0.9F以9位数字值方式读出温度在1秒典型值内把温度变换为数字 用户可定义的非易失性的温度告警设置告警搜索命令识别和寻址温度在编定的极限之外的器件温度告警情况 应用范围包括恒温控制工业系统消费类产品温度计或任何热敏系统1.3引脚排列1.4 详细的引脚说明 引 脚8脚SOIC 引脚PR35符号 说 明 5 1 GND地4 2 DQ 单线运用的数据输入/输出引脚漏极开路见寄生电源一节33V DD可选V DD 引脚有关连接的细节见寄生电源一节二详细说明2 1 综述图1的方框图表示DS1820的主要部件DS1820有三个主要的数据部件164位激光lasered ROM;2温度灵敏元件和3非易失性温度告警触发器TH 和TL 器件从单线的通信线取得其电源在信号线为高电平的时间周期内把能量贮存在内部的电容器中在单信号线为低电平的时间期内断开此电源直到信号线变为高电平重新接上寄生电容电源为止作为另一种可供选择的方法DS1820也可用外部5V 电源供电图1 DS1820方框图与DS1820的通信经过一个单线接口在单线接口情况下在ROM操作未定建立之前不能使用存贮器和控制操作主机必须首先提供五种ROM操作命令之一1Read ROM(读ROM)2Match ROM(符合ROM),3)Search ROM(搜索ROM),4)Skip ROM(跳过ROM),或5Alarm Search(告警搜索)这些命令对每一器件的64位激光ROM部分进行操作如果在单线上有许多器件那么可以挑选出一个特定的器件并给总线上的主机指示存在多少器件及其类型在成功地执行了ROM操作序列之后可使用存贮器和控制操作然后主机可以提供六种存贮器和控制操作命令之一一个控制操作命令指示DS1820完成温度测量该测量的结果将放入DS1820的高速暂存便笺式存贮器Scratchpad memory 通过发出读暂存存储器内容的存储器操作命令可以读出此结果每一温度告警触发器TH和TL构成一个字节的EEPROM如果不对DS1820施加告警搜索命令这些寄存器可用作通用用户存储器使用存储器操作命令可以写TH和TL对这些寄存器的读访问通过便笺存储器所有数据均以最低有效位在前的方式被读写2 2 寄生电源(parasite power)引脚为高电平时这个电路便取得方框图(图1)示出寄生电源电路当I/O或VDD电源只要符合指定的定时和电压要求I/O将提供足够的功率标题为单总线系统一节寄生电源的优点是双重的1利用此引脚远程温度检测无需本地电源2缺少正常电源条件下也可以读ROM为了使DS1820能完成准确的温度变换当温度变换发生时I/O线上必须提供足够的功率因为DS1820的工作电流高达1mA5K的上拉电阻将使I/O线没有足够的驱动能力如果几个SD1820在同一条I/O线上而且企图同时变换那么这一问题将变得特别尖锐有两种方法确保DS1820在其有效变换期内得到足够的电源电流第一种方法是发生温度变换时在I/O线上提供一强的上拉如图2所示通过使用一个MOSFET把I/O线直接拉到电源可达到这一点当使用寄生电源方式时V引脚必须连接到地DD引脚的外部电源如图3所示这种方法向DS1820供电的另外一种方法是通过使用连接到VDD的优点是在I/O线上不要求强的上拉总线上主机不需向上连接便在温度变换期间使线保持高电平这就允许在变换时间内其它数据在单线上传送此外在单线总线上可以放置任何数目的DS1820而且如果它们都使用外部电源那么通过发出跳过Skip ROM命令和接着发出变换Convert T命令可以同时完成温度变换注意只要外部电源处于工作状态GND地引脚不可悬空图2 强上拉在温度变换期内向DS1820供电在总线上主机不知道总线上DS1820是寄生电源供电还是外部V供电的情况下在DS1820内DD采取了措施来通知采用的供电方案总线上主机通过发出跳过Skip ROM的操作约定然后发出读电源命令可以决定是否有需要强上拉的DS1820在总线上在此命令发出后主机接着发出读引脚供电它将送回1时间片如果是寄生供电DS1820将在单线总线上送回0如果由V如果主机接收到一个0它知道它必须在温度变换期间在I/O线上供一个强的上拉有关此命令约定的详细说明见存贮器命令功能一节23运用测量温度SDS1820通过使用在板on-board温度测量专利技术来测量温度温度测量电路的方框图见图4所示提供温度变换所需电流图3 使用VDD图4 温度测量电路DS1820通过门开通期间内低温度系数振荡器经历的时钟周期个数计数来测量温度而门开通期由高温度系数振荡器决定计数器予置对应于-55的基数如果在门开通期结束前计数器达到零那么温度寄存器它也被予置到-55的数值将增量指示温度高于-55同时计数器用钭率累加器电路所决定的值进行予置为了对遵循抛物线规律的振荡器温度特性进行补偿这种电路是必需的时钟再次使计数器计值至它达到零如果门开通时间仍未结束那么此过程再次重复钭率累加器用于补偿振荡器温度特性的非线性以产生高分辩率的温度测量通过改变温度每升高一度计数器必须经历的计数个数来实行补偿因此为了获得所需的分辩率计数器的数值以及在给定温度处每一摄氏度的计数个数钭率累加器的值二者都必须知道此计算在DS1820内部完成以提供0.5的分辩率温度读数以16位符号扩展的二进制补码读数形式提供表1说明输出数据对测量温度的关系数据在单线接口上串行发送DS1820可以以0.5的增量值在0.5至+125的范围内测量温度对于应用华氏温度的场合必须使用查找表或变换系数注意在DS1820中温度是以1/2LSB最低有效位形式表示时产生以下9位格式MSB 最高有效位最低有效位 LSB 1 11111=-25最高有效符号位被复制到存储器内两字节的温度寄存器中较高MSB 的所有位这种符号扩展产生了如表1所示的16位温度读数以下的过程可以获得较高的分辩率首先读温度并从读得的值截去0.5位(最低有效位)这个值便是TEMP_READ然后可以读留在计数器内的值此值是门开通期停止之后计数剩余COUNT_REMAIN 所需的最后一个数值是在该温度处每一摄氏度的计数个数COUNT_PER_C于是用户可以使用下式计算实际温度表1 温度/数据关系温 度数字输出/二进制安息字输出十六进制+12500000000 1111101000FAh +2500000000 001100100032h +1/200000000 000000010001h +000000000 000000000000h -1/211111111 11111111FFFFh -2511111111 11001110FFCEh -5511111111 10010010FF92h2 4 运用告警信号在DS1820完成温度变换之后温度值与贮存在TH 和TL 内的触发值相比较因为这些寄存器仅仅是8 位所以0.5位在比较时被忽略TH 或TL 的最高有较位直接对应于16位温度寄存器的符号位如果温度测量的结果高于TH 或低于TL 那么器件内告警标志将置位每次温度测量更新此标志只要告警标志置位DS1820将对告警搜索命令作出响应这允许并联连接许多DS1820C _PER _COUNT )REMAIN _COUNT C _PER _COUNT (25.0READ _TEMP (TEMPRATURE −+−=温度同时进行温度测量如果某处温度超过极限那么可以识别出正在告警的器件并立即将其读出而不必读出非告警的器件2 5 64位激光ROM每一DS1820包括一个唯一的64位长的ROM编码开绐的8位是单线产品系列编码DS1820编码是10h接着的48位是唯一的系列号最后的8 位是开始56位CRC见图564位ROM和ROM操作控制部分允许DS1820作为一个单线器件工作并遵循单线总线系统一节中所详述的单线协议直到ROM操作协议被满足DS1820控制部分的功能是不可访问的此协议在ROM 操作协议流程图图6中叙述单线总线主机必须首先操作五种ROM操作命令之一1Read ROM(读ROM),2)Match ROM(匹配ROM),3)Search ROM(搜索ROM),4)Skip ROM(跳过ROM),或5)Alarm Search 告警搜索在成功地执行了ROM操作序列之后DS1820特定的功能便可访问然后总线上主机可提供六个存贮器和控制功能命令之一图5 64位激光ROM8位CRC编号48位序列号8位产品系列编码MSB LSB MSB LSE MSB LSB最高有效位最低有效位图6 ROM操作流程图2 6 CRC产生DS1820有一存贮在64位ROM的最高有效字节内的8位CRC总线上的主机可以根据64位ROM的前56位计算机CRC的值并把它与存贮在DS1820内的值进行比较以决定ROM的数据是否已被主机正确地接收CRC的等效多项式函数为CRC=X8+X5+X4+1DS1820也利用与上述相同的多项式函数产生一个8位CRC值并把此值提供给总线的主机以确认数据字节的传送在使用CRC来确认数据传送的每一种情况中总线主机必须使用上面给出的多项式函数计算CRC的值并把计算所得的值或者与存贮在DS1820的64位ROM部分中的8位CRC值ROM读数或者与DS1820中计算得到的8位CRC值在读暂存存贮器中时它作为第九个字节被读出进行比较CRC值的比较和是否继续操作都由总线主机来决定当存贮在DS1820内或由DS1820计算得到的CRC值与总线主机产生的值不相符合时在DS1820内没有电路来阻止命令序列的继续执行总线CRC可以使用如图7所示由一个移位寄存器和异或XOR门组成的多项式产生器来产生其它有关Dallas公司单线循环冗余校验的信息可参见标题为理解和使用Dallas半导体公司接触式存贮器产品的应用注释移位寄存器的所有位被初始化为零然后从产品系列编码的最低有效位开始每次移入一位当产品系列编码的8位移入以后接着移入序列号在序列号的第48位进入之后移位寄存器便包含了CRC值移入CRC的8 位应该使移位寄存器返回至全零图7 单线CRC编码27存贮器DS1820的存贮器如图所示那样被组织存贮器由一个高速暂存便笺式RAM和一个非易失性电可擦除E2RAM组成后者存贮高温度和低温度和触发器TH和TL暂存存贮器有助于在单线通信时确保数据的完整性数据首先写入暂存存贮器在那里它可以被读回当数据被校验之后复制暂存存贮器的命令把数据传送到非易失性E2RAM这一过程确保了更改存贮器时数据的完整性SCRATCHPAD BYTE E2RAMTEMPERATURE LSB 0TEMPERATURE MSB1TH/USERBYTE1 2TH/USERBYTE1TL/USERBVTE2 3TL/USERBVTE2RESERVED4RESERVED5COUNT REMAIN 6COUNT PER7CRC8图8 DS1820存贮器映象图暂存存贮器是按8位字节存储器来组织的头两个字节包含测得温度信息第三和第四个字节是TH和TL的易失性拷贝在每一次上电复位时被刷新接着的两个字节没有使用但是在读回时它们呈现为逻辑全1第七和第八个字节是计数寄存器它们可用于获得较高的温度分辨率见运用测量温度一节还有第九个字节它可用Read Scratchpad读暂存存贮器命令读出该字节包含一个循环冗余校验CRC字节它是前面所有8 个字节的CRC值此CRC值以CRC产生一节中所述的方式产生28单线总线系统单线总线是一种具有一个总线主机和一个或若干个从机从属器件的系统DS1820起从机的作用这种总线系统的讨论分为三个题目硬件接法处理顺序以及单线信号信号类型与定时2.8.1 硬件接法根据定义单线总线只有一根线这一点是重要的即线上的第一个器件能在适当的时间驱动该总线为了做到这一点第一个连接到单线总线上的器件必须具有漏极开路或三态输出DS1820的单线接口I/O引脚是漏极开路的其内部等效电路如图9所示多站multidrop总线由单线总线和多个与之相连的从属器件组成单线总线要求近似等于5k的上拉电阻单线总线的空闲状态是高电平不管任何原因如果执行需要被挂起那么若要重新恢复执行总线必须保持在空闲状态如果不满足这一点且总线保持在低电平时间大于480us那么总线上所有器件均被复位存在脉冲presence pulse使总线主机知道DS1820在总线上并已准备好工作详情见单线信号一节图9 硬件接法2.8.2 处理顺序经过单线接口访问DS1820的协议protocol如下初始化ROM操作命令存贮器操作命令处理/数据2.8.2.1 初始化单线总线上的所有处理均从初始化序列开始初始化序列包括总线主机发出一复位脉冲接着由从属器件送出存在脉冲2.8.2.2 ROM操作命令一旦总线主机检测到从属器件的存在它便可以发出器件ROM操作命令之一所有ROM操作命令均为8 位长这些命令列表如下参见图6的流程图Read ROM(读ROM) [33h]此命令允许总线主机读DS1820的8位产品系列编码唯一的48位序列号以及8 位的CRC 此命令只能在总线上仅有一个DS1820的情况下可以使用如果总线上存在多于一个的从属器件那么当所有从片企图同时发送时将发生数据冲突的现象漏极开路会产生线与的结果Match ROM( 符合 ROM) [55h]符合ROM命令后继以64位的ROM数据序列允许总线主机对多点总线上特定的DS1820寻址只有与64位ROM序列严格相符的DS1820才能对后继的存贮器操作命令作出响应所有与64位ROM序列不符的从片将等待复位脉冲此命令在总线上有单个或多个器件的情况下均可使用Skip ROM(跳过ROM ) [CCh]在单点总线系统中此命令通过允许总线主机不提供64位ROM编码而访问存储器操作来节省时间如果在总线上存在多于一个的从属器件而且在Skip ROM命令之后发出读命令那么由于多个从片同时发送数据会在总线上发生数据冲突漏极开路下拉会产生线与的效果Search ROM( 搜索ROM) [F0h]当系统开始工作时总线主机可能不知道单线总线上的器件个数或者不知道其64位ROM编码搜索ROM命令允许总线主机使用一种消去elimination处理来识别总线上所有从片的64位ROM编码Alarm Search(告警搜索) [ECh]此命令的流程与搜索ROM命令相同但是仅在最近一次温度测量出现告警的情况下DS1820才对此命令作出响应告警的条件定义为温度高于TH或低于TL只要DS1820一上电告警条件就保持在设置状态直到另一次温度测量显示出非告警值或者改变TH或TL的设置使得测量值再一次位于允许的范围之内贮存在EEPROM内的触发器值用于告警ROM搜索举例ROM搜索过程是简单三步过程的重复读一位读核位的补码complement然后写所需的那一位的值总线主机在ROM的每一位上完成这一简单的三步过程在全部过程完成之后总线主机便知道一个器件中ROM的内容器件中其余的数以及它们的ROM编码可以由另外一个过程来识别以下ROM搜索过程的例子假设四个不同的器件连接到同一条单线总线上四个器件的ROM数据如下所示ROM1 00110101ROM2 10101010ROM3 11110101ROM4 00010001搜索过程如下1. 总线主机通过发出复位脉冲开始初始化序列从属器件通过发出同时的存在脉冲作出响应2.然后总线主机在单线总线上发出搜索ROM命令3.总线主机从单线过程中读一位每一器件通过把它们各自ROM数据的第一位的值放到单线总线上来作出响应ROM1和ROM4将把一个0放在单线总线上即把它拉至低电平ROM2和3通过使总线停留在高电平而把1放在单线总线上结果是线上所有器件的逻辑与因此总线主机接收到一个0总线主机读另一位因为搜索ROM数据命令正在执行所以单线总线上所有器件通过把它各自ROM数据第一位的补码放到单线总线上来对这第二个读作出响应ROM1和ROM4把1放在单总线上使之处于高电平ROM2和ROM3把0放在单线上因此它将被拉至低电平对于第一个ROM数据位的补码总线主机观察到的仍是一个0总线主机便可决定在单线总线上有一些第一位为0的器件和一些第一位为1的器件从三步过程的两次读中可获得的数据具有以下的解释00 有器件连接着在此数据位上它们的值发生冲突01有器件连接着在此数据位上它们的值均为010 有器件连接着在此数据位上它们的值均为111没有器件与单线总线相连4.总线主机写一个0在这次搜索过程的其余部分将不选择ROM2和ROM3仅留下连接到单线总线的ROM1和ROM45.总线主机再执行两次读并在一个1位之后接收到一个0位这表示所有还连接在总线上的器件的第二个ROM数据位为06.总线主机接着写一个0使ROM1和ROM4二者继续保持连接7.总线主机执行两次读并接收到两次0数据位这表示连接着的器件的ROM数据的第三位都是1数据位和0数据位8.总线主机写一个0数据位这将不选择ROM1而把ROM4作为唯一仍连接着的器件加以保留9.总线主机读ROM4的ROM数据位的剩余部分而且访问需要的部件这就完成了第一个过程并且唯一地识别出单线总线上的部件10.总线主机通过重复步骤1至7开始一个新的ROM搜索序列11.总线主机写一个1这将不与ROM4发生联系而唯一地与ROM1仍保持着联系12.总线主机对于ROM1读出ROM位的剩余部分而且如果需要的话与内部逻辑通信这就完成了第二个ROM搜索过程在其中ROM中的另一个被找到13.总线主机通过重复步骤1至3开始一次新的ROM搜索14.总线主机写一个1数据位这使得在这一搜索过程的其余部分不选择ROM1和ROM4仅留下ROM2和ROM3与系统相连接15.总线主机执行两个读时间片并接收到两个零16.总线主机写一个0数据位这去掉ROM3仅留下ROM217.总线主机对于ROM2读出ROM数据位的剩余部分而且若有需要便与内部逻辑通信这完成了第三个ROM搜索过程在此过程中找到另一个ROM18.总线主机通过重复步骤13至15开始一次新的ROM搜索19.总线主机写一个1数据位这去掉ROM2仅留下ROM320.总线主机读出ROM3数据位的剩余部分而且若有需要就与内部逻辑通信这样便完成了第4个ROM搜索过程在这过程中找到了另一个ROM注意下述内容在第一次ROM搜索过程中总线主机知道一个单线器件的唯一的ID识别号ROM数据样本取得部件唯一ROM编码的时间为960s+8+36461s=13.16mS因此总线主机每秒钟能够识别75个不同的单线器件2.8.3 I/O信号DS1820要求严格的协定protocols来确保数据的完整性协议由几种单线上信号类别型组成复位脉冲存在脉冲写0写1读0和读1所有这些信号除了存在脉冲之外均由总线主机产生开始与DS1820的任何通信所需的初始化序列和图11所示后继以存在脉冲的复位脉冲表示DS1820已经准备好发送或接收给出正确的ROM命令和存贮器操作命令的数据总线主机发送TX一复位脉冲最短为480s的低电平信号接着总线主机便释放此线并进入接收方式Rx单线总线经过5k的上拉电阻被拉至高电平状态在检测到I/O引脚上的上升沿之后DS1820等待15-60s并且接着发送存在脉冲60-240s的低电平信号2.8.3.1 存贮器操作命令表2和图10的流程图给出下述命令约定的摘要图10 存贮器操作流程图图10 存贮器操作流程图续图10 存贮器操作流程图续图11 初始化过程复位和存在脉冲表2 DS1820命令集指 令说 明约定代码发出约定代码后单总线的操作注温 度 变 换 命 令 温度变换启动温度变换44h读温度忙状态1存 储 器 命 令 读暂存存储器从暂存存储器读字节BEh读9字节数据写暂存存储器写字节至暂存存储器地此2和3处TH 和TL 温度触发器4Eh写数据至地此2和地此3的2个字节复制暂存存储器把暂存存储器复制入非易性存储器仅地此2和地此343h读复制状态2重新调出E 2把贮存在非易失性存储器内的数值重新调入暂存存储器温度触发器E3h读温度忙状态读电源发DS1820电源方式的信号至主机B4h读电源状态注 1.温度变换需要2秒钟在接收到温度变换命令之后如果器件未从V DD 引脚取得电源那么DS1820的I/O 引线必须至少保持2秒的高电平以提供变换过程所需的电源这样在温度变换命令发出之后至少在此期间内单线总线上不允许发生任何其他的动作2.在接收到复制暂存存储器的命令以后如果器件没有从V DD 引脚取得电源那么DS1820的I/O 引脚必须至少维持10ms 的高电平以便提供复制过程中所需的电源这样在复制暂存存储器命令发出之后至少在这一期间之内单线总线上不允许发生任何其他的动作此命令写至DS1820的暂存存储器以地址2开始接着写的两个字节将被保存在暂存存储器地址2和3之间中发出一个复位便可在任何处终止写操作读暂存存储器Read Scratchpad [BEh] 此命令读暂存存储器的内容读开始于字节0并继续经过暂存存储器直至第九个字节字节8CRC 被读出为止如果不是所有位置均可读那么主机可以在任何时候发出一复位以中止读操作复制暂存存储器Copy Scratchpad [48h]此命令把暂存存储器复制入DS1820的E2存储器把温度触发器字节存贮入非易失性存储器如果总线主机在此命令之后发出读时间片那么只要DS1820正忙于把暂存存储器复制入E2它就会在总线上输出0当复制过程完成之后它将反回1如果由寄生电源供电总线主机在发出此命令之后必须能立即强制上拉至少10mS温度变换Convert T[44h]此命令开始温度变换不需要另外的数据温度变换将被执行接着DS1820便保持在空闲状态如果总线主机在此命令之后发出读时间片那么只要DS1820正忙于进行温度变换它将在总线上输出0当温度变换完成时它便返回1如果由寄生电源供电那么总线主机在发出此命令之后必须立即强制上拉至少2秒重新调出E2Recall E2[B8h]此命令把贮存在E2中温度触发器的值重新调至暂存存储器这种重新调出的操作在对DS1820上电时也自动发生因此只要器件一接电暂存存储器内就有有效的数据可供使用在此命令发出之后对于所发出的第一个读数据时间片器件都将输出其忙的标志0=忙1=准备就绪读电源Read Power Supply[B4h]对于在此命令送至DS1820之后所发出的第一读出数据的时间片器件都会给出其电源方式的信号0=寄生电源供电1=外部电源供电2.8.3.1 读/写时间片通过使用时间片time slots来读出和写入DS1820的数据时间片用于处理数据位和指定进行何种操作的命令字读时间片Write Tim Slots当主机把数据线从高逻辑电平拉至低逻辑电平时产生写时间片有两种类型的写时间片写1时间片和写0时间片所有时间片必须有最短为60微秒的持续期在各写周期之间必须有最短为1微秒的恢复时间在I/O线由高电平变为低电平之后DS1820在15s至60s的窗口之间对I/O线采样如果线为高电平写1就发生如果线为低电平便发生写0见图12。
数字温度计实验报告
课程授课教案一、实验目的和要求1.掌握集成运算放大器的工作原理及其应用。
2.掌握温度传感器工作原理及其应用电路。
3. 了解双积分式A/D转换器的工作原理。
4. 熟悉213位A/D转换器MC14433的性能及其引脚功能。
5. 熟悉模拟信号采集和输出数据显示的综合设计与调试方法。
6. 进一步练习较复杂电路系统的综合布线和读图能力。
设计要求如下：1. 设计一个数字式温度计，即用数字显示被测温度。
数字式温度计具体要求为：①测量范围为0～100℃②用4位LED数码管显示。
二、主要仪器和设备1.数字示波器2.数字万用表3.电路元器件：温度传感器 LM35 1片集成运算放大器LM741 1片集成稳压器 MC1403 1片A/D转换器 MC14433 1片七路达林顿晶体管列阵 MC1413 1片BCD七段译码／驱动器 CC4511 1片电阻、电容、电位器若干三、实验内容、原理及步骤1.总体方案设计图1为数字温度计的原理框图。
其工作原理是将被测的温度信号通过传感器转换成随温度变化的电压信号，此电压信号经过放大电路后，通过模数转换器把模拟量转变成数字量，最后将数字量送显示电路，用4位LED数码管显示。
图1 数字温度计原理框图2. 温度传感器及其应用电路温度传感器LM35将温度变化转换为电信号，温度每升高一度，大约输出电压升高10mV。
在25摄氏度时，输出约250mV。
图2（a）、(b)图为LM35测温电路。
（a）基本的测温电路(+2°C to +150°C) （b）全量程的测温电路（−55°C to +150°C）图2（a）、(b)图为LM35测温电路LM35系列封装及引脚参见下图 3。
图 3 LM35系列封装及引脚图3.放大电路放大器使用LM 741普通运放,作为实验用数字温度计，可以满足要求；如果作为长期使用的定型产品，可以选用性能更好、温度漂移更小的OP07等型号的产品，引脚与LM741兼容,可以直接替换使用。
简易数字温度计设计
3 系统理论分析与计算 3.1 DS18B20 的理论分析与计算
DS18B20 通过编程，可以实现最高 12 位的温度存储值，在寄存器中，以补 码的格式存储，如图 1 所示。
2
图 1 DS18B20 温度数据格式 寄存器一共 2 个字节，LSB 是低字节，MSB 是高字节，其中 MSb 是字节的 高位，LSb 是字节的低位。大家可以看出来，二进制数字，每一位代表的温度的 含义，都表示出来了。其中 S 表示的是符号位，低 11 位都是 2 的幂，用来表 示最终的温度。DS18B20 的温度测量范围是从-55 度到+125 度，而温度数据的 表现形式，有正负温度，寄存器中每个数字如同卡尺的刻度一样分布，如图 2 所示。
void ConfigTimer0(unsigned int ms); unsigned char IntToString(unsigned char *str, int dat); extern bit Start18B20(); extern bit Get18B20Temp(int *temp); extern void InitLcd1602(); extern void LcdShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *str); extern void LcdWriteCmd(unsigned char cmd);
6 总结
本系统以单片机 STC89C52 芯片为核心部件，利用 LCD1602、独立按键、蜂 鸣器、DS18B20 并配合 C 语言算法实现了简易数字温度计设计，完成此次设计题 目中的全部基本功能和部分拓展功能。在系统设计过程中，力求硬件线路简单， 充分发挥软件编程方便灵活的特点，来满足系统设计要求。
DMM4050 六位半高精度数字万用表
泰克 DMM4050 和 DMM4040 产品技术资料
DMM4050
主要特点和优点 主要性能指标
6.5 位分辨率 高达 0.0024% 的基本 VDC 准确度 (1 年) 100 mV - 1000 V 电压量程，高达 100 nV 分辨率 100 µA - 10 A 电流量程，高达 100 pA 分辨率 10Ω - 1 GΩ 电阻量程，高达 10 µΩ 分辨率 CAT I 1000 V，CAT II 600 V
泰克 DMM4050 和 DMM4040 万用表的基本 VDC 准确度高 达 0.0024%，分辨率 100 pA 和 10 µΩ，可以完成典型的万用 表测量，保证为当前苛刻的设计提供所需的性能。您还可以使 用 DMM4050/4040 测量频率和周期，执行通断测试和二极管 测试。如果您需要更高的灵活性，DMM4050 还提供了温度测 量功能和电容测量功能。您可以用一台多功能仪器代替温度 计、电容表、计数器、通断测试仪和传统 DMM，节约工作台 空间和成本。
触发
特点
说明
每个触发的样点数 1 － 50,000
触发延迟
0 s - 3600 s; 10 µs 递增
外部触发延迟
<1 ms
外部触发抖动
<500 µs
触发输入
TTL 电平
触发输出
5 V 最大值(开路集电极)
存储器 型号 DMM4050/4040
说明 10,000 项测量, 内部, 通过前面板 USB 端 口连接USB存储器模块(单独提供)时容量 高达 2 GB
三年保修
产品技术资料
TrendPlot 显示画面。
最小值 / 最大值 / 平均值 / 标准偏差统计报告范例。
数字温度计的设计与制作报告(1)
电气与电子信息工程学院单片机课程设计设计题目：数字温度计的设计与制作专业班级：电子信息工程技术2013（1）班学号：201330230108 姓名：刘都君指导教师：李玉平章磊设计时间：2015/06/15～2015/06/27设计地点：K2—407单片机课程设计成绩评定表指导教师签字：李玉平、章磊2015年6 月28 日目录第一部分课程设计任务书 (3)第二部分课程设计 (5)一、整体功能要求 (5)1.1设计要求................................................................................... 错误！未定义书签。
二、整体方案设计 (5)三、设计框图 (5)四、硬件设计 (6)1.工作原理...................................................................................... 错误！未定义书签。
2.STC89C52单片机工作原理....................................................... 错误！未定义书签。
3.电路模块实现.............................................................................. 错误！未定义书签。
五、软件设计与调试 (16)1.程序流程图 (16)2、调试 (17)（1）建立工程和仿真图 (17)（2）keil软件调试结果................................................................ 错误！未定义书签。
（3）proteus软件仿真结果.......................................................... 错误！未定义书签。
数字温度计设计论文
课程设计数字温度计1 设计要求■基本X围-50℃-110℃■精度误差小于0.5℃■LED数码直读显示2 扩展功能■实现语音报数■可以任意设定温度的上下限报警功能数字温度计摘要：随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术,本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计，本温度计属于多功能温度计，可以设置上下报警温度，当温度不在设置X围内时，可以报警。
关键词：单片机，数字控制，温度计，DS18B20，AT89S511 引言随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑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，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。
本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温X围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该设计控制器使用单片机AT89S51，测温传感器使用DS18B20，用3位共阳极LED数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到以上要求。
2总体设计方案2.1数字温度计设计方案论证2.1.1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，感温电路比较麻烦。
2.1.2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，就可以满足设计要求。
从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。
数字温度计的设计与制作实验报告
重庆邮电大学通信与信息工程学院班级GJ011201小组成员徐睿2012210460李易晓2012210057张地根2012210114指导老师邓炳光数字温度计的设计与制作实验报告设计要求1，数字温度计设计与制作：利用之前绘制的“C51学习板”掌握的SCH和PCB图知识，绘制一个基于STC89C51的单片机系统，增加温度采集0~120度，温度显示要求3位整数+1位小数，电路原理图和PCB图2，SCH必须按照规范进行绘制。
3，系统还要求具备电源指示灯，外部使用MINI-USB进行5V供电，在满足要求的情况下，使用的元器件越少越好；温度采集可以用模拟或数字器件、显示可以用LCD或数码管。
4，PCB板要求使用底层走线，元器件在顶层。
5，PCB板上标识自己的学号、姓名。
6，PCB板大小，满足元器件布局的情况下，尽可能减少面积。
7，PCB审查正确后，进行单面板腐蚀的相关操作：热转印、腐蚀、钻孔、裁剪等。
元器件自行购买，然后焊接，调试，编写单片机程序，完成设计报告。
设计步骤一主要原器件的选择控制模块：STC89C52温度采集模块：DS18B20显示模块：8位共阴数码管二原理图的绘制1新建一个工程，在Altium Designer软件中的“File”选项中选择“New→Project→PCB project”，然后保存工程至文件夹中（文件名定义要规范）。
2纸张配置，在Design选项中单击左键，选择Document Options项，然后根据原理图的要求选择合适的配置。
3展开工程管理标签、元器件库。
4填写图纸信息。
（项目名称、图纸名称、版本、序号、作者。
）5元器件绘制。
1）创建元件库;2）.绘制元器件;3）完善元器件属性;6.修改元器件名字;7. 同一个库中增加其他元器件;8.打开原理图库管理标签。
1）元器件放置。
2）元器件摆放、连线。
（按格点对齐。
）3)修改元器件值。
4)完成图纸。
5）生成Bom表。
三PCB图绘制1）封装设计。
简易数字式温度计的方案设计书初稿
摘要随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑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，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。
本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该高精度数字式温度计采用了由DALLAS公司生产的单线数字温度传感器DS18B20，它具有独特的单线总线接口方式。
本毕业论文详细的介绍了单线数字温度传感器DS18B20的测量原理、特性以及在温度测量中的硬件和软件设计，该温度计具有接口简单、精度高、抗干扰能力强、工作稳定可靠等特点。
关键词：DS18B20 温度传感器 STC89C51目录第一章绪论31.1 课题背景及研究意义31.2 国内外的现状31.3 设计的目的41.4 设计实现的目标41.5 数字温度计简介4第一章绪论1.1 课题背景及研究意义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。
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400～1000℃。
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。
1.2 国内外的现状温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。
基于单片机的数字式温度计研究
电流 输 出 型 的 测 温 组 件
，
，
温 度 每升 高
一
摄氏
~
～
：
LCD l 60 2
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度
K
(凯 式 温 度 围在
A／ D
55 C
实 现 功 能 ： 将单 片 机 输 出的数据进行 动 态 显 示
2
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其 所 采集 到 的 数 据 需 经 除 了测 量 温 度 外
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数字温度计设计PPT
3、温度转换命令子程序 温度转换命令子程序主要是发温度转换开始命令，当采用12位分辨率 时转换时间约为750ms，在本程序设计中采用1s显示程序延时法等待 转换的完成。
主程序流程图
初始化
读温度流程图温度
发DS18B20复位命令
转换流程图
发跳过ROM命令 发DS18B20复位命令 调用显示子程序
N
发读取温度命令
开始
N N
温度数据移入显示寄存 器
温度零下? 十位数0？
Y Y N
温度值取补码置“—”标志
置“+”标志 百位数0？
Y
计算小数位温度BCD值 十位数显示符号 百位数不显示 计算整数位温度BCD值 百位数显示数 据（不显示符 号）
结束 结束
2、DS18B20详细引脚功能描述 见下表
3、通信过程 （1）主机拉低单总线至少480us产生复位脉冲； （2）主机释放单总线，进入接收模式，释放时产生上升沿； （3）单总线器件检测到上升沿，延时15-60us； （4）单总线器件通过拉低总线60-240us来产生应答脉冲； （5）主机接受应答信号，对从机ROM进行命令和功能命令操作； 所有 读写时序至少60us，两个独立的时序间至少1us回复时间。
四、系统整体硬件电路
系统软件算法分析
系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，温度转换命令子程序，计算温 度子程序，显示数据刷新子程序等。 1、主程序 、 主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20的测量的当 前温度值。 2、读出温度子程序 、 读出温度子程序的主要功能是读出RAM中的9字节，在读出时需进行CRC校 验，校验有错时不进行温度数据的改写。
数字温度计设计
设计概述
本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读 数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显 示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用， 该设计控制器使用单片机STC89C51，测温传感器使用 DS18B20，用两只4位共阴极LED数码管以串口传送数据, 实现温度显示,能准确达到以上要求。
温度计的种类及其应用
温度计的种类及其应用Zdg喵喵温度是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。
而温度计是判断和测量温度的仪器。
从测温范围来看，在低温区域（<550℃）通常采用膨胀式、电阻式、热电式等接触式温度计；而在高温区域（>550℃）通常采用辐射式非接触温度计。
下面据此介绍各种温度计种类和原理。
一、低温区域1.膨胀式温度计利用气体、液体、固体热胀冷缩的性质测量温度。
(1)气体温度计利用一定质量的气体作为工作物质的温度计。
用气体温度计来体现理想气体温标为标准温标。
用气体温度计所测得的温度和热力学温度相吻合。
气体温度计是在容器里装有氢或氮气（多用氢气或氦气作测温物质，因为氢气和氦气的液化温度很低，接近于绝对零度，故它的测温范围很广），它们的性质可外推到理想气体。
这种温度计有两种类型：定容气体温度计和定压气体温度计。
定容气体温度计是气体的体积保持不变，压强随温度改变。
定压气体温度计是气体的压强保持不变，体积随温度改变。
(2)液体温度计利用作为介质的感温液体随温度变化而体积发生变化与玻璃随温度变化而体积变化之差来测量温度。
温度计所显示的示值即液体体积与玻璃毛细管体积变化的差值。
玻璃液体温度计的结构基本上是由装有感温液(或称测温介质)的感温泡、玻璃毛细管和刻度标尺三部分组成。
感温泡位于温度计的下端，是玻璃液体温度计感温的部分，可容纳绝大部分的感温液，所以也称为贮液泡。
感温泡或直接由玻璃毛细管加工制成(称拉泡)或由焊接一段薄壁玻璃管制成(称接泡)。
感温液是封装在温度计感温泡内的测温介质．具有体膨胀系数大，粘度小．在高温下蒸气压低，化学性能稳定，不变质以及在较宽的温度范围内能保持液态等待点。
常用的有水银．以及甲苯、乙醇和煤油等有机液体。
玻璃毛细管是连接在感温泡上的中心细玻璃管，感温液体随温度的变化在里面移动。
标尺是将分度线直接刻在毛细管表面，同时标尺上标有数字和温度单位符号，用来表明所测温度的高低。
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学校：淄博职业学院班级： P10电气自动化三班姓名：学号：指导教师：摘要随着科技的进步,工业生产逐步向数字智能化发展。
文章设计了一种温度检测电路，信号放大电路，V/F变换电路，计数译码显示电路，门控电路共同组成的数字温度计,以实现对温度测试的数字化与自动化。
温度检测电路主要由并联式稳压器、电桥和差分放大器组成；由U7A、PR6、R12、R13和R45组成的同相比例运算放大器；V/F变换电路主要由U1和其少量外围器件组成的电压频率转换电路；计数器选用CD4553,译码器选用CD4511。
环境温度与我们生活息息相关，温度高了会感觉热，温度低了会感觉冷。
数字温度计通电后，LED数码显示器能准确地显示出由PT100测量的环境温度值。
关键词 : PT100(铂热电阻) LM358(运算放大器) TL431(并联稳压器) LM331(精密电压/频率转换器) CD4553(3位BCD码计数器) CD4060(14级进位二进制计数器) D4511(BCD-7段译码驱动器)AbstractWith the progress of science and technology, industrial production is progressively to digital and intelligent development. This paper designs a temperature detection circuit, a signal amplifying circuit, V / F conversion circuit, a counting decoding display circuit, a gating circuit composed of a digital thermometer, in order to achieve the temperature test of digitization and automation. The temperature detection circuit is mainly composed of a parallel type regulator, bridge and differential amplifier; by U7A, PR6, R12, R13 and R45 composition phase; V / F transform circuit is mainly composed of U1 and a small amount of peripheral device comprising a voltage frequency conversion circuit; counter using CD4553, decoder using CD4511。
Environmental temperature and our lives are closely related, the high temperature will feel the heat, low temperature cold. Digital thermometer after electrifying, display can accurately display the temperature value measured by PT100. Keywords PT100 (platinum thermal resistance)LM358(operationalamplifier) TL431 ( shunt regulator )LM331 ( precision voltage / frequency converter of )CD4553 (3BCD code counter ) CD4060 (14stage binarycounter ) D4511 (BCD-7 segment decoding driver)目录摘要 (2)Abstract (3)一、引言 (5)二、方案比较及论证 (6)2.1 方案选择与比较 (6)2.2 元器件选择 (8)2.2.1 PT100铂热电阻 (8)2.2.2 运算放大器LM3588 (8)2.2.3 并联稳压器TL4318 (8)2.2.4 LM331精密电压/频率转换器 (9)2.2.5 CD4060 14级进位二进制计数器 (9)2.2.6 D4511 BCD-7段译码驱动器 (9)2.2.7 CD4553 3位BCD码计数器 (9)三、“数字温度计”的硬件设计 (10)3.1温度检测电路 (10)3.2信号放大电路 (11)3.3计数译码显示电路 (11)3.4 V/F变换电路 (12)3.5门控电源 (12)3.6 整体电路原理图 (12)4 “数字温度计”硬件安装及调试 (12)4.1装配及调试说明 (13)4.2外部接线 (13)4.3 调试方法 (13)五、整机功能验证与误差分析 (14)5.1 整机功能验证 (15)5.2误差分析 (16)结论 (17)参考文献 (18)附录 (19)一、引言在电子技术中,频率是最基本的参数之一。
随着现代科技的发展，时间及频率计量的意义已日益明显。
例如，在卫星发射、导弹跟踪、飞机导航、潜艇定位、大地测量、天文观测、邮电通讯、广播电视、交通运输、科学研究、生产及生活等各个方面，都需要对时间及频率的计量，也都离不开对时间及频率的计量。
因此,频率的测量就显得尤为重要。
而常用的直接测频方法在实用中有较大的局限性，其测量精度随着被测信号频率的下降而降低，并且对被测信号的计数要产生±1个数字误差。
随着科学技术的发展，单片机因其功能独特和廉价，在全球内得到了广泛应用,在我国的发展也日趋成熟,而且逐渐深入到人们生产生活的各个方面。
随着硬件功能的升级和软件设计的多元化,单片机在电子技术领域中的作用将得到更进一步的提升。
在单片机上实现的频率计,整个系统非常精简,而且具有灵活的现场可更改性。
在不更改硬件电路的基础上,对系统进行各种改进还可以进一步提高系统的性能。
利用单片机进行测频具有高速、精确、可靠、抗干扰性强和现场可编程等优点。
通过V/F转换器进行精密频率电压转换，在这里用LM331完成。
LM331可用作精密频率电压转换器、A/D 转换器、线性频率调制解调、长时间积分器及其他相关器件应用。
CD4511是常用的七段显示译码驱动器CD4553是3位十进制计数器，它采用动态扫描输出方式，通过选通脉冲信号，依次控制3位LED数码管输出。
再通过LED显示出来。
生活出真知，从温度感受电路，感受电学的乐趣！！二、方案比较及论证2.1 方案选择与比较根据任务要求，本方案要进行温度检测电路，信号放大电路，V/F 变换电路，计数译码显示电路，门控电路进行设计制作。
反复查阅资料，经过以下两种方案的选择与比较，最终确立了总体方案。
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，感温电路比较麻烦。
方案一部分电路图：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，就可以满足设计要求。
方案二电路方框图：从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，可单电源使用，价格低廉，性价比高，封装简单。
2.2 元器件选择2.2.1 PT100铂热电阻PT100铂热电阻是一种以铂金(Pt)做成的电阻式温度检测器，其具有稳定性好、测量精度高、输出T-R线性度都好等优点。
2.2.2 运算放大器LM358LM358双运放集成电路，采用8脚双列直插塑料封装，其内部包含两组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，两组运算放大器相互独立，引脚及内部方框图如图7所示，LM358具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用于各种电路中。
2.2.3 并联稳压器TL431TL431是TL、ST公司研制开发的并联型三端稳压基准。
由于其封装简单（型如三极管）、参数优越（高精度、低温漂）、性价比高，近年来在国外已经得到了广泛应用。
2.2.4 LM331 精密电压/频率转换器LM331 是美国NS 公司生产的性能价格比较高的集成芯片，可用作精密频率电压转换器、A/D 转换器、线性频率调制解调、长时间积分器及其他相关器件应用。
LM331采用了新的温度补偿能隙基准电路，在整个工作温度范围内和低到 4.0V 电源电压下都有极高的精度。
LM331 的动态范围宽，可达100dB；线性度好，最大非线性失真小于0.01％，工作频率低到0.1Hz 时尚有较好的线性；变换精度高，数字分辨率可达12 位；外接电路简单，只需接入几个外部元件就可方便构成V/F 或F/V 等变换电路，并且容易保证转换精度。
2.2.5 CD4060 14级进位二进制计数器CD4060 由一振荡器和14 位二进制计数器位组成，组成接通图如图11，引脚图如图12。
振荡器的结构可以是RC 或晶振电路。
CR 为高电平时，计数器清零且振荡器使用无效，所有的计数器位均为主从触发器。
在输入脉冲φ1和φ0的下降沿计数器以二进制进行计数，在时钟脉冲线上使用施密特触发器对时钟上升和下降时间无限制。
2.2.6 D4511 BCD-7段译码驱动器CD4511是常用的七段显示译码驱动器，它的内部除了七段译码电路外，还这有锁存电路和输出驱动器部分，具有输出电流大，最大可达25mA,可直接驱动LED数码管。
CD4511由4个输入端A/B/C/D和7个输出端a~g，它还具有输入BCD码锁存、灯测试和熄灭控制功能，它们分别由锁存端LE、灯测试LT、熄灭控制端BI来控制。
2.2.7 CD4553 3位BCD码计数器CD4553是3位十进制计数器，它只有1组BCD码输出端，要完成3位输出，所有它采用动态扫描输出方式，通过选通脉冲信号，依次控制3位LED数码管输出。
三、“数字温度计”的硬件设计该“数字温度计”的硬件电路可分为: （1）温度检测电路（2）信号放大电路（3）V/F变换电路（4）计数译码显示电路（5）门控电路。
3.1温度检测电路温度检测电路主要由并联式稳压器、电桥和差分放大器组成，由U4构成的并联式稳压电源，为电桥提供高精度4.096V的电压，电桥由R30/R31/R44和PT100组成，RP4用于电路调试，在电路调试过程中通过调节RP4来模拟PT100的温度变化，方便电路调试，电桥输出的差分电压V=4.096*(R PT100/(R30+ R PT100)-R44/(R31+R44))，该信号通过R10和R11送入由U7B组成的差分放大器进行前级放大。