简易数字温度采集系统设计

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基于DS18B20的温度采集显示系统的设计

基于DS18B20的温度采集显示系统的设计

目录1.引言 (1)1.1绪论 (1)1.2课程设计任务书 (1)2.设计方案 (3)3.硬件设计方案 (3)3.1最小系统地设计 (3)3.2LED发光报警电路 (5)3.3DS18B20地简介及在本次设计中地应用 (5)3.3.1 DS18B20地外部结构及管脚排列 (5)3.3.2 DS18B20地工作原理 (6)3.3.3 DS18B20地主要特性 (7)3.3.4 DS18B20地测温流程 (8)3.3.5 DS18B20与单片机地连接 (8)3.4报警温度地设置 (8)3.5数码管显示 (9)3.5.1数码管工作原理 (9)3.5.2数码管显示电路 (10)3.6硬件电路总体设计 (11)4.软件设计方案 (12)4.1主程序介绍 (12)4.1.1主程序流程图 (12)4.1.2主流程地C语言程序 (13)4.2部分子程序 (17)4.2.1 DS18B20复位子程序 (17)4.2.2 写DS18B20命令子程序 (18)4.2.3读温度子程序 (20)4.2.4计算温度子程序 (22)4.2.5显示扫描过程子程序 (23)5.基于DS18B20地温度采集显示系统地调试 (25)6.收获和体会 (27)7.参考文献 (27)1.引言1.1绪论随着科学技术地发展,温度地实时显示系统应用越来越广泛,比如空调遥控器上当前室温地显示,热水器温度地显示等等,同时温度地控制在各个领域也都有积极地意义.采用单片机对温度进行控制不仅具有控制方便、简单、灵活性大等特点,而且还可以大幅度提高被控温度地技术指标.本文介绍了基于DS18B20地温度实时采集与显示系统地设计与实现.设计中选取单片机AT89C51作为系统控制中心,数字温度传感器DS18B20作为单片机外部信号源,实现温度地实时采集.并且用精度较好地数码管作为温度地实时显示模块.利用单片机程序来完成对DS18B20与AT89C51地控制,最终实现温度地实时采集与显示.采用单片机对温度进行控制不仅具有控制方便、简单、灵活性大等特点,而且还可以大幅度提高被控温度地技术指标.1.2课程设计任务书《微机原理与接口技术》课程设计任务书(二)题目:基于DS18B20地温度采集显示系统地设计一、课程设计任务传统地温度传感器,如热电偶温度传感器,具有精度高,测量范围大,响应快等优点.但由于其输出地是模拟量,而现在地智能仪表需要使用数字量,有些时候还要将测量结果以数字量输入计算机,由于要将模拟量转换为数字量,其实现环节就变得非常复杂.硬件上需要模拟开关、恒流源、D/A转换器,放大器等,结构庞大,安装困难,造价昂贵.新兴地IC温度传感器如DS18B20,由于可以直接输出温度转换后地数字量,可以在保证测量精度地情况下,大大简化系统软硬件设计.这种传感器地测温范围有一定限制(大多在-50℃~120℃),多适用于环境温度地测量.DS18B20可以在一根数据线上挂接多个传感器,只需要三根线就可以实现远距离多点温度测量.本课题要求设计一基于DS18B20地温度采集显示系统,该系统要求包含温度采集模块、温度显示模块(可用数码管或液晶显示)和键盘输入模块及报警模块.所设计地系统可以从键盘输入设定温度值,当所采集地温度高于设定温度时,进行报警,同时能实时显示温度值.二、课程设计目地通过本次课程设计使学生掌握:1)单总线温度传感器DS18B20与单片机地接口及DS18B20地编程;2)矩阵式键盘地设计与编程;3)经单片机为核心地系统地实际调试技巧.从而提高学生对微机实时控制系统地设计和调试能力.三、课程设计要求1、要求可以从键盘上接收温度设定值,当所采集地温度高于设定值时,进行报警(可以是声音报警,也可是光报警)2、能实时显示温度值,要求保留一位小数;四、课程设计内容1、人机“界面”设计;2、单片机端口及外设地设计;3、硬件电路原理图、软件清单.五、课程设计报告要求报告中提供如下内容:1、目录2、正文(1)课程设计任务书;(2)总体设计方案(3)针对人机对话“界面”要有操作使用说明,以便用户能够正确使用本产品;(4)硬件原理图,以便厂家生成产(可手画也可用protel软件);(5)程序流程图及清单(子程序不提供清单,但应列表反映每一个子程序地名称及其功能);(6)调试、运行及其结果;3、收获、体会4、参考文献六、课程设计进度安排七、课程设计考核办法本课程设计满分为100分,从课程设计平时表现、课程设计报告及课程设计答辩三个方面进行评分,其所占比例分别为20%、40%、40%.2.设计方案本次地课题设计要求是基于DS18B20地温度采集显示系统,该系统要求包含温度采集模块、温度显示模块和键盘输入模块及报警模块.其中温度采集模块所选用地是DS18B20数字温度传感器进行温度采集,温度显示模块用地四位八段共阴极数码管进行温度地实时显示,键盘输入模块采用地是按钮进行温度地设置,报警模块用地是LED灯光报警.具体方案见图2-1.图2-1 总体设计方案3.硬件设计方案3.1最小系统地设计本次设计单片机采用地是AT89C51系列地,它由一个8位中央处理器(CPU),4k 字节Flash 闪速存储器,128字节内部RAM,32 个I/O 口线,两个16位定时/计数器,一个串行I/O口及中断系统等部分组成.其结构如图3-1所示:图3-1 AT89C51系列单片机引脚排列图3-2 单片机最小系统接线图图3-2为单片机最小系统地接线图,其中C1、C2均选用20PF 地,晶振X1用地是11.0592MHZXTAL1XTAL2 RST EA地.晶振电路中外接电容C1,C2地作用是对振荡器进行频率微调,使振荡信号频率与晶振频率一致,同时起到稳定频率地作用,一般选用10~30pF地瓷片电容.并且电容离晶振越近越好,晶振离单片机越近越好.晶振地取值范围一般为0~24MHz,常用地晶振频率有6MHz、12 MHz、11.0592 MHz、24 MHz 等.晶振地振荡频率直接影响单片机地处理速度,频率越大处理速度越快.图3-2中C3,R1及按键构成了最小系统中地复位电路,本次设计选择地是手动按钮复位,手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平.一般采用地办法是在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮.当人为按下按钮时,则Vcc地+5V电平就会直接加到RST端.由于人地动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒,所以,完全能够满足复位地时间要求.在单片机最小系统中还要将EA地非接高电平,如图3-2也有体现出来.3.2 LED发光报警电路P1.7图3-3 LED发光报警电路图3-3为LED报警电路地接法,其中一根线接单片机地8号P1.7口,另外一根接地.当温度超过预设温度值时LED灯被接通发光报警.3.3 DS18B20地简介及在本次设计中地应用3.3.1 DS18B20地外部结构及管脚排列DS18B20地管脚排列如图3-4所示:DS18B20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)图3-4 DS18B20地引脚排列及封装3.3.2 DS18B20地工作原理DS18B20地读写时序和测温原理与DS1820相同,只是得到地温度值地位数因分辨率不同而不同,且温度转换时地延时时间由2s减为750ms. DS18B20测温原理如图3-5所示.图中低温度系数晶振地振荡频率受温度影响很小,用于产生固定频率地脉冲信号送给计数器1.高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变,所产生地信号作为计数器2地脉冲输入.计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应地一个基数值.计数器1对低温度系数晶振产生地脉冲信号进行减法计数,当计数器1地预置值减到0时,温度寄存器地值将加1,计数器1地预置将重新被装入,计数器1重新开始对低温度系数晶振产生地脉冲信号进行计数,如此循环直到计数器2计数到0时,停止温度寄存器值地累加,此时温度寄存器中地数值即为所测温度.图中地斜率累加器用于补偿和修正测温过程中地非线性,其输出用于修正计数器1地预置值.图3-5 DS18B20测温原理图3.3.3 DS18B20地主要特性(1)适应电压范围更宽,电压范围:3.0~5.5V,在寄生电源方式下可由数据线供电;(2)独特地单线接口方式,DS18B20在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地双向通讯;(3)DS18B20支持多点组网功能,多个DS18B20可以并联在唯一地三线上,实现组网多点测温;(4)DS18B20在使用中不需要任何外围元件,全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管地集成电路内;(5)温范围-55℃~+125℃,在-10~+85℃时精度为±0.5℃;(6)可编程地分辨率为9~12位,对应地可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃,可实现高精度测温;(7)在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字,12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字,速度更快;(8)测量结果直接输出数字温度信号,以"一线总线"串行传送给CPU,同时可传送CRC校验码,具有极强地抗干扰纠错能力;(9)负压特性:电源极性接反时,芯片不会因发热而烧毁,但不能正常工作.3.3.4 DS18B20地测温流程图3-6 DS18B20地测温流程图3.3.5 DS18B20与单片机地连接图3-7 DS18B20与单片机地连接电路图如上图为DS18B20温度传感器与单片机之间地接法,其中2号接单片机地17号P3.7接口.DS18B20通过P3.7口将采集到地温度实时送入单片机中.3.4 报警温度地设置P2.5 P2.6 P2.7P3.7图3-8 报警温度地设置电路图3-8为报警温度地设置电路,其中K1,K2,K3分别接到单片机地P2.5,P2.6,P2.7口.其中K1用于报警温度设定开关,K2用于报警温度地设置时候地加温度(每次加一),K3用于报警温度地设置时地减温度(每次减一).实现了报警温度地手动设置.3.5 数码管显示3.5.1数码管工作原理图3-9 数码管地引脚排列及结构图3-9为数码管地外形及引脚排列和两种接法(共阴极和共阳极)地结构图.共阳极数码管地8个发光二极管地阳极(二极管正端)连接在一起.通常,公共阳极接高电平(一般接电源),其它管脚接段驱动电路输出端.当某段驱动电路地输出端为低电平时,则该端所连接地字段导通并点亮.根据发光字段地不同组合可显示出各种数字或字符.此时,要求段驱动电路能吸收额定地段导通电流,还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应地限流电阻.共阴极数码管地8个发光二极管地阴极(二极管负端)连接在一起.通常,公共阴极接低电平(一般接地),其它管脚接段驱动电路输出端.当某段驱动电路地输出端为高电平时,则该端所连接地字段导通并点亮,根据发光字段地不同组合可显示出各种数字或字符.此时,要求段驱动电路能提供额定地段导通电流,还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应地限流电阻.要使数码管显示出相应地数字或字符,必须使段数据口输出相应地字形编码.字型码各位定义为:数据线D0与a字段对应,D1与b字段对应……,依此类推.如使用共阳极数码管,数据为0表示对应字段亮,数据为1表示对应字段暗;如使用共阴极数码管,数据为0表示对应字段暗,数据为1表示对应字段亮.如要显示“0”,共阳极数码管地字型编码应为:11000000B(即C0H);共阴极数码管地字型编码应为:00111111B(即3FH).依此类推,可求得数码管字形编码如表3-5所示.表3-5数码管字符表显示地具体实施是通过编程将需要显示地字型码存放在程序存储器地固定区域中,构成显示字型码表.当要显示某字符时,通过查表指令获取该字符所对应地字型码.3.5.2数码管显示电路图3-10 四位八段数码管动态显示电路图3-10为本次设计所用到地四位八段数码管动态显示,其中段选接到单片机地P0口,位选接到单片机地P2口地低四位.其中P0口也接地有上拉电阻,图中未标示出来,会在下面地总体电路中标示出来.采用地是动态显示方式.3.6 硬件电路总体设计图3-11为本次设计地硬件总体设计图,其中利用K1,K2,K3处进行报警温度地设置,然后有DS18B20进行实时温度采集,并在数码管上同步显示,若采集到地温度达到或者超过预设地报警温度,则LED 灯会发光报警,若低于该报警温度,则不会报警.P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 P2.0 P2.1P2.2 P2.3图3-11 硬件电路总体设计图4.软件设计方案4.1主程序介绍4.1.1主程序流程图本次设计首先对程序进行初始化,然后打开报警温度设定开关,对报警温度进行设定,确认设定值后,DS18B20温度传感器进行温度采集并送入单片机中,单片机将传感器所检测到地温度同步显示在数码管上,并且与设置地报警温度进行比较,若达到或者超过报警温度时,LED灯发光报警,如果没有达到,则继续进行温度采集.图4-1主程序流程图4.1.2主流程地C语言程序main (){ALERT=0。

温度采集电子系统设计报告

温度采集电子系统设计报告

温度采集电子系统设计报告1. 简介本报告介绍了一个温度采集电子系统的设计。

该系统可以实时采集环境温度,并将数据传输到计算机进行处理和显示。

本报告将详细介绍系统的硬件设计和软件实现。

2. 硬件设计2.1 传感器选择为了实时采集温度数据,我们选择了一款精度高、响应快的温度传感器。

该传感器具有数字输出和I2C接口,能够方便地与单片机进行通信。

2.2 单片机选择我们选用了一款功能强大的单片机作为系统的主控芯片。

该单片机具有丰富的外设接口和强大的计算能力,能够满足系统的需求。

同时,该单片机还有丰富的开发资源和社区支持,使得开发过程更加便捷。

2.3 电路设计系统的电路设计主要包括传感器和单片机之间的连接电路和稳压电路。

传感器与单片机的连接采用了I2C接口,通过外部电阻进行电平转换和保护。

稳压电路采用了线性稳压芯片,确保供电电压的稳定性。

3. 软件实现3.1 硬件驱动为了与传感器进行通信,我们编写了相应的硬件驱动程序。

该驱动程序通过配置单片机的I2C接口,实现了与传感器的数据交换和控制。

3.2 数据采集与处理在软件实现中,我们使用了单片机的定时器和ADC模块来定期采集温度数据。

通过ADC转换,我们可以将模拟温度信号转换成数字信号。

随后,我们对这些数据进行滤波和校准,以获取准确的温度值。

3.3 数据传输与显示为了将采集到的温度数据传输到计算机,我们使用了串口通信。

通过配置单片机的UART模块和计算机的串口接口,我们可以实现数据的传输。

在计算机端,我们编写了相应的数据接收和显示程序,实现了温度数据的实时显示。

4. 实验结果与分析经过实验测试,系统能够准确、稳定地采集温度数据,并进行实时显示。

通过与其他温度计的比较,我们发现系统的测量误差在可接受范围内。

系统的响应速度也非常快,能够在短时间内实时更新温度数据。

5. 总结通过设计和实现温度采集电子系统,我们成功地实现了温度数据的实时采集和显示。

该系统具有稳定性高、响应速度快的特点,可以满足实际应用的需求。

温度检测系统设计报告模板

温度检测系统设计报告模板

温度检测系统设计报告模板1. 引言温度检测是现代社会中广泛应用于各个领域的一项重要技术。

不论是工业生产中的温控系统,还是医疗领域中的体温监测,都需要可靠准确的温度检测系统来提供数据支持。

本报告旨在介绍一种基于传感器技术的温度检测系统的设计方案。

2. 系统设计2.1 系统概述本温度检测系统主要由以下几个部分组成:- 传感器模块- 数据采集模块- 数据处理模块- 数据显示模块2.2 传感器模块传感器模块是温度检测系统的核心部分,用于实时感知周围的温度信息。

常见的温度传感器有热电偶、热敏电阻和半导体温度传感器等。

在本设计方案中,我们选择了半导体温度传感器作为主要传感器。

2.3 数据采集模块数据采集模块用于将传感器模块采集到的温度数据进行模拟转数字(A/D)转换,并将其转化为计算机可读的数据传输格式,如数字信号或模拟信号。

常用的数据采集芯片有MAX31855 和ADS1115 等。

2.4 数据处理模块数据处理模块接收从数据采集模块传输过来的温度数据,并进行必要的数据处理和分析。

其中包括常见的数据滤波、校准和温度单位转换等操作。

此外,如果需要实现更复杂的功能,如报警、数据存储等,也可在该模块进行相应的逻辑设计。

2.5 数据显示模块数据显示模块将处理后的温度数据以直观的方式进行展示,供用户实时监测和观察。

常见的数据显示方式包括数码管、液晶屏、计算机图形界面等。

3. 系统实现3.1 硬件实现在硬件实现方面,我们选用了Arduino 控制板作为主控制器,并通过相关传感器模块和数据采集模块与之连接。

具体连接方式可参考相关文档和示例。

3.2 软件实现在软件实现方面,我们采用了Arduino 的开发环境进行程序编写和上传。

具体程序设计涉及到传感器的读取和校准、数据传输和处理,以及数据显示等方面。

4. 系统测试为了验证系统的性能和准确性,我们进行了一系列的系统测试。

首先对传感器模块进行了静态和动态的温度测试,并与标准温度计进行了对比。

基于Pt100_热电阻的简易温度测量系统毕业设计论文1 精品

基于Pt100_热电阻的简易温度测量系统毕业设计论文1 精品

基于PT100热电阻的简易温度测量仪摘要:本文首先简要介绍了铂电阻PT100的特性以及测温的方法,在此基础上阐述了基于PT100的温度测量系统设计。

在本设计中,是以铂电阻PT100作为温度传感器,采用恒流测温的方法,通过单片机进行控制,用放大器、A/D转换器进行温度信号的采集。

通过对电路的设计,减小了测量电路及PT100自身的误差,使温控精度在0℃~100℃范围内达到±0.1℃。

本文采用STC89C52RC单片机,TLC2543 A/D转换器,AD620放大器,铂电阻PT100及液晶系统,编写了相应的软件程序,使其实现温度及温度曲线的实时显示。

该系统的特点是:使用简便;测量精确、稳定、可靠;测量范围大;使用对象广。

关键词:PT100 单片机温度测量 AD620 TL431AbstractThis article briefly describes the characteristics of PT100 platinum resistance and temperature measurement method, on the basis it describes the design of temperature measurement system based on PT100. In this design, it is use a PT100 platinum resistance as temperature sensor, in order to acquisition the temperature signal, it use of constant-current temperature measurement method and use single-chip control, Amplifier, A / D converter. It can still improve the perform used two-wire temperature circuit and reduce the measurement eror. The temperature precision is reached ±0.1℃ between 0℃~100℃.The system contains SCM(STC89C52), analog to digital convert department (TLC2543), AD620 amplifier, PT100 platinum, LCD12864, write the corresponding software program to achieve real-time temperature display. The system is simple , accurate , stable and wide range. Keywords:PT100 MCU Temperature Measures AD620 TL431目录前言 (4)第一章方案设计与论证 (6)1.1 传感器的选择 (6)1.2 方案论证 (7)1.3 系统的工作原理 (8)1.4 系统框图 (9)第二章硬件设计 (9)2.1 PT100传感器特性和测温原理 (9)2.2 硬件框图以及简要原理概述 (11)2.3 恒流源模块测温模块设计方案 (11)2.4 信号放大模块 (12)2.5 A/D转换模块 (15)2.6 单片机控制电路 (18)2.7 显示模块 (19)第三章软件设计 (19)3.1系统总流程的设计 (19)3.2 主函数的设计 (20)3.3 温度转换流程图的设计 (21)3.4 显示流程图 (21)3.5 按键流程的设计 (22)第四章数据处理与性能分析 (23)4.1采集的数据及数据处理 (23)4.2 性能测试分析 (23)第五章结论与心得 (24)1 结论 (24)2 心得 (24)附录1 原理图 (25)附录2 元器件清单 (26)附录3 程序清单 (27)前言随着科技的发展和“信息时代”的到来,作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步,其应用领域越来越广泛,对其要求越来越高,需求越来越迫切。

基于ZigBee的温湿度采集系统设计

基于ZigBee的温湿度采集系统设计

基于ZigBee的温湿度采集系统设计近年来,随着无线通信网络技术的飞速发展,人们不需要花费高成本和进行复杂的布线,就能实现系统组网和数据通信。

而ZigBee无线传感器网络因其低功率、低成本的特性,受到了科学爱好者和人们的广泛的关注。

它作为ZigBee 技术和传感器技术相结合的产物,能组建ZigBee无线传感器网络,实现点与点之间的通信。

本设计采用符合ZigBee标准的CC2530作为传感器节点的数据采集和处理单元,并采用了温湿度复合传感器芯片DHT11进行温湿度进行数据采集。

在IAR开发环境下进行传感器节点程序的编写,实现无线传感器网络对温湿度信号的采集,并实现传感器节点之间的数据传输功能。

标签:ZigBee DHT11 CC2530 无线传感网络温湿度数据采集一、温湿度采集系统的总体设计协调器上电后,能够建立ZigBee无线网络,接着终端节点能查找并自动加入该ZigBee无线网络中,这时就建立起了协调器和终端节点的通信。

终端节点能够定时的采集温湿度数据,并将其通过网络发送给协调器,协调器收到温湿度数据后,通过RS232通信串口传输上到PC机。

系统设计原理图如图3-1:图1-1 系统设计原理图1.无线传感器网络节点设计针对ZigBee无线传感器网络的功能和组成,将传感器节点大致分成如下几个部分:采集单元、处理单元、通讯单元、电源单元。

无线传感器网络节点的模块如图1-2:图1-2 无线传感器网络节点的模块2.系统设计的主要任务2.1硬件平台的搭建:基于符合ZigBee标准的CC2530和温湿度传感器DHT11相结合,实现系统对温湿度的采集、存储和收集功能,并通过RS232与PC机相联,把收集到的温湿度数据传输到PC机中进行分析处理。

2.2软件平台的搭建:在IAR开发环境下进行传感器节点程序的编写和编译,实现无线传感器网络对温湿度数据的采集,还能实现传感器节点之间的数据传输功能。

二、温湿度采集系统的硬件设计1.系统采集单元设计鉴于本实验测量环境的特殊要求,需要对温湿度高精确度的测量和长期的保持工作。

数字温度计的设计与制作实验报告

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。

基于LabVIEW的实时温度采集系统设计

基于LabVIEW的实时温度采集系统设计

基于LabVIEW的实时温度采集系统设计1. 概述实时温度采集系统是一种用于实时监测和记录环境温度变化的设备,可以广泛应用于工业自动化、实验室监测等领域。

本文将介绍一种基于LabVIEW的实时温度采集系统设计方案。

2. 硬件设计2.1 传感器选择在实时温度采集系统中,传感器的选择十分重要。

常用的温度传感器有热电偶和热敏电阻。

在本系统中,我们选择了DS18B20温度传感器,这是一种数字温度传感器,具有精确度高、精度稳定等特点,适合于实时温度采集系统的应用。

2.2 数据采集模块数据采集模块负责将传感器采集到的模拟信号转换为数字信号,并通过接口与上位机进行通信。

在本系统中,我们选择了Arduino Uno 作为数据采集模块,它不仅具有良好的性能和稳定性,而且可以通过串口通信与LabVIEW进行数据交互。

2.3 信号调理电路温度传感器输出的模拟信号需要经过信号调理电路进行放大和滤波处理,以提高系统的稳定性和准确性。

常用的信号调理电路包括放大电路、滤波电路等。

2.4 数据通信模块数据通信模块负责将采集到的温度数据通过网络或串口等方式实时传输给上位机。

在本系统中,我们选择了以太网模块ENC28J60与LabVIEW进行数据通信。

3. 软件设计3.1 LabVIEW界面设计LabVIEW是一种图形化编程环境,可以通过拖拽元件来组装控制面板和数据处理模块。

在本系统中,我们通过LabVIEW来实现人机交互、数据实时显示和数据存储等功能。

3.2 数据处理及算法设计在实时温度采集系统中,数据处理和算法设计是十分重要的部分。

根据采集到的温度数据,我们可以进行实时的数据处理、异常检测和报警等操作。

通过结合LabVIEW的图形化编程特点,我们可以方便地设计和调试各种数据处理算法。

4. 系统实施与测试根据以上的硬件和软件设计方案,我们可以开始进行系统的实施和测试工作。

首先,按照硬件设计要求进行电路的搭建和连接,然后进行LabVIEW程序的开发和调试。

51单片机数字温度计的设计与实现

51单片机数字温度计的设计与实现

51单片机数字温度计的设计与实现温度计是一种广泛使用的电子测量仪器,它能够通过感知温度的变化来提供精准的温度数值。

本文将介绍如何使用51单片机设计并实现一款数字温度计。

一、硬件设计1. 采集温度传感器温度传感器是用来感知环境温度的关键器件。

常见的温度传感器有DS18B20、LM35等。

在本次设计中,我们选择DS18B20温度传感器。

通过电路连接将温度传感器与51单片机相连,使51单片机能够读取温度传感器的数值。

2. 单片机选型与连接选择适合的51单片机型号,并根据其引脚功能图对单片机进行合理的引脚连接。

确保温度传感器与单片机之间的数据传输通畅,同时保证电源和地线的正确连接。

3. 显示模块选型与连接选择合适的数字显示模块,如数码管、液晶显示屏等。

将显示模块与51单片机相连,使温度数值能够通过显示模块展示出来。

4. 电源供应为电路提供稳定的电源,保证整个系统的正常运行。

选择合适的电源模块,并根据其规格连接电路。

二、软件设计1. 温度传感器读取程序编写程序代码,使用单片机GPIO口将温度传感器与单片机连接,并通过相应的通信协议读取温度数值。

例如,DS18B20采用一线制通信协议,需要使用单总线协议来读取温度数值。

2. 数字显示模块驱动程序编写程序代码,通过单片机的GPIO口控制数字显示模块的数码管或液晶显示屏进行温度数值显示。

根据显示模块的规格,编写合适的驱动程序。

3. 温度转换算法将温度传感器读取到的模拟数值转换为实际温度数值。

以DS18B20为例,它输出的温度数值是一个16位带符号的数,需要进行相应的转换操作才能得到实际的温度数值。

4. 系统控制程序整合以上各部分代码,编写系统控制程序。

该程序通过循环读取温度数值并进行数据处理,然后将处理后的数据送到数字显示模块进行实时显示。

三、实现步骤1. 硬件连接按照前文所述的硬件设计,将温度传感器、51单片机和数字显示模块进行正确的连接。

确保连接无误,并进行必要的电源接入。

单片机数字温度计课程设计报告

单片机数字温度计课程设计报告

单片机数字温度计课程设计报告1.引言2.课程目标3.教学内容4.教学方法5.教学评价6.结论7.参考文献引言:数字温度计是现代生活中常用的一种温度测量工具。

对于学生来说,了解数字温度计的使用原理和正确使用方法是非常必要的。

因此,本课程设计旨在帮助学生掌握数字温度计的基本知识和技能,提高其实际应用能力。

课程目标:1.了解数字温度计的基本原理和结构。

2.掌握数字温度计的使用方法。

3.能够正确进行数字温度计的校准和维护。

4.能够应用数字温度计进行实际温度测量。

教学内容:1.数字温度计的基本原理和结构。

2.数字温度计的使用方法。

3.数字温度计的校准和维护。

4.数字温度计的实际应用。

教学方法:本课程采用讲授、实验和讨论相结合的教学方法。

通过讲解数字温度计的基本原理和结构,让学生了解数字温度计的工作原理;通过实验操作,让学生掌握数字温度计的使用方法和校准方法;通过讨论,让学生了解数字温度计的实际应用场景。

教学评价:本课程的教学评价主要采用考试和实验报告相结合的方式。

考试主要考查学生对数字温度计的理论知识掌握情况;实验报告主要考查学生对数字温度计的实际应用能力和实验操作能力。

结论:通过本课程的研究,学生能够掌握数字温度计的基本知识和技能,提高其实际应用能力,为其未来的研究和工作打下坚实的基础。

参考文献:1.《数字温度计使用手册》2.《数字温度计原理与应用》3.《温度测量技术与应用》1.设计任务1.1 设计目的本设计旨在实现一个温度监测系统,能够实时监测环境温度,并在温度超出预设范围时发出报警信号,同时在液晶显示屏上显示当前温度。

1.2 设计指标本设计的主要指标包括:温度监测精度、报警准确性、系统响应速度、硬件成本、软件复杂度等。

1.3 设计要求本设计要求系统稳定可靠,操作简便,能够满足实际应用需求。

2.设计思路与总体框图本系统采用单片机作为主控芯片,通过温度传感器采集环境温度,并将数据传输到单片机进行处理。

同时,液晶显示屏用于显示当前温度,按键用于对系统进行设置和调整。

基于STM32的温度采集系统设计

基于STM32的温度采集系统设计

基于 STM32的温度采集系统设计摘要:本文利用STM32的一种微型处理器来当主控的CPU,通过使用一个独立的数据采集模块采集数据,在这个基础上实现了智能化的温度数据采取、然后还有传输、处理和显示等功能。

并商讨了该怎么提高系统的速度、性能和拓展性。

数据采集是获取信号对象信息的过程。

关键词:嵌入式系统;ARM;DS18B20温度传感器;STM32;温度采集;数据的处理一、引言当今社会,随着社会的不断发展,科学技术的不断进步,测温仪器在各个领域的广泛应用,智能化服务已成为这个时代温控系统发展的重要趋势。

温度控制在生活中还有在工业领域中涉及的非常多,像室内、供暖机构、天气预告等这些场所的温度控制。

像之前传统的温度控制都是手动的,操作起来很麻烦。

本文系统设计目的,首先它得是实现一种精准度高的系统来采集的温度控制系统,其应用必须得以普及,功能强大。

二、整体系统设计(一)系统方案设计第一个方案:需要使用模拟分立的元件,例如电容、电感、晶体管等非线性元件,观察采集的温度和显示的具体效果,这个方案的设计十分的好理解,特别简单,并且它的操作也不是特别的难,还有个好处,就是它的价格是非常合适的。

缺点就是如果用分立的元件,会造成它的分散性特别的大,对集成数字化是十分不好,而且最后测量之后,会存在很大的误差的,所以这个方案的可行性不太好,尽量不用。

第二个方案:选用PC机作为本次设计的主控机。

利用温度传感器来选用温度的信号,通过信号放大器之后,再送到A/D转换芯片中,然后再一次的经过拥有单片机的检测系统来进行下一步的解析和处理,然后再利用通信线路到PC机的上面,在PC的上面也可以通过对温度信号来进行很多的解析和处理的方式,所以这个方案简单来说还是不错的。

(二)系统工作原理通过了解设计需求方面确定了系统的总体方案,这个整体的系统其实是根据使用单片机、温度的传感器、显示屏的模块、报警器还有按键等五个部分来组成的。

使用者最开始得先将这个温度的报警的值输入到程序里,也就是温度的上下限。

数字温度计的设计

数字温度计的设计

编号####################毕业论文题目数字温度计的设计学生姓@@@@@@名学@@@@@@@@号系电子工程系部专应用电子技术业班@@@@@@@@@级指导教@@@@@@@@师顾问教师二〇〇九年六月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、科研等各个领域,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,从硬件和软件两方面介绍了51单片机温度控制系统的设计, 对硬件原理图和程序框图作了简洁的描述。

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,该设计的控制器使用单片机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。

关键词:单片机,数字控制,温度计,DS18B20,AT89S51With the era of progress and development, SCM technology has become popular we live, work, research, in all fields, has become a relatively mature technology. This paper will introduce a single-chip microcomputer-based control of the digital thermometer, from both hardware and software on SCM AT89S51 temperature control system design, hardware and procedures schematic diagram of a concise description. The design presented by the digital thermometer with the traditional thermometer, compared to the reading convenience, a wide range of temperature measurement, accurate temperature measurement, digital output temperature revealed that the use of SCM AT89S51 controller design, the use of temperature sensors DS18B20, with a total of three anode to the LED digital serial transmission of data, temperature, can accurately achieve the above requirements.Key words: microcontroller, digital control, thermometer, DS18B20, AT89S51目录目录摘要 (I)ABSTRACT .................................................................................................................................... I I 第一章引言 .. (1)1.1研究背景 (1)1.2温度采集器的发展现状 (1)1.3研究的基本内容 (2)1.4研究中拟解决的主要问题 (2)第二章系统硬件设计 (3)2.1数字温度计电路设计总体设计 (3)2.2主控制器模块 (4)2.3测温模块 (5)2.3.1温度传感器DS18B20内部结构 (5)2.3.2温度传感器DS18B20引脚排列 (9)2.3.3温度传感器DS18B20的使用方法 (9)2.3.4 DS18B20与单片机的接口电路 (10)2.4显示模块 (10)第三章系统软件设计 (11)3.1温度传感器DS18B20时序 (11)3.1.1复位时序 (11)3.1.2读时序 (11)3.1.3 DS18B20的写时序 (11)3.2应用软件设计流程图 (12)3.2.1主程序流程图 (12)3.2.2读出温度子程序流程图 (13)3.2.3温度转换命令子程序流程图 (13)3.2.4计算温度子程序流程图 (14)3.2.5显示数据刷新子程序流程图 (15)3.3系统主要程序 (15)3.3.1系统初始化程序 (15)3.3.2系统主程序 (16)3.3.3复位DS18B20程序 (16)3.3.4读DS18B20程序 (17)3.3.5写DS18B20程序 (17)第四章系统的焊接与调试 (19)第五章总结 (20)致谢 (21)参考文献 (22)附录 (23)第一章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字单片机技术入手,一切向着数字化控制,智能化控制方向发展。

数字温度计的设计与制作-

数字温度计的设计与制作-

数字温度计的设计与制作【摘要】随着国民经济的发展,人们需要对各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中温度进行检测和控制。

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。

在日常生活以及工业生产过程中,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榨油相当大的比例。

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-55~125 ºC,最高分辨率可达0.0625 ºC。

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℃-~+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】温度测量 DSI8B20 AT89C51目录一、绪论 (6)(一)课题背景及意义 (6)(二)课题的研究与开发目的 (6)(三)本文的主要工作 (6)二、开发工具介绍 (6)(一) Proteus (6)(二) Keil (7)三、系统概述 (7)(一)方案一 (7)(二)方案二 (8)(三)系统设计原理 (8)(四) 系统组成 (8)(五) DS18B20温度传感器与单片机的借口电路 (9)四、系统软件设计 (10)(一)主程序设计 (10)(二)DS18B20初始化 (11)(三)数据测试 (12)(四)仿真结果 (12)五、结束部分 (15)(一)结语 (15)(二)致谢 (16)参考文献 (17)数字温度计的设计与制作一、绪论(一)课题背景及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。

多路温度采集系统设计

多路温度采集系统设计

目录1综述 (1)2数字式多路温度采集系统硬件电路设计 (2)2.1温度采集电路设计 (2)2.1.1 DS18B20简介 (2)2.1.2温度采集电路结构 (5)2.2单片机控制电路设计 (6)2.2.1单片机芯片选择 (6)2.2.2 AT89C51单片机工作基本电路设计 (6)2.3输入控制电路设计 (7)2.4显示电路设计 (8)2.4.1 LED数码显示管静态显示工作原理 (8)2.4.2显示电路结构 (9)2.4.3显示电路工作过程 (9)2.5报警控制电路设计 (9)2.5.1报警控制电路结构 (10)2.5.2报警控制电路工作过程 (10)2.6电源电路设计 (10)2.7数字式多路温度采集系统元件清单 (11)2.8数字式多路温度采集系统电路图 (11)3数字式多路温度采集系统程序设计 (12)3.1主程序设计 (12)3.2子程序设计 (12)3.2.1 DS18B20的通信协议 (12)3.2.2子程序 (13)3.3数字式多路温度采集系统控制源程序 (16)4系统调试及性能分析 (17)4.1系统调试 (17)4.2系统性能分析 (17)5结束语 (18)参考文献 (19)致谢 (20)附录 (21)附录(1)数字式多路温度采集系统元件清单 (21)附录(2)数字式多路温度采集系统原理图 (22)附录(3)数字式多路温度采集系统印刷电路板图 (23)附录(4)数字式多路温度采集系统控制源程序 (24)摘要数字式多路温度采集系统由主控制器、温度采集电路、温度显示电路、报警控制电路及键盘输入控制电路组成。

它利用单片机AT89C51做控制及数据处理器、智能温度传感器DS18B20做温度检测器、LED数码显示管做温度显示输出设备。

硬件电路比较简单,成本较低,测温范围大,测量精度高,读数显示直观,使用方便。

关键词:数字;温度;传感器;单片机;控制Abstractthe digital multi-channel temperature gathering system by the master control regulator, the temperature gathering electric circuit, the temperature display circuit, reports to the police the control circuit and the keyboard entry control circuit is composed .It makes the control and the data processor, intelligent temperature sensor DS18B20 using monolithic integrated circuitAT89C51 makes the temperature detector, the LED numerical code display tube makes the temperature demonstration output unit. The hardware electric circuit quite is simple, the cost is low, the temperature measurement scope is big, and the measuring accuracy is high, reading demonstration is direct-viewing, easy to operate.Key words: numeral; temperature; sensor; monolithic integrated circuit; control1综述温度是一种最基本的环境参数,人们的生活与环境温度息息相关,因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。

温度自动采集及显示器设计的硬件连接图和程序流程图

温度自动采集及显示器设计的硬件连接图和程序流程图
指向显示缓冲区地址取出百位数利用表格计算led7段码并存结果取出十位数利用表格计算led7段码并存结果取出个位数利用表格计算led7段码并存结果将所有结果输出显示等待ad转换完毕数据处理部分对数据进行标度变换将百位数据送显示缓冲将十位数据送显示缓冲将个位数据送显示缓冲
温度自动采集设计总电路图
热电阻传感器及滤波放大电路
A/D转换电路
CPU与A/D转换器的连接
BCD数码管Hale Waihona Puke 示电路多点温度采集主程序流程:
系统初始化程序:
温度数据采集程序:
温度数据处理程序:
送数码显示程序:

单片机(基于AT89C51的温度采集与显示系统设计)

单片机(基于AT89C51的温度采集与显示系统设计)

基于AT89C51的温度采集与显示系统设计摘要:以AT89C51单片机为核心控制元件介绍了与DS18B20和MAX7219显示驱动组成的温度采集系统的设计方案利用单片机空余I/O口以及上述元件的特性,构成该系统。

通过Proteus进行仿真。

关键词:温度采集,AT89C51,DS18B20,MAX7219目录1、系统概述……………………………………………………………….2、硬件介绍……………………………………………………………….3、软件设计……………………………………………………………….4、仿真结果……………………………………………………………….5、小结…………………………………………………………………….6、参考文献……………………………………………………………….1、系统概述温度传感器选用目前常用的数字温度传感器DS18B20,采用数码LED显示,显示驱动为MAX7219,首先设计系统的总体原理图如下:系统可以简单地分为为5个模块,由外部提供8V-24V直流电源供电。

电源模块将输入8-24V的电源电压转换为5V,为系统中的芯片供电,可以使用7805等常用的三端稳压器芯片;温度传感器采集温度信号,温度传感器有模拟输出和数字输出两种形式,这里选择具有数字输出的DS18B20;单片机是系统的核心,选用AT89C51;系统采用LED数码显示器显示温度值,LED显示屏采用独立的显示驱动芯片MAX7219,单片机将待显示的字符写入MAX7219后,MAX7219将会动态的刷新显示内容,无需占用单片机过多的资源。

尽管DS18B20的分辨率可已达到0.0625°C,但测量精确度为0.5°C,因此设计4位数的LED数码显示管就可以了,显示3位整数,1位小数。

2、硬件介绍:1、数字温度传感器DS18B20DS18B20数字温度计提供9位-24位(二进制)温度读数,以指示器件的温度,数据经过单线接口送入DS18B20或从DS18B20送出,因此从主机CPU到DS18B20仅需要一条DQ。

基于51单片机的数字温度计设计

基于51单片机的数字温度计设计

基于51单片机的数字温度计设计数字温度计是一种广泛使用的电子测量设备,通过传感器将温度转化为数字信号,并显示出来。

本文将介绍基于51单片机的数字温度计的设计。

该设计将使得使用者能够准确、方便地测量温度,并实时显示在液晶显示屏上。

1. 硬件设计:- 传感器选择:在设计数字温度计时,我们可以选择使用NTC(负温度系数)热敏电阻或者DS18B20数字温度传感器作为温度传感器。

这里我们选择DS18B20。

- 信号转换:DS18B20传感器是一种数字传感器,需要通过单总线协议与51单片机进行通信。

因此,我们需要使用DS18B20专用的驱动电路,将模拟信号转换为数字信号。

- 51单片机的选择:根据设计要求选择合适的51单片机,如STC89C52、AT89S52等型号。

单片机应具备足够的IO口来与传感器和液晶显示屏进行通信,并具备足够的计算和存储能力。

- 显示屏选择:为了实时显示温度,我们可以选择使用1602型字符液晶显示屏。

该显示屏能够显示2行16个字符,足够满足我们的需求。

通过与51单片机的IO口连接,我们可以将温度数据显示在屏幕上。

2. 软件设计:- 采集温度数据:通过51单片机与DS18B20传感器进行通信,采集传感器传输的数字温度数据。

通过解析传感器发送的数据,我们可以获得当前的温度数值。

- 数据处理:获得温度数据后,我们需要对其进行处理。

例如,可以进行单位转换,从摄氏度到华氏度或者开尔文度。

同时,根据用户需求,我们还可以对数据进行滤波、校准等处理。

- 显示数据:通过与液晶显示屏的连接,我们可以将温度数据显示在屏幕上。

可以使用51单片机内部的LCD模块库来控制液晶显示屏,显示温度数据以及相应的单位信息。

- 用户交互:可以设置一些按键,通过与51单片机的IO口连接,来实现用户与数字温度计的交互。

例如,可以设置一个按钮来进行温度单位的切换,或者设置一个按钮来启动数据保存等功能。

3. 功能拓展:- 数据存储:除了实时显示当前温度,我们还可以考虑增加数据存储功能。

温度数据采集系统设计

温度数据采集系统设计

温度数据采集系统论文目录一、问题的提出二、系统功能分析三、硬件设计1、单片机2、温度传感器3、压力传感器4、程控放大器5、多路模拟开关6、A/D转换器7、三态缓冲器8、LED显示数码管9、简易键盘10、声光报警器11、总电路图四、软件设计1.程序流程图2.程序设计五、结论一、问题提出设计一个以单片机为核心的数据采集系统对温度、压力等参数进行实时采集与处理性能指标:1)温度:0℃-120℃,超范围时声光报警。

2)温度检测精度:0.5℃3) 压力检测范围:0Pa—3.92×10^5Pa;4)压力检测精度:±1.96×10^3Pa5)用9位LED显示数值,其中4位显示温度值(3位整数,1位小数),1位显示温度代号T,1位显示压力代号,3位显示压力值6)每分钟检测一次7)A/D转换器(不带三态缓冲)二、系统功能分析本系统为温度压力数据采集系统。

系统需求功能如下:1)温度测量范围为0℃-120℃,压力测量范围为0Pa—3.92×10^5Pa2)温度测量精度0.5℃,压力测量精度为±1.96×10^3Pa3)每分钟采样一次4)超温度范围或压力范围时以声、光的方式发生报警信号5)有简单的键盘功能和数码显示功能6)其他功能三、硬件选择与设计1、单片机:(选用AT89C52)AT89C52是51系列单片机的一个型号,它是ATMEL公司生产的。

AT89C52是一个低电压,高性能CMOS 8位单片机,片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。

AT89C52有40个引脚,32个外部双向输入/输出(I/O)端口,同时内含2个外中断口,3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,2个读写口线,AT89C52可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S系列的才支持在线编程)。

基于ZigBee的工业现场数字温度无线采集系统设计

基于ZigBee的工业现场数字温度无线采集系统设计
收稿 日期 :O 10 -7 修改稿) 2 l_ 2 ( 4
的主 节 点 和 终 端 节点 皆 可通 过 Zg e i e收 发 机 构 B
成, 它们 可在 任 意 地 点进 行 温 度 采集 和无 线 数 据


自 动

及 仪

第3 8卷
场 温度 ; b 0 1核微控 制器 作 为数 据 处 理单 元 进行 .8 5 温 度信号 处理 ; C C 4 0主芯 片作 为数据 传输 单元 展 开数 .C 2 3


在 详 细 分 析 无 线 数 据 采 集 工作 原 理 的 基 础 上 , 行 了基 于 Z g e 进 iB e的 工 业 现 场 数 字 温 度 的无 线
采 集 设 计 , 出 了其 硬 件 设 计 方 案 并论 述 其 工作 过 程 , 计 了程 序 的 主 要 工 作 流 程 和 算 法 。 给 设 关键词 Zg e 无线 数 据 采 集 温度 i e B T 24 P7 测 温 系统 文 章 编 号 10 -9 2 2 1 )91 1 - 0 033 ( 0 1 0 -190 4
现 Zg e iB e网络 的无 线数 据传输 。
根 据设 计思路 , 设计 出 Zg e 发机 的硬 件 iB e收
方案 , 通过 3个 节点模 块采 集现 场温 度 , Zg e 以 i e B 协议 的形 式 向外无 线发 送 数 据 , 建 了无 线 温 度 构
传 感 网络 。
第 9期
钱 丹 浩 等 . 于 Zg e 的 工 业 现 场 数 字 温 度 无 线 采 集 系统 设 计 基 i e B
基 于 Zg e iB e的 工 业 现 场 数 字 温 度 无 线 采 集 系统 设 计
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电子技术课程设计题目: 简易数字温度采集系统设计学生姓名专业班级指导教师成绩工程技术学院2015 年12 月*1、前言最近的几十年来,随着半导体技术、集成电路(IC)和微处理器技术的发展,电子技术得到了的迅猛发展,数字电路应用广泛,电子技术深入各个领域。

通过这一电子技术课程设计来让我们熟悉理论知识与实践相结合的综合训练,从而达到对我们运用能力进行检查和综合素质的培养。

*1.1课程设计要求与目的1.1.1基本设计要求与原则本次课程设计的所选题目是简易温度数字采集系统设计。

该系统的电路简单,所用的元件较少,成本低,且测量精度和可靠性较高。

此温度采集系统可以测量得温度范围—55~+125℃并通过一个四位一体的7段数码管显示出来。

整个课程设计以先设计,再仿真,最后进行实物焊接与调试的步骤进行。

基本要求:1、能够根据设计任务和指标要求,综合运用电子技术课程中所学到的理论知识与实践技能独立完成一个设计课题。

2、根据课题需要选择参考书籍,查阅手册、图表等有关文献资料。

要求通过独立思考、深入钻研课程设计中所遇到的问题,培养自己分析、解决问题的能力。

3、进一步熟悉常用电子器件的类型和特性,掌握合理选用的原则。

4、学会电子电路的安装与调试技能,掌握常用仪器设备的正确使用方法。

利用“观察、判断、实验、再判断”的基本方法,解决实验中出现的问题。

基本原则:1,小组团队设计不能从网上下载,自己动手编排电路,流程图,编写程序。

2,电路图必须采用PROTEL软件绘制,用multisim或者proteus软件仿真,并提交程序及结果、课程论文电子版。

1.1.2设计的基本目的1.课程设计是教学中必不可少的重要环节,通过课程设计巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能,提高综合运用知识的能力,逐步增强实际工程训练的能力。

2.注重培养学生正确的设计思想,掌握课程设计的主要内容、步骤和方法。

3.培养学生获取信息和综合处理信息的能力、文字和语言表达能力以及协作工作能力。

4.提高学生运用所学的理论知识和技能解决实际问题的能力及其基本工程素质。

5.在知识传授与能力和素质培养的关系上,树立注重素质教育,融传授知识、培养动手能力。

目录*1、前言 (1)*1.1课程设计要求与目的 (1)第一章:系统总体设计及方案论证 (4)1.1系统总体设计 (4)1.2本系统工作流程 (4)第二章单元电路的设计与分析 (8)2.1 温度采集模块 (8)2.2 单片机系统 (11)2.3 数码管显示系统设计 (13)2.4 总体电路设计 (13)2.5 程序设计总方案 (13)2.6 设计仿真与初步调试 (15)第三章电路的安装与调试 (16)3.1 焊接、安装方法 (16)3.2 调试 (16)3.3过程中所出现的问题及其解决 (16)3.4实验测试结果 (17)第四章体会、总结 (19)附元件明细表 (20)附原理图 (20)附PCB设计图 (21)附:C语言程序 (22)参考文献 (27)第一章:系统总体设计及方案论证1.1系统总体设计本章主要内容是论述基于单片机的温度采集系统的总体设计以及方案论证。

本系统主要包括三大模块:温度传感器模块、数据处理模块及显示模块。

功能模块具体实现的器件的不同,将直接影响整个系统的性能及成本,为了达到高效、实用的目的,在系统设计之前的方案论证是十分重要的。

硬件电路设计由5个部分组成; 温度采集电路,STC89C52RC单片机系统,LED数码管显示系统、时钟电路、复位电路以及被测量温度输入。

硬件电路设计框图如图1-1所示。

图1-1 数字温度计系统硬件设计框图1.2本系统工作流程见图1-2系统上电初始化DS18B20进行数据的采集并将数据以二进制的形式传至单片机单片机对数据进行处理图1-2系统工作流程1.2.1单片机 该部分的功能不仅包括向温度传感器写入各种控制命令、读取温度数据、数据处理。

单片机是整个系统的控制核心及数据处理核心。

本设计采用的AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器,具有8K 系统可编程Flash 存储器。

使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。

片上Flash 允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。

在单芯片上,拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash ,使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。

与AT89C52相比,AT89S52在工艺上进行了改进,89S52采用0.35新工艺,成本降低,而且将功能提升,增加了竞争力。

而且AT89S52具有ISP 在线编程功能,这个功能的优势在于改写单片机存储器内的程序不需要把芯片从工作环境中剥离,速度更快、稳定性更好,烧写电压也仅仅需要4~5V 即可。

AT89S52最高工作频率为33MHz ,AT89C52的极限工作频率是24MHz 。

AT89S52内部集成看门狗计时器,不再需要像89C51那样外接看门狗计时器单元电路。

AT89S52具有以下标准功能: 8k 字节Flash ,256字节RAM ,32位I/O 口线,看门狗定时器,2个数据指针,三个16 位 定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口, 片内晶振及时钟电路。

另外,AT89S52 可降至0Hz 静态逻 辑操作,支持2种软件可选择节电模式。

空闲模式下,CPU 停止工作,允许RAM 、定时器/计数器、串口、中断继续工 作。

掉电保护方式下,RAM 内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。

1.2.2温度采集与传感器 本部分的主要作用是用传感器检测模拟环境中的温度信号,温度传感器上电流将随环境温度值线性变化。

再把电流信号转换成电压信号,使用A/D 转换器将模拟电压信号转换成单片机能够进行数据处理的数字电压信号,本设计采用的是数字温度传感器,以上过程都在温度传感器内部完成。

传感器的选择受到很多因素的影响,首先是各种温度传感器自身的优缺点,其次是各种不同的环境因素,还有就是系统所要求实现的精度等,所以在不同的设计当中温度传感器的选择也将不同。

方案一:热电偶传感器热电偶传感的原理是将温度变化转换为电势变化。

它是利用两种不同材料的金属连接在一起,构成的具有热电效应原理的一种感温元件。

其优点为精确度高、测量范围广、构造简单、使用方便,型号种类比较多且技术成熟等。

目前广泛应用于工业与民用产品中。

热电偶传感器的种类很多,在选择时必须考虑其灵敏度、精确度、可靠性、稳定性等条件。

方案二:热电阻传感器热电阻传感器的原理是将温度变化转换为电阻值的变化。

热电阻传感器是中低温区最常用的一种温度传感器。

它的主要特点是:测量精度高,性能稳定。

其中铂热电阻的测量精度是最高的,不仅广泛应用于工业测温,而且被制作成标准的基准仪。

从热电阻的测温原理可以知道,被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来表现的。

因此,热电阻的引出线的电阻的变化会给测温带来影响[9]。

为消除引线电阻的影响,一般采用三线制或四线制。

热电阻测温系统一般由热电阻、连接导线、显示仪表组成。

方案三:半导体集成模拟温度传感器半导体IC温度传感器是利用半导体PN结的电流、电压与温度变换关系来测温的一种感温元件。

这种传感器输出线性好、精度高,而且可以把传感器驱动电路、信号处理电路等,与温度传感器部分集成在同一硅片上,体积小,使用方便,应用比较广泛的有AD590等。

IC温度传感器在微型计算机控制系统中,通常用于室温或环境温度的检测,以便微型计算机对温度测量值进行补偿。

方案四:半导体集成数字温度传感器随着科学技术的不断进步和发展,新型温度传感器的种类繁多,应用逐渐广泛,并且开始由模拟式向着数字式、单总线式、双总线式、多总线式发展[10]。

数字温度传感器,更因适合与各种微处理器的I/O接口相连接,组成自动温度控制系统,这种系统克服了模拟传感器与微处理器接口时需要信号调理电路和A/D 转换器的弊端,被广泛应用于工业控制、电子测温、医疗仪器等各种温度控制系1.2.3显示模块电子设计中常用的输出显示设备有两种:数码管和LCD。

数码管是现在电子设计中使用相当普遍的一种显示设备,每个数码管由7个发光二极管按照一定的排列结构组成,根据七个发光二极管的正负极连接不同,又分为共阴极数码管和共阳极数码管两种,选择的数码管不同,程序设计上也有一定的差别。

数码管显示的数据内容比较直观,通常显示从0到F中的任意一个数字,一个数码管可以显示一位,多个数码管就可以显示多位,在显示位数比较少的电路中,程序编写,外围电路设计都十分简单,但是当要显示的位数相对多的时候,数码管操作起来十分烦琐,显示的速度受到限制。

并且当硬件电路设计好之后,系统显示能力基本也被确定,系统显示能力的扩展受到了限制。

而液晶显示屏具有体积小、功耗低、显示内容丰富等特点,用户可以根据自己的需求,显示自己所需要的、甚至是自己动手设计的图案。

当需要显示的数据比较复杂的时候,它的优点就突现出来了,并且当硬件设计完成时,可以通过软件的修改来不断扩展系统显示能力。

外围驱动电路设计比较简单,显示能力的扩展将不会涉及到硬件电路的修改,可扩展性很强。

字符型液晶显示屏已经成为了单片机应用设计中最常用的信息显示器件之一。

不足之处在于其价格比较昂贵,驱动程序编写比较复杂。

第二章单元电路的设计与分析2.1 温度采集模块2.1.1 DS18B20 主要特性DS18B20 单线数字温度传感器,即“一线器件”,其具有独特的优点:( 1 )用单总采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。

单总线具有经济性好,抗干扰能力强,适合于恶劣环境的现场温度测量,使用方便等优点,使用户可轻松地组建传感器网络,为测量系统的构建引入全新概念。

( 2 )测量温度范围宽,测量精度高 DS18B20 的测量范围为 -55 ℃ ~+ 125 ℃;在 -10~+ 85°C 范围内,精度为± 0.5°C 。

( 3 )在使用中不需要任何外围元件。

( 4 )持多点组网功能多个 DS18B20 可以并联在惟一的单线上,实现多点测温。

( 5 )供电方式灵活 DS18B20 可以通过内部寄生电路从数据线上获取电源。

因此,当数据线上的时序满足一定的要求时,可以不接外部电源,从而使系统结构更趋简单,可靠性更高。

( 6 )测量参数可配置 DS18B20 的测量分辨率可通过程序设定 9~12 位。

( 7 )负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。

( 8 )掉电保护功能 DS18B20 内部含有 EEPROM ,在系统掉电以后,它仍可保存分辨率及报警温度的设定值。

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