基于单片机的温度测量系统设计(DOC)
基于单片机温度测量系统的设计
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摘
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基于单片机的温度控制系统设计方案
![基于单片机的温度控制系统设计方案](https://img.taocdn.com/s3/m/937c7f6b443610661ed9ad51f01dc281e53a56f2.png)
基于单片机的温度控制系统设计方案设计方案:1. 系统概述:本温度控制系统采用单片机作为核心控制器,通过对温度传感器的采集并对温度进行处理,控制继电器的开关状态,实现对温度的精确控制。
系统可广泛应用于家庭、工业、医疗等领域中的温度控制需求。
2. 硬件设计:a. 单片机选择:根据系统需求,我们选择适用于温度控制的单片机,如8051、PIC、STM32等,具备较高的性能和稳定性。
b. 传感器:采用温度传感器(如DS18B20)进行温度的精确测量,传感器将温度值转化为数字信号进行输出,供单片机进行处理。
c. 屏幕显示:选用LCD液晶屏幕,实时显示当前温度值和设定的目标温度值。
3. 软件设计:a. 数据采集:单片机通过GPIO口连接温度传感器,采集传感器输出的数字信号,并进行AD转换,将模拟信号转化为数字信号。
b. 控制策略:单片机通过比较当前温度值和设定的目标温度值,根据控制算法判断是否需要开启或关闭继电器,从而实现对温度的控制。
c. 温度显示:单片机通过串口通信或I2C通信与LCD屏幕进行数据传输和显示,使用户能够随时了解当前温度和设定的目标温度。
4. 控制算法设计:a. ON/OFF控制:当当前温度值超过设定的目标温度值时,继电器闭合,使制冷或加热设备开始工作;当当前温度值低于设定的目标温度值时,继电器断开,使制冷或加热设备停止工作,实现温度的维持控制。
b. PID控制:根据温度的测量值和设定值,通过比例、积分、微分三个环节的控制,精确调节控制设备的工作状态,使温度尽可能接近设定值。
5. 系统实现和调试:a. 硬件连接:根据设计制作电路板,并连接单片机、温度传感器、继电器、液晶显示器等组件。
b. 程序编写:按照软件设计进行程序编写,并进行单片机的初始化设置、温度数据的采集和处理、继电器的控制等功能的实现。
c. 系统调试:通过实际应用场景中的温度测试数据,验证系统的稳定性和准确性,并根据实际情况进行调试和优化,确保系统达到要求的温度控制效果。
基于单片机的智能体温检测系统设计
![基于单片机的智能体温检测系统设计](https://img.taocdn.com/s3/m/76695dbcdbef5ef7ba0d4a7302768e9951e76e98.png)
基于单片机的智能体温检测系统设计摘要:由于新冠疫情的爆发给大众的生活带来了巨大变化,为了满足疫情条件下对温度快速测量的需求,采用无接触式测温既有效规避病毒传染风险,又可以第一时间检测疑似病例。
在此基础上添加口罩识别功能极大减轻了工作人员人工识别的负担,为防疫工作提供保障。
目前市场现有系统存在价格高以及不易携带的问题,并且目前市场应用的大部分装置都是单独的口罩识别或是无接触测温系统。
与之相比该系统将两种功能结合在同一系统中,具有体积小、便携、易操作等优点,为操作人员提供了极大便利。
此装置适用于学校、工厂、商场等人流密集场所,可以为进出人员提供检测服务。
人机交互式装置在疫情防控中发挥重要作用,节省人力物力,并且其效率远高于人工检测。
关键词:单片机;智能体温;检测系统;设计引言患新冠肺炎的主要症状是发热,因此体温检测是疫情防控的第一道防线。
以当今人流密集场所疫情防控情况为背景,设计并实现了一款基于STM32单片机的非接触式体温测量与身份识别系统。
该系统利用OPENMV对目标人脸进行快速检测,精准识别目标身份信息和口罩佩戴情况,利用MLX90614准确测量目标体表温度,实时将测量信息通过显示屏直观地展示并通过蓝牙发送到手机App上,实现系统逻辑结构的完整性与任务完成的效率最优解。
1系统的组成及其工作原理1.1系统的组成以单片机作为系统控制基础,利用传感器测量温度,通过通信和控制技术,形成温度测量控制系统。
具体可分为基于MLX90614红外测温传感器的温度检测模块、LCD12864液晶屏显示模块、4X4矩阵键盘模块、电源模块、复位模块、晶振模块、报警模块、继电器控制模块和震动传感器模块。
1.2系统工作原理该系统基于STC12C5A60S2单片机进行设计,包括电源电路、复位电路、晶振电路、红外测温传感器、震动传感器、LCD显示电路、蜂鸣器报警电路、键盘输入电路和继电器控制电路,通过MLX90614红外温度传感器实现温度数据的处理。
基于单片机的温度测量
![基于单片机的温度测量](https://img.taocdn.com/s3/m/444dc07b3868011ca300a6c30c2259010202f397.png)
引言:温度是一个常见的物理量,对于许多领域的应用来说,准确地测量温度非常重要。
单片机作为一种常见的嵌入式系统,具有强大的数据处理和控制能力。
本文将介绍基于单片机的温度测量技术及其应用。
概述:温度测量是一项广泛应用于工业自动化、环境监测、医疗设备等领域的技术。
传统的温度测量方法主要基于热敏电阻、热电偶、红外线等。
而基于单片机的温度测量技术则结合了传感器、单片机和通信等技术,能够实时、精确地监测和控制温度。
正文:1. 传感器选择1.1 热敏电阻热敏电阻是一种根据温度变化导致电阻值变化的传感器。
它的特点是响应速度快、精度高,但对环境温度和供电电压的稳定性要求较高。
1.2 热电偶热电偶是一种使用两个不同金属的导线连接的传感器。
它的优点是测量范围广,适用于极高或极低温度的测量,但精度较低,受电磁干扰影响较大。
1.3 红外线传感器红外线传感器是一种测量物体表面温度的传感器。
它可以通过接收物体发出的红外辐射来测量温度,适用于无接触测量,但精度受物体表面性质影响较大。
2. 单片机选择2.1 嵌入式系统单片机作为一种常见的嵌入式系统,集成了处理器、存储器和外设接口。
它具有较强的计算和控制能力,适用于温度测量应用中的数据处理和控制任务。
2.2 选择合适的单片机型号选择合适的单片机型号是确保系统稳定运行的关键。
应根据温度测量的要求确定所需要的计算能力、引脚数量、通信接口等因素,选择合适的单片机型号。
3. 温度采集与处理3.1 模拟信号采集通过选定的传感器,将温度信号转换为模拟电压信号。
使用单片机的模拟输入接口,对模拟电压信号进行采集,获取温度数据。
3.2 数字信号处理单片机通过内置的模数转换器(ADC)将模拟信号转换为数字信号。
根据所选单片机型号的计算能力,可以进行进一步的数据处理和算法运算,包括滤波、校正等。
4. 数据存储与通信4.1 存储器选择根据温度测量系统的要求,可以选择合适的存储器类型,如闪存、EEPROM等。
基于单片机的热敏电阻温度计的设计
![基于单片机的热敏电阻温度计的设计](https://img.taocdn.com/s3/m/9e960ca94bfe04a1b0717fd5360cba1aa9118c71.png)
基于单片机的热敏电阻温度计的设计引言:热敏电阻是一种根据温度变化而产生变阻的元件,其电阻值与温度成反比变化。
热敏电阻广泛应用于温度测量领域,其中基于单片机的热敏电阻温度计具有精度高、控制方便等特点,因此被广泛应用于各个领域。
本文将介绍基于单片机的热敏电阻温度计的设计,并通过实验验证其测量精度和稳定性。
一、系统设计本系统设计使用STC89C52单片机作为控制核心,热敏电阻作为测量元件,LCD1602液晶显示屏作为温度显示设备。
1.系统原理图2.功能模块设计(1)温度采集模块:温度采集模块主要由热敏电阻和AD转换模块组成。
热敏电阻是根据温度变化而改变阻值的元件,它与AD转换模块相连,将电阻变化转换为与温度成正比的电压信号。
(2)AD转换模块:AD转换模块将热敏电阻的电压信号转换为数字信号,并通过串口将转换结果传输给单片机。
在该设计中,使用了MCP3204型号的AD转换芯片。
(3)驱动显示模块:驱动显示模块使用单片机的IO口来操作LCD1602液晶显示屏,将温度数值显示在屏幕上。
(4)温度计算模块:温度计算模块是通过单片机的计算功能将AD转换模块传输过来的数字信号转换为对应的温度值。
根据热敏电阻的特性曲线,可以通过查表或采用数学公式计算获得温度值。
二、系统实现1.硬件设计(1)单片机电路设计单片机电路包括单片机STC89C52、晶振、电源电路等。
根据需要,选用合适的外部晶振进行时钟信号的驱动。
(2)AD转换电路设计AD转换电路采用了MCP3204芯片进行温度信号的转换。
根据芯片的datasheet,进行正确的连接和电路设计。
(3)LCD显示电路设计LCD显示电路主要由单片机的IO口控制,根据液晶显示模块的引脚定义,进行正确的连接和电路设计。
(4)温度采集电路设计温度采集电路由热敏电阻和合适的电阻组成,根据不同的热敏电阻特性曲线,选择合适的电阻和连接方式。
2.软件设计(1)初始化设置:单片机开机之后,需要进行一系列的初始化设置,包括对IO口、串口和LCD液晶显示屏的初始化设置。
基于单片机的智能温度测量系统设计与实现
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温度是我们人类生活环境中的一项基本参数,无论是在工业还 是农业或者其它领域的生产过程中,都要对温度进行监控。那么传 统的温度测量装置一般都是通过热电偶、热电阻或P 结测温电路经 N 过相应的信号调理电路,转换成A 转换器能接收的模拟量,再经过 D / 采样/ 保持电路进行A D / 转换,最终送入单片机及其相应的外围电路 来完成监控的. 以这种方式的话,电路实现较为复杂,同时也比较 容易受到干扰 ,精 度不高。因此设计一种基于A m 公司的 t e l T95 A 8 C 1的温度测量系统,利用一种新型的智能集成温度传感器 D S18B20来实现温度的精确测量,以 T 602C为字符液晶显示器显示 R 1 被测温度,具有实用价值。
该系统主要以A 8 C5 芯片为开发平 台,控制温度传感器 T9 1 D 8BZO l s 复位和读写操作,最后由字符液晶显示器显示出来。要使数 字温度传感器D 8B 能正常工作,首先由程序对D 8B 进行复 1 0 S 2 l s 2 0 位, 检测是否正常工作,接着读取温度数据,由单片机发出指令与在 线的D 1 B O通过其独有的单总线协议进行联系,接着向D l BZO S 8Z s 8 发出 温度A D / 转换指令, 再发出读取温度寄存器的温度值指令,并反复调用
测到传感器,反之则不能: 当V 亮时则表明温度超出了上下 限的范 Z
图1 系统硬件结构图
( 一) 几 T89C51单片机 根据系统的控制要求和以后的扩展需要,选择A . e 公司的 t l
基于单片机的温度测量系统[1]
![基于单片机的温度测量系统[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/7b4007c5d5bbfd0a79567388.png)
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,温度自动检测和显示系统在很多领域得到广泛应用。
人们在温度检测的准确度、便捷、快速等方面有着越来越高的要求。
而传统的温度传感器已经不能满足人们的需求,其渐渐被新型的温度传感器所代替。
本文设计并制作了一个简易温度计。
本设计采用了单片机AT89S52和温度传感器DS18B20组成了温度自动测控系统,可根据实际需要任意设定温度值,并进行自动控制。
在此设计中利用了AT89S52单片机作为主控制器件,DS18B20作为测温传感器通过LCD数码管串口传送数据,实现温度显示。
通过DS18B20直接读取被测温度值,进行数据转换,能够设置温度上下限来设置报警温度。
并且在到达报警温度后,系统会自动报警。
本文设计是从测温电路、主控电路、报警电路等几个方面来分析说明的。
该器件可直接向单片机传输数字信号,便于单片机处理及控制。
另外,该温度计还能直接采用测温器件测量温度。
从而简化数据传输与处理过程。
此设计的优点主要体现在可操作性强,结构基础简单,拥有很大的扩展空间等。
关键词:单片机;温度传感器;温度计;报警With the rapid development of modern information technology and the gradual transformation of traditional industries to achieve, automatic temperature detection and display systems are widely used in many fields. People in the temperature measurement accuracy, convenient, rapid, and has a growing demand.This article was designed and produced a simple thermometer. This design uses a microcontroller AT89S52 and temperature sensor DS18B20 automatic temperature control system formed can be arbitrarily set the temperature according to the actual value and for automatic control. In this design using the AT89S52 microcontroller as the main control device, DS18B20 as an LCD digital temperature sensor tube through the serial transmission of data, to achieve temperature display. DS18B20 measured by direct reading temperature values, data conversion, to set the temperature to set the alarm on the lower temperature. And the temperature reaching the alarm, the system will automatically alarm.This design is from the temperature measurement circuit, main control circuit, alarm circuit, and several other aspects of the note. The device can transmit digital signals directly to the microcontroller, easy to handle and control MCU. In addition, the thermometer temperature measurement device can be used directly to measure temperature. The major advantages of this design is reflected in operable structural basis is simple, lots of expansion space.Keywords:AT89S52;DS18B20;thermometer;alarm目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)1 引言 (1)1.1 选题的背景 (1)1.2 选题的目的及意义 (2)1.3 论文结构 (2)2 设计的整体方案 (3)2.1 设计的主要内容 (3)2.2 设计性能要求 (4)3 器件的选择 (5)3.1 单片机的选择 (5)3.1.1 AT89S52的特点及选择原因 (5)3.1.2 AT89S52的工作模式及注意事项 (6)3.2 温度传感器的选择 (8)3.2.1 DS18B20的特点及选择原因 (8)3.2.2DS18B20的测温原理 (12)3.3 显示器的选择 (15)4 电路原理 (17)4.1 晶振电路与复位电路 (17)4.2 温度采集电路 (20)4.3 显示电路 (21)4.4 报警系统 (22)4.5 按键电路和指示灯电路 (23)5 程序原理及系统流程图 (23)5.1 主程序 (23)5.2 读出温度子程序 (24)5.3 温度数据显示子程序 (27)5.4设置温度上下限程序 (28)5.4 计时时间设置 (29)6 软件仿真 (31)6.1 软件介绍 (31)6.2 仿真过程 (32)7 实物的焊接与调试 (34)8 体会与展望 (36)8.1 设计总结 (36)8.2设计前景 (37)致谢 (38)参考文献 (39)附录A 系统总图 (40)1 引言1.1 选题的背景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。
基于单片机的数字温度测量系统设计报告
![基于单片机的数字温度测量系统设计报告](https://img.taocdn.com/s3/m/a4332244c850ad02de8041a5.png)
数字温度测量系统一、实习目的与要求1、目的及意义课题是数字温度测量系统的设计,利用数单片机测量温度信号,计算后在LED数码管上显示相应的温度值。
通过本次实习使学生了解和掌握工程设计所应遵循的步骤和程序,实习结束时,同学应具有以下的能力:(一)综合应用的能力。
(二)应用参考文献的能力。
(三)电路设计能力。
(四)分析问题的能力。
(五)创新能力。
2、总体设计方案本设计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。
而且此方案电路比较简单,软件设计也比较容易实现。
DS18B20可以直接温度转换为串行数字信号,供单片机进行处理,具有低功耗、商性能、抗干扰能力强等优点。
本设计采用STC89C52RC单片机实现。
单片机软件编程的自由度大,可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制。
而且体积小,硬件实现简单,安装方便。
既可以单独对多DS18B20控制工作,还可以与PC机通信。
另外STC89C52RC在工业控制上也有着广泛的应用,编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟。
单总线数字温度计DS1820采用基板专利技术来测量温度,温度传感器及各种数字转换电路都集成在一起,由总线串行输出测量值(9位二进制编码)。
测温范围从- 55~+125℃,还可以读内部计数器,获得较高的分辨率。
本课题主要研究如何利用DS18B20智能温度传感器实时显示温度,并将其与LED显示键盘合并使用,制成一个能实时显示温度的数字温度计。
本设计将利用DS18B20智能温度传感器和单片小系统,设计一个数字温度采集系统。
并设计一个人机接口电路:键盘采用独立按键(功能自定义),显示器采用共阴极4位LED显示。
系统的总体设计方案框图如图1所示:图1 总体设计方案框图按照系统设计功能的要求,系统主要由单片机、温度传感器DS18B20、LED数码显示管和PC机组成。
系统的硬件电路主要由复位电路、测温电路、显示电路、晶振电路组成,系统总体结构方框图如图2所示:图2 系统总体结构框图二、单片机开发板原理及各部分功能说明1、整体功能:(1)八个数码管显示(数字和字母显示)(2)20个按键:包括4个独立按键和4*4矩阵键盘(人机接口输入)(3)8个发光二极管(流水灯、指示灯、红灯)(4)USB打印口(串口通信、USB供电)(5)红外接收头(高灵敏度,可做红外遥控器解码)(6)蜂鸣器(报警和音乐播放)(7)EEPROM 24C02(数据存储)(8)DS18B20(精密温度检测)(9)晶振采用焊接方式,可以使用不同频率的晶振(10)DS1302实时时钟(11)标准1602和12864液晶接口2、开发板总原理图如图3所示:图3 开发板总原理图3、DS18B20原理图如图4所示:图4 DS18B20原理图4、数码管原理图如图5所示:图5 数码管原理图三、软件编程1、程序流程图主程序是系统的监控系统,在程序运行的过程中必须先经过初始化,包括键盘程序,中断程序,以及各个控制端口的初始化程序。
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基于单片机的智能温度测量系统设计摘要传统检测温度的方法是用模拟温度传感器。
信号经取样、放大后通过模数转换,再交给单片机处理。
这种方法经过众多器件,易受干扰、不易控制且精度不高。
本文介绍了一种基于单片机的智能温度测量系统,系统主要通过对单总线可编程温度传感器DS18B20的特性及其工作原理进行了分析、研究,显示模块由两位一体的共阳数码管和两个9012组成。
并以AT89C51单片机为开发平台,通过相应的软、硬件设计开发出具有实用价值的智能温度测量系统。
该测温系统能取得并显示8点的温度数据,可直接应用在一些需要测量温度的场合。
本设计的多点温度测量系统由单片机、温度传感器、显示电路、报警电路、通信模块共5个模块组成。
本文对以上五个部分的软硬件设计作了详细的阐述,介绍了核心芯片的选型,外围电路的连接,芯片与芯片之间的连接电路,程序设计方法和相应的软件程序。
本系统结构简单,抗干扰能力强,适合于恶劣环境下进行现场温度测量,有广泛的应用前景。
关键词:单片机,温度传感器,共阳数码管AbstractTraditional testing temperature method is to use simulated temperature sensor. Signal by sampling, amplification, then delivered by frequency-field SCM processing. This method after numerous device, easy interference, not easy to control and the precision is not high. This paper introduces a kind of intelligent temperature measurement based on single-chip microcomputer system, mainly through single bus programmable temperature sensor DS18B20 characteristic and work principle are studied and the display module consists of two one of Yang digital tubes and two 9012 composition. And with AT89C51 for development platform, and through the corresponding software and hardware design develop practical intelligent temperature measuring system. The temperature measuring system can obtain and display the 8 o 'clock temperature data, which can be directly applied in some requires measuring temperature occasion. This design of multi-point temperature measuring system by single-chip microcomputer, temperature sensors, display circuit, alarm circuit, communication module totally 5 module. In this paper, the design of the software and hardware above five parts for detail, introduces the core chip periphery, circuit connection, chip and cmos circuit connection between, program design method and the corresponding software programs. This system structure is simple, strong anti-jamming capability, suitable for a harsh environment temperature measurement on the site, have broad application prospect.Keywords: single-chip microcomputer, temperature sensor, Total Yang digital tube第1章绪论1.1 课题的研究背景及意义温度是一种最基本的环境参数,人民的生活与环境的温度息息相关,在工业生产过程中需要实时测量温度,在农业生产中也离不开温度的测量,因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。
基于单片机的多点温度测量显示系统设计
![基于单片机的多点温度测量显示系统设计](https://img.taocdn.com/s3/m/30729700bb68a98271fefa9c.png)
2 中值滤波 , ) 就是 连续采样 三次 , 中间值作 取 为本次采样值 。 3 算术平均滤波 , ) 就是连续取几个采样值进行 算术平均。其数学表达式为 :
1
3 系统 软件设 计
系统软件设 计 采用 模块 化 的设计 思想 , 即将 A D转换、 数字滤波 、 循环检测等功能编写成一个个 程序模块 , 最后在 主程序 中调用。系统的主要程序 流程图如图 3所示 。 r I D中断服务程序
摘 要: 针对常规多点温度测量显示系统的缺点与不足 , 设计 出以 8 C 1 9 5 单片机为主控
器 的全数 字化 多点 温度 测 量显 示 系统 。本 系统 采 用模 数 转换 芯 片 A C 89巡 回采 集 现 D 00
场的多点温度信号, 经过数 字滤波、 标度转换等处理过程 , 最后将处理后的数字量送到显
性化处理后输出4— 0 A的标准电流信号, 2m 此信号与 现场的温度一一对应 ; 温度变送器的输出的电流信号 经 2 1 的电阻转换成 l 5 5" 0 ̄ 一 V的标准电压信号后送到 A C89 D 00 的8 个模拟输入端 , 其中的一路输入 电压信 号经 A C8 转换后变为数字量送到单片机内进行标 D 0 ̄ 度变换 、 数字滤波等技术处理 , 处理后的数据送键盘显 示单元显示当前温度点及温度值H 。 J
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工, 从而克服虚假信号 , 这种算法称为数字滤波 。 22 1 数字滤波的方法 .. 1 限幅滤波, ) 其基本方法是通过 比较相邻( n和 n 1 一 时刻 ) 的两个采 样值 y n和 y 一1如果它们 的 n ,
基于单片机的温度测量系统的设计
![基于单片机的温度测量系统的设计](https://img.taocdn.com/s3/m/a068f5e59b89680203d825f6.png)
基于AT89S52单片机的数字温度计设计
![基于AT89S52单片机的数字温度计设计](https://img.taocdn.com/s3/m/f8cfa3fb370cba1aa8114431b90d6c85ec3a88bc.png)
基于AT89S52单片机的数字温度计设计一引言在生活和生产中,经常要用到一些测温设备,但是传统的测温设备具有制作本钱高、硬件电、和软件设计复杂等缺点。
基于AT89S52单片机的数字温度计具有制作简单、本钱低、读数方便、测温*围广和测温准确等优点,应用前景广阔。
二工程要求基于AT89S52单片机的数字温度计设计具体要求如下:〔1〕温度值用LED显示。
〔2〕围为-30℃~100℃,且测量误差不得大于±0.5℃。
〔3〕本钱的体积、质量要尽可能小。
三系统设计1 框图设计根据设计要求分析,基于AT89S52单片机的数字温度计设计由AT89S52单片机控制器、电源、显示电路、温度传感器、复位电路和时钟电路组成,系统框图如图1所示。
电源给整个电路供电,显示电路显示温度值,时钟电路为AT89S52提供时钟频率。
传感器采用美国DALLAS半导体公司生产的一种智能温度传感器DS18B20,其测温*围为-55~125℃,最高分辨率可达0.0625℃,完全符合设计要求。
图一基于AT89S52单片机的数字温度计系统框图2 知识点本工程需要通过学习和查阅资料,掌握和了解如下知识:●+5V电源原理及设计。
●单片机复位电路工作原理及设计。
●单片机晶振电路工作原理及设计。
●按键电路的设计。
●数码管的特性及使用。
●DS18B20的特性及使用。
●74LS07的特性及使用。
●AT89S52单片机引脚。
●单片机C语言程序设计。
四硬件设计1 电路原理图控制器使用单片机AT89S52,测温传感器使用DS18B20,用4位共阳极LED数码管以动态扫描法实现温度显示,电路图可见仿真图所示。
2 元件清单基于AT89S52单片机的数字温度计元件清单如表1所示。
五软件设计1 程序流程图主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20测量的当前温度值,温度测试每1S进展一次。
这样可以在1S之内测量一次被测温度,其程序流程图如图3所示。
基于单片机的数字温度计的设计
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第1章绪论第1章绪论1.1课题背景温度是表征物体冷热程度的物理量,与人们的生活密切相关。
在工农业生产和科学研究中,温度的测量和控制有着非常重要和广泛的应用。
温度测量系统的传统方法是使用模拟温度传感器和信号处理电路相组合,测出的一般都是电压,再转换成对应的温度,其缺点是需要较多的外部硬件支持,硬件电路复杂,软件调试也复杂,制作成本较高,并且极易受干扰,精度也不高。
目前国际上新型温度传感器正向数字式、智能化、网络化的方向飞速发展。
本文介绍的测温系统就是使用了基于单片机的可编程数字温度传感器DS18B20。
DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后推出的一种改进型智能温度传感器,该传感器采用“一线总线”结构,具有简洁且经济的特点,可使用户轻松地组建传感器网络,从而为测温系统的构建引入全新的概念。
它将温度传感、A/D转换、寄存器、接口电路集成于一个芯片中,且具有直接数字输出功能。
DS18B2O适合于恶劣环境的现场温度测量,如环境控制设备或过程控制、测温类消费电子产品等。
它工作在3~5.5V的电压范围,采用多种封装方式,从而使系统设计更灵活、方便,设定分辨率及用户设定的报警温度存储在EEPROM中,掉电后依然保存。
DS18B20可以直接读出被测温度值,而且采用3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。
将其与单片机结合实现的测温系统, 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,主要用于对测温要求比较准确的场所,或科研实验室使用。
该设计控制器使用的单片机为AT89C51,测温传感器使用DS18B20,用4位共阳极LED 数码管实现温度显示,能使系统成本低、抗干扰能力强,易于使用。
1.2本文的主要内容(1)简要介绍数字温度计的功能特点(2)简要介绍单片机的概况及应用(3)详细介绍了数字温度传感器DS18B20基本特点、特征(4)重点介绍了单片机与外界设备的连接及软件设计(5)重点介绍用Proteus实现的仿真河北师范大学职技学院学士学位论文第2章单片机概述单片机就是将计算机的中央处理器(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、定时器/计数器和多种输入/输出接口(I/O)以及相互连接的总线(BUS)等集成在一块芯片上,形成芯片级的计算机,又叫单片微型计算机或微控制器。
基于单片机的活塞温度测量系统设计
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c no d t np ca e dss m e o l r in T ess m i vri a a s n n, dp tn o sl ai ak g t r r ai a o . h t e f di a t l a g e a io i o n a ye r c b t y e s ie n n u g e i n r s tm e tr bm e t p e o 10 r i 1 0r i f efltrtet t f h n n . h e p r uei o t n da sedf m 0 0/ nt 2 0 m no t l hot s o tee g e T e a s r m o / h u l e i
2 电路的设计原则
1 高性 能 )
由于测试系统工作环境恶劣 ,引起动态测试误
差 的因素 比普通 环境 下 的更多 、更 复杂 ,要 考虑 被
测参量的变化规律及特点 、测试 系统 的动态特性 、 以及干扰的影响等 ,要求存储测试系统的高性能【 1 ] 。 2 )体积的要求 存储测试装置要置于发动机机体内,并且要求 存储测试装置对被测对象的影响尽可能小 ,不能破 坏活塞 、连杆 、曲轴的运动规律。这就要求存储式 测试装置要做到体积小 、重量轻 ,这是对测试装置
柴 油机 设 计与 制造
D sn e g &Mau c r o D e l n n i n f t e f i eE g e au s i
di1.9 9 .s. 7 - 642 1.3 0 o:03 6 0i n1 10 1.0 0 . 8 s 6 1 0
2 1 年第 3 第 1 卷( 01 期 7 总第 16 ) 3期
1
引言
的突出优 点 。
存储式测试技术实现了对数据的实时采集 和记 录 ,通过接 口电路与计算机通讯 , 对实测数据进行 后处 理 。广义 的存储 式测试 技术 包 括瞬态 波 形记 录 仪 、卡式数据采集 系统等。本文设计的存储式活塞
基于51单片机的温度测量系统
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目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1选题的背景 (1)1.2课题研究的目的和意义 (1)1.3本文的结构 (1)2 系统总体方案设计 (1)2.1总体方案设计 (2)2.2部分模块方案选择 (3)2.2.1单片机的选择 (3)2.2.2温度检测方式的选择 (3)2.2.3显示部分的选择 (4)2.2.4电源模块的选择 (4)3 硬件电路的设计 (4)3.1 硬件电路设计软件 (4)3.2系统整体原理图 (5)3.3单片机最小系统电路 (6)3.4单片机的选型 (7)3.5温度测量模块 (8)3.5.1 DS18B20概述 (8)3.5.2 DS18B20测温工作原理 (11)3.5.3 DS18B20温度传感器与单片机的接口电路 (12)3.6 显示模块 (13)3.7 按键以及无线遥控模块 (15)3.7.1按键的相关知识 (15)3.7.2 5伏带解码四路无线接收板模块 (16)3.8 报警及指示灯模块 (18)3.9 电源模块 (19)4 系统软件设计及仿真部分 (20)4.1软件设计的工具 (20)4.1.1程序编写软件 (20)4.1.2仿真软件 (21)4.2各模块对应的软件设计 (22)4.2.1显示模块的程序 (22)4.2.2温度测量的程序 (26)4.2.3报警系统程序 (32)4.2.4按键程序 (33)4.2.5总体程序 (35)5 实物制作 (37)5.1电源部分 (37)5.2单片机最小系统部分 (37)5.3 总体实物 (37)6 总结 (38)7 致谢 (39)参考文献 (40)附录一 (41)附录二 (49)基于单片机的温度测量系统摘要随着测温系统的极速的发展,国外的测量系统已经很成熟,产品也比较多。
近几年来,国内也有许多高精度温度测量系统的产品,但是对于用户来说价格较高。
随着市场的竞争越来越激烈,现在企业发展的趋势是如何在降低成本的前提下,有效的提高生产能力。
(完整版)基于单片机的多点温度检测系统毕业设计论文
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集成电路课程设计课题:基于AT89C51单片机的多点温度测量系统设计姓名:韩颖班级:测控12-1学号:指导老师:汪玉坤日期:目录一、绪论二、总体方案设计三、硬件系统设计1主控制器2 显示模块3温度采集模块(1)DS18B20的内部结构(2)高速暂存存储器(3)DS18B20的测温功能及原理(4)DS18B20温度传感器与单片机的连接(5)单片机最小系统总体电路图四、系统软件设计五、系统仿真六、设计总结七、参考文献八、附源程序代码一、绪论在现代工业控制中和智能化仪表中,对于温度的控制,恒温等有较高的要求,如对食品的管理,冰箱的恒温控制,而且现在越来越多的地方用到多点温度测量,比如冰箱的保鲜层和冷冻层是不同的温度这就需要多点的测量和显示可以让用户直观的看到温度值,并根据需要调节冰箱的温。
它还在其他领域有着广泛的应用,如:消防电气的非破坏性温度检测,电力、电讯设备之过热故障预知检测,空调系统的温度检测。
温度检测系统应用十分广阔。
本设计采用DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20 简介新的"一线器件"体积更小、适用电压更宽、更经济DALLAS 半导体公司的数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持"一线总线",测量温度范围为-55°C~+125°C,在-10~+85°C范围内,精度为±0.5°二、设计过程及工艺要求1、基本功能(1)检测两点温度(2)两秒间隔循环显示温度2、主要技术参数测温范围:-30℃到+99℃测量精度:0.0625℃显示精度:0.1℃显示方法:LCD循环显示3、系统设计系统使用AT89C51单片机对两个DS18B20进行数据采集,并通过1602LCD液晶显示器显示所采集的温度。
DS18B20以单总线协议工作,51单片机首先分别发送复位脉冲,使信号上所有的DS18B20芯片都被复位,程序先跳过ROM,启动DS18B20进行温度变换,再读取存储器的第一位和第二位读取温度,通过IO口传到1602LCD显示。
基于单片机的智能温度测控系统的设计
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21 0 2年 5 月
齐 齐 哈 尔 大 学 学 报
J u n l f qh r iest o r aห้องสมุดไป่ตู้ ia v ri o Qi Un y
Vo .8. . 12 No3 M a 2 y,01 2
基 于单 片机 的智 能 温度 测控 系统 的设 计
刘 向举 ’ ,刘丽娜
21 .. 扩展板设 计 2
扩展板电路主要包括温度采集模块、 继电器模块 、 键盘模块和蜂鸣器模块。 其电路原理图如图 3 所示 。
图 3 扩展 板原 理图
第 3 期
基于单片机 的智能温度测控 系统 的设计
21 . 温度采 集模块 .. 1 2
温度由一线式数字温度传感器 D 1B 0 S 8 2 采集。D 1B 0 S 8 2 是美国 D L A 半导体公司继 D 12 之后最 ALS S 80
(. 1 安徽理工大学 计算机科学与工程学院 ,安徽 淮南 2 20 ;2 安徽理工大学 测绘学 院,安徽 淮南 2 20 ) 301 . 30 1
摘 要:介绍 了基于单 片机 A 8S 1 T 9 5 的温度控制系统的设计方案与软硬件实现 。采用 温度传感器 D 180采集温度 S8 2 数据 ,液晶显示屏显示温度数据。当温度低 于设定 的下限时 ,单 片机启动加热设备 ;当温度高 于设定 的上限时 , 单片机启动制冷设备 ;当温度超过可控范围时单 片机启动报警设备 。给出了系统总体框架 、程序流程 图,并在硬
l 系统描述 ( 系统工作原理 )
系统 由单 片机最小 系统 和扩 展板 系统组 成 。系统 主要 包括 单片机 控制 模块 、温 度采集 模块 、温度显示
模块 、 键盘模块 、继电器模块和蜂鸣器报警模块。具体框图如图 1 所示。
毕业设计论文 基于单片机的温度测量系统
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毕业论文基于单片机的温度测量系统所在系部:电气信息工程系摘要随着社会经济的不断发展,现代农业生产离不开环境控制,本文在对国内外温室智能控制进行深入分析的基础上,针对温室智能化控制存在的诸多因子,将智能传感器监测和单片机控制相结合,提出了基于单片机的温度检测系统设计方案。
本系统采用层次化、模块化设计,整个系统由数据采集系统、单片机控制系统、计算机监控系统组成。
系统以单片机为核心,以多个温度、湿度传感器作为测量元件,通过单片机与智能传感器相连,采集存储智能传感器的测量数据。
在单片机系统中,还要实现程序的扩展存储、数据的实时显示、超限语音报警和数据辅助存储功能。
单片机作为监控计算机与智能传感器连接的中心。
本设计主要做了如下几方面的工作:一是确定系统的总体设计方案,包括其功能设计;设计原则;组成与工作原理;二是进行智能传感器的硬件电路设计;包括硬件电路构成及测量原理;温度传感器的选择;单片机的选择;输入输出通道设计;三是进行了调试和仿真,包括硬件仿真和软件仿真。
关键词:AT89C2051 单片机DS18B20 温度测量AbstractWith the socio-economic development, modern agricultural production can not be separated from environmental control, this article in the greenhouse at home and abroad to conduct in-depth analysis of intelligent control based on the existence of intelligent control for greenhouse many factors, the intelligent sensor monitoring and single-chip control by combining single-chip based on the temperature detection system design.The system uses a hierarchical, modular design, the entire system by the data acquisition system, single-chip control system, computer monitoring system. System to single-chip microcomputer as the core to a number of temperature and humidity sensor as a measurement component, through the single-chip smart sensor and connected to the storage collection of intelligent sensor measurement data. In single-chip system, but also the realization of the extended stored procedures, data, real-time display, alarm and data overrun voice auxiliary storage. Single-chip computer as a monitor connected with the center of intelligent sensors.The design made the following main aspects: First, the overall design of the system, including its functional design; design principles; the composition and working principle; Second, an intelligent sensor hardware circuit design; including hardware and measurement circuit principle; the choice of temperature sensor; SCM choice; input and output channel design; Third, we carried out the testing and simulation, including hardware simulation and software simulation.Keywords:AT89C2051 Single-Chip Microcomputer DS18B20 Temperature Measurement;目录摘要 (ii)Abstract (iii)1 绪论 (1)1.1 单片机温度测量系统的选题背景 (1)1.2 单片机温度测量系统选题的现实意义 (2)1.3 国内外研究现状及其发展 (3)1.3.1 国外温室环境控制 (3)1.3.2 国内温室控制技术 (3)1.3.3 温室环境控制技术的三个发展阶段 (3)1.3.4 温室控制存在的问题 (4)1.4 单片机温度测量系统主要研究的内容 (5)2 单片机温度测量系统总体设计 (6)2.1 单片机温度测量系统的功能设计 (6)2.2 单片机温度测量系统的设计的原则 (6)2.3 单片机温度测量系统的组成与工作原理 (7)3 系统硬件电路的设计 (9)3.1 系统硬件电路构成及测量原理 (9)3.1.1 系统硬件电路构成 (9)3.1.2 系统工作原理 (10)3.1.3 系统主要技术指标 (13)3.2 温度传感器的选择 (13)3.2.1 DS18B20的介绍 (14)3.2.2 DS18B20的性能特点 (14)3.2.3 DS18B20的控制方法 (15)3.2.4 DS18B20的测温原理 (16)3.3 单片机的选择 (16)3.3.1 单片机的概述 (16)3.3.2 AT89C2051芯片的主要性能 (17)3.3.3 AT89C2051芯片的内部结构框图 (17)3.4 输入通道的设计 (18)3.4.1 Pt100温度传感器 (18)3.4.2 A/D转换 (20)3.5 输出通道设计 (22)3.5.1 温控箱的功率调节方式 (22)3.5.2可控硅输出电路 (23)4 系统调试 (25)4.1 TKS仿真器与集成开发环境KEIL (25)4.1.1 TKS仿真器 (25)4.1.2 集成开发环境KEIL (26)4.1.3 利用KEIL开发系统软件流程 (28)4.2 系统硬件调试 (28)4.3 系统软件调试 (29)结论 (31)参考文献 (32)致谢 ............................................................................................................ 错误!未定义书签。
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基于STC单片机的温度测量系统的研究摘要:本文针对现有温度测量方法线性度、灵敏度、抗振动性能较差的不足,提出了一种基于STC单片机,采用Pt1000温度传感器,通过间接测量铂热电阻阻值来实现温度测量的方案。
重点介绍了,铂热电阻测量温度的原理,基于STC实现铂热电阻阻值测量,牛顿迭代法计算温度,给出了部分硬件、软件的设计方法。
实验验证,该系统测量精度高,线性好,具有较强的实时性和可靠性,具有一定的工程价值。
关键词:STC单片机、Pt1000温度传感器、温度测量、铂热电阻阻值、牛顿迭代法。
Study of Temperature Measurement System based on STC single chip computerZhang Yapeng,Wang Xiangting,Xu Enchun,Wei MaolinAbstract:A method to achieve temperature Measurement by the Indirect Measurement the resistance of platinum thermistor is proposed. It is realized by the single chip computer STC with Pt1000temperature sensor.The shortcomings of available methods whose Linearity, Sensitivity, and vibration resistance are worse are overcame by the proposed method. This paper emphasizes on the following aspects:the principle of temperature measurement by using platinum thermistor , the measurement of platinum thermistor’s resistance based on STC single chip computer, the calculating temperature by Newton Iteration Method. Parts of hardware and software are given. The experimental results demonstrate that the precision and linearity of the method is superior. It is also superior in real-time character and reliability and has a certain value in engineering application.Keywords: STC single chip computer,Pt1000temperature sensor,platinum thermistor’s resistance,Newton Iteration Method0 引言精密化学、生物医药、精细化工、精密仪器等领域对温度控制精度的要求极高,而温度控制的核心正是温度测量。
目前在国内,应用最广泛的测温方法有热电偶测温、集成式温度传感器、热敏电阻测温、铂热电阻测温四种方法。
(1) 热电偶的温度测量范围较广,结构简单,但是它的电动势小,灵敏度较差,误差较大,实际使用时必须加冷端补偿,使用不方便。
(2) 集成式温度传感器是新一代的温度传感器,具有体积小、重量轻、线性度好、性能稳定等优点,适于远距离测量和传输。
但由于价格相对较为昂贵,在国内测温领域的应用还不是很广泛。
(3) 热敏电阻具有灵敏度高、功耗低、价格低廉等优点,但其阻值与温度变化成非线性关系,在测量精度较高的场合必须进行非线性处理,给计算带来不便,此外元件的稳定性以及互换性较差,从而使它的应用范围较小。
(4)铂热电阻具有输出电势大、线性度好、灵敏度高、抗振性能好等优点。
虽然它的价格相对于热敏电阻要高一些,但它的综合性能指标确是最好的。
而且它在0~200°C范围内的稳定性较好,故其在工业测温领域应用较广。
本文提出的一种以STC 单片机为控制核心,采用PT1000铂热电阻温度传感器作为测温元件的温度测量系统,能解决温度测量线性度、灵敏度、抗振动性能较差,测量范围较小的不足,精度较高,方便实用。
1 系统总体方案该温度测量系统主要由温度传感器、信号调理电路、STC 单片机计算转换模块、温度显示模块组成。
其中信号调理电路由信号滤波电路和信号放大电路组成。
图1为基于STC 单片机的温度测量系统的结构图。
图1 基于STC 单片机的温度测量系统的结构图STC 单片机作为本系统的核心,采集经滤波电路和放大电路进行滤波和放大处理后的PT1000温度传感器阻值信号,并由其片内10位A/D 转换模块对阻值信号进行模数转换,一定的算法把阻值信号计算为温度,并控制液晶显示模块直观的显示出温度数值。
电源、时钟及复位电路是STC 单片机正常工作的必要条件。
2 系统硬件设计本温度测量系统的硬件设计主要包括温度传感器、信号调理电路、STC 单片机计算转换模块、温度显示模块组成。
2.1 温度传感器本系统采用铂热电阻作为温度传感器。
由于铂热电阻的阻值具有随着温度的变化而改变的特性,所以可以通过间接测量铂热电阻阻值的方法来间接测量温度。
另外铂热电阻具有输出电势大、线性度好、灵敏度高、互换性好等优点,适合作为本系统的温度传感器。
铂热电阻在0 ~850℃范围内其阻值与温度的变化关系为:20(1)t R R At Bt =++ (2-1)式中,t 为温度值R0为0℃时铂热电阻的阻值Rt 为t ℃时铂热电阻的阻值A ,B 为分度系数值。
常用的铂热电阻型号有Pt100、Pt500、Pt1000。
对于PT1000铂热电阻温度传感器,R0=1000Ω,A=3.908*10-3 ℃-1,B= -5.802*10-7 ℃-2 。
不难看出,当温度发生变化时,Pt1000的电阻值变化量最大,因此测量的灵敏度最高。
另外,通过Pt1000铂热电阻的电流较小时,它也能产生较大的压降,有利于降低系统的功耗。
所以本系统采用Pt1000铂热电阻作为温度传感器是比较合理的。
2.2 信号调理电路为了使温度测量更加精确,Pt1000铂热电阻温度传感器采集到的信号需经过信号调理电路滤波放大处理后,再进入STC 单片机进行片内A/D 转换并计算。
如图2为Pt1000铂热电阻温度信号调理电路。
图2 Pt1000铂热电阻温度信号调理电路如图2,REF200为电路提供恒流源,它具有高精度、低温度系数和宽电压范围等优点。
芯片内部集成两路100uA 电流源和一路镜像电流源。
恒流源REF200提供的两路100uA 电流,一路流经Pt1000铂热电阻,提取传感器信号,电压值为U1, 另一路流经阻值为1000Ω的精密电阻Rk ,产生一个精确稳定的电压U2作为差分放大器的基准。
INA122为差分放大器,对U1、U2的信号差分放大输出。
它由两个低功耗高性能运放构成,可以由单电压2.2V~36V 供电,而静态电流仅为60uA ,有利于降低系统功耗。
因为20(1)t R R At Bt =++,流经Pt1000电流为I,则210(1)U IR At Bt =++ (2-2)由于2k U IR = (2-3)则差分放大器的输出20120()[(1)]K U K U U KI R At Bt R =-=++- (2-4)式中,K 为差分放大器的差分放大倍数。
INA122外接到电阻R N 可设置差分放大器的增益:5200/N K k R =+Ω (2-5)经过信号调理电路处理后,Pt1000温度信号得到了很好的过滤和放大,有利于进行A/D 模数转换,计算结果更加精确。
2.3 STC 单片机计算转换模块经NIA122差分放大后的电压输出信号就可以经过A/D 转换器完成模数转换,并将转换结果送入STC 单片机进行计算和处理。
A/D 模数转换器采用STC 单片机系统片内自带的10位A/D 转换器。
ADC10模数转换器具有10位转换精度,采样速度快,采样频率可达300KHz,内置采样保持电路,配置有8路外部通道,可做温度检测、电压检测、频谱检测等。
使用方便,可灵活地运用以节省软件量和时间。
使用STC 单片机外部晶体时钟或内部R/C 振荡器产生的系统时钟为ADC10模数转换器提供时钟。
这样的好处是:在提高ADC 的工作频率以及转换速度的同时,使STC 单片机工作在较低的频率,系统具有较低的功耗。
输入的模拟电压值最终转换结果为:102*1024*in in ADC CC CCV VN V V == (2-6) 式中,N ADC 为ADC10模数转换器转换结果。
V in 为模拟电压输入量。
V CC 为单片机实际工作电压。
经过STC 单片机的ADC10模数转换后,Pt1000温度传感器的温度信号就转变为STC 单片机可以计算处理的数字信号。
2.4 温度显示模块温度显示模块采用SMC1602A 液晶显示模块配合STC 单片机来实现。
SMC1602A 是标准字符点阵型液晶显示模块,采用点阵型液晶显示器(LCD),可显示16字符×2行西文字符,字符尺寸为2.95×4.35(WXH)mm,内置HD44780 接口型液晶显示控制器,广泛应用于各类仪器仪表及电子设备。
SMC1602A共有16 个引脚,其中D0~D7 是8位双向数据总线,它的方向由读写控制引脚R/W 来决定,高电平为读,可以由CPU读写;低电平为写,可以写入8 位数据。
E 为使能信号引脚,高电平有效。
全部功能与引脚如表1所示。
表1 SMC1602A引脚及功能介绍3 系统软件设计系统软件从功能上分为主程序和温度信号处理程序。
3.1 系统主程序设计主程序在完成系统初始化后,进入等待模式。
当有温度信号处理中断时,程序跳出等待模式,进入温度信号处理程序,在执行完此中断程序后,重新回到等待模式。
系统主程序流程如图3所示。
图3 主程序流程图3.2 温度信号处理程序3.2.1温度信号处理主程序当系统程序进入温度信号处理程序后,开启ADC10转换器进行模数转换,并对数据进行处理及计算。
为使温度数据更加精确,需进行多次采样和A/D转换,并采用数字滤波算法进行数字滤波。
温度信号处理程序如图4所示。
图4 温度信号处理程序3.2.2 温度信号数字滤波本系统中所采集的温度信号是电压信号,属于模拟量输入,常常会有干扰信号的叠加,这样就会造成AD转换结果偏离真实值,造成较大的系统误差。