最新最新毕业论文_基于单片机的数字温度计

基于单片机的数字温度计设计

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；DS18B20；AT89C51

- I -

目录

摘要......................................... ........................................................................................I Abstract....................................................................................................................II

第1章绪论 (4)

1.1课题背景及研究意义 (4)

1.2国内外现状 (4)

1.3课题的设计目的 (5)

1.4课题的主要工作 (5)

1.5本文研究内容 (5)

第2章开发工具Proteus与Keil (7)

2.1 Proteus软件 (7)

2.1.1 Proteus简介 (7)

2.1.2 4大功能模块 (7)

2.1.3 ISIS智能原理图输入系统 (9)

2.1.4 Proteus简单应用 (9)

2.2 Keil软件 (10)

2.2.1 Keil软件简介 (10)

2.2.2 Keil软件调试功能 (10)

2.3本章小结 (11)

第3章系统概述 (12)

3.1方案选择 (12)

3.1.1方案一 (12)

3.1.2方案二 (13)

3.2系统设计原理 (13)

3.3系统组成 (13)

3.4 DS18B20温度传感器与单片机的接口电路 (14)

3.5本章小结 (15)

第4章系统硬件设计 (16)

4.1 80C51单片机的介绍 (16)

4.1.1 80C51单片机主要特性 (17)

4.1.2 80C51单片机管脚图 (17)

4.1.3 80C51单片机的中断系统 (20)

4.1.4 80C51单片机的定时/计数器 (20)

4.2 LCD液晶显示器简介 (20)

4.2.1液晶模块简介 (21)

4.2.2液晶显示部分与89C51的接口 (22)

4.3通讯模块 (23)

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4.4.1温度传感器工作原理 (24)

4.4.2 DS18B20相关介绍 (26)

4.4.3 DS18B20使用中的注意事项 (27)

4.5本章小结 (27)

第5章系统软件设计 (28)

5.1主程序设计 (28)

5.2 DS18B20初始化 (29)

5.3数据测试 (30)

5.4仿真结果 (30)

5.5本章小结 (32)

结论 (33)

- III -

第1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。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。成熟的温控产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主，它们只能适应一般温度系统控制，而用于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表，国内技术还不十分成熟，形成商品化并广泛应用的控制仪表较少。随着我国经济的发展及加入WTO，我国政府及企业对此都非常重视，对相关企业资源进行了重组，相继建立了一些国家、企业的研发中心，开展创新性研究，使我国仪表工业得到了迅速的发展。

单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。

单片机也被称为微控制器（Microcontroller），是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是

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