温度传感器的设计

成绩评定

检测与转换技术

课程设计

题目温度传感器设计

院系电子工程学院

专业电子信息工程技术

姓名疯狂的大驴子

年级 xxxxxxx

指导教师 xxxxx 2014年 12 月

目录

1. 设计任务与要求 (3)

2. 设计目的 (3)

3. 设计方案 (4)

4. 设计框图 (4)

5. 工作原理 (5)

6. 设计总结 (8)

参考文献 (9)

1、设计任务与要求

设计要求:

(1)、温度低于或超出设定温度范围时发出报警。

(2)、温度值可在数码管上实时数字显示。

(3)、报警温度可以由人工自由设定。

设计任务：

(1)、在学完了《电子设计与制作》课程的基本理论，基本知识后，能够综合运用所学理论知识、拓宽知识面，系统地进行电子电路的工程实践训练，锻炼动手能力，培养工程师的基本技能，提高分析问题和解决问题的能力。

(2)、熟悉集成电路的引脚安排，掌握各芯片的逻辑功能及使用方法了解面包板结构及其接线方法，了解数字钟的组成及工作原理

(3)、培养独立思考、独立准备资料、独立设计规定功能的数字系统的能力。

(4)、培养书写综合设计实验报告的能力

2、设计目的

在科技日新月异的今天，传感器技术已经日益成熟和普及，其中，温度传感器的应用尤其广泛，工业方面，航天方面，化工方面，农业方面等等。当然，温度传感器的应用不仅仅在这些方面，在日常生活中也是随处可见，例如，在很多产品中会设置温度传感器，用于防止电器过热导致电线短路等。从这些方面可以看出来温度传感器是多么的重要，在本次课题设计中，通过对温度传感器资料的搜集和整理，在积累知识的同时，锻炼自身搜集信息的能力，在设计并完成课题的过程中，希望能从中积累更多的经验，不论是失败的经验还是成功的经验，同时还能进一步学会和搭档团队协作，提高团队协作的能力，希望这本次设计中能细心，耐心，一次成功。

3、设计方案

方案一：

由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻会累的期间利用其温度感应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行AD转换后，就可以使用单片机进行数据的处理，在显示电路上，这种设计需要用到AD转换电路，感温电路比较麻烦。

方案二：

进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多数都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一直温度传感器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。

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，故采用方案二。

4、设计框图

根据资料设计出如图方案框图：

图4.1 方案设计框图

5、工作原理

（1）DS18B20温度传感器的简介：

DS18B20的测温原理中，低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器，高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器的脉冲输入。

计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55度所对应的基数分别置入减法计数器和温度寄存器中，减法计数器对低温系数晶振产生的脉冲信号进行减法基数，当减法计数器的预置值减到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器的预制将重新被装入，减法计数器重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行基数。

当斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，，其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值，这就是DS18B20的测温原理。

（2）主要设计过程如下：

我们设计的温度系统是由中央控制器、温度检测器及显示器组成。控制器采用单片机C51系列，温度检测部分采用DS18B20温度传感器，用LCD做显示器。温度传感器DS18B20采集温度信号送给该单片机处理，存储器通过单片机对某些时间点的数据进行存储，单片机再温度数据送LCD显示，已达到显示当前温度的目的。

温度采集模块：

图5.1 温度采集模块单片机控制及AD转换模块

图5.2 AD转换模块显示模块：

图5.3 图示LCD 显示模块

报警模块： VCC T1

9015

R4

20

R5

2.2K

U10

BUZZ P

1GND

2BELL

图5.4 图示为蜂鸣器报警系统

电源模块：

图5.5 图示电源模块

6、设计总结

本次毕业设计历时两周，作为一个专科班的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周的地方，如果没有导师的知道以及同学们的支持，想要完成这个设计是有很大难度的。在这里首先要感谢指导老师，他给我了很多知识和经验方面的指导，其次是感谢给我帮助的同学们，他们在本次设计中也是很努力的工作，一起克服了很多困难。

本次设计中，从最开始的查找资料，确定设计课题，到后面的设计课题，并完成课题，中间确实也有很多磕碰，比如，在设计电路的时候忘记设计复位电路，导致中间出现程序故障的时候无法快速调整和复位，再者在最后的调试阶段，才发现个别引脚连接错误等等。

在本次设计中，我也收获了很多。首先锻炼了独立自主的学习能力，也学习到了很多关于温度传感器的知识和应用，其次也进一步强化了自己的专业知识，和发现问题并解决问题的能力，收获很多，感谢帮助我的人。

参考文献

[1]传感器技术大全，张宏润北京航空航天大学出版社

[2]传感器技术及应用樊尚春北京航空航天大学出版社

[3]单片机与嵌入式系统应用[M]，2002年，第5期

[4]单片机实验与实践教程. 北京：北京航空航天大学出版社, 2001

[5]单片微型计算机原理接口与应用．第1版[M]．北京：北京邮电大学出版社，1996