温度测量系统设计--毕业设计

电子信息工程《电子专业基础课程设计》研究报告

温度测量系统设计

学生姓名：XXX

学生学号：XXXXXXXXXX

指导教师：XXX

所在学院：信息技术学院

专业班级：电子一班

中国·大庆2011 年11 月

信息技术学院

课程设计任务书

信息技术院电子信息工程专业08 级，学号XXXXXXXXX 姓名XXX

一、课程设计课题：

温度测量系统设计

二、课程设计工作日自2011 年10 月31 日至2011 年11 月

18 日

三、课程设计进行地点：信息技术学院205

四、课程设计任务要求：(详细内容见课程设计文档)

1.课题来源: 老师派发题目

2.目的意义: 随着社会的进步和工业技术的发展，人们越来越重视温度因

素，许多产品对温度范围要求严格，而目前市场上普遍存在的温度检测仪器大都存在精度不够的缺点，不利于工业控制者根据温度变化及时做出决定。实时性高、精度高，能够综合处理多点温度信息的测量系统就很有必要。

3.基本要求:

1）采用单片机80C51.要求温度范围0℃~100℃之间。

2）温度传感器选用模拟的数字的都可以。

3）在LED中显示温度。

4）精度达到±1%。

5）分辨率≤0.1℃

6）根据精度自选A/D转换芯片。

7）直流稳压电源自行设计。

8）辅助电路及元器件自选。

课程设计评审表

目录

1 设计任务要求 (1)

2 方案比较 (1)

3单元电路设计 (2)

4软件的编程 (10)

总结与体会 (11)

致谢 (12)

参考文献 (13)

附录 (14)

1、设计任务要求

1）采用单片机80C51.要求温度范围0℃~100℃之间。

2）温度传感器选用模拟的数字的都可以。

3）在LED中显示温度。

4）精度达到±1%。

5）分辨率≤0.1℃

6）根据精度自选A/D转换芯片。

7）直流稳压电源自行设计。

8）辅助电路及元器件自选。

2、方案比较

方案一、采用模拟分立元件，如电容、电感或晶体管等非线形元件，实现多点温度的测量及显示，该方案设计电路简单易懂，操作简单，且价格便宜，但采用分立元件分散性大，不便于集成数字化，而且测量误差大。采用模拟的温度传感器实现温度的测量

方案二、本方案采用AT89S51单片机为核心，通过温度传感器AD590采集温度信号，经信号放大器放大后，送到A/D转换芯片，最终经单片机检测处理温

度信号。

图1 方案二的框图

方案三、本方案由AT89S51单片机为核心，温度传感器采用的是DS18B20数字温度传感器实现温度的测量并且由LED显示温度值。

图2 方案三框图

方案的比较：DS18B20将温度信号直接转换为数字信号，实现了与单片机的直接接口，从而省去了信号调理电路。该元件的最大分辨率为0.0625℃能达到设计要求。该仪器电路简单、功能可靠、测量效率高，很好地弥补了传统温度测量方法的不足。相对与方案1，在功能、性能、可操作性等方面都有较大的提升。相对与方案2，硬件电路简单，易于操作，具有更高的性价比，更大的市场。所以我采用方案3完成本设计。

3、单元电路设计

3.1 控制电路

3.1.1 单片机电路及原理

At89S51是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS8位单片机；片内含有4k字节的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128字节的随机存取数据存储器（RAM）；器件采用AMTEL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2位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大的AT89C51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。功能特性概述

AT89S51提供以下标准功能: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、1个5向量两级中断结构、一个全双工串行通信口、片内振荡器及时钟电路，同时，AT89S51可降至0Hz的静态逻辑操作并支持两种软件可选的节电工作模式；空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM、定时/计数器、串行通信口及中断系统继续工作；掉电方式保存RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作一直到下个硬件复位[2]。引脚功能说明

Vcc：电源电压

GND：地

P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口；作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。

在访问外部数据存储器或者程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用；在访问期间激活内部上拉电阻。

在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时要求外接上拉电阻

P1口：P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口；P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路，对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口；作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低会输出一个电流。

Flash编程和程序校验期间，P1接收低8位地址

P2口：P2口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口；P2的输出缓冲级可驱动个（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路，对端口写“1”，通过内部

的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口；作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低会输出一个电流。

在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX @DPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据；在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVX @RI）时，P2口线上的内容（即特殊功能寄存器(SFR)区中的R2寄存器的内容），在整个访问期间不改变；

Flash编程或校验时，P2亦接收高位地址和其它控制信号。

P3口：P3口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口；P2的输出缓冲级可驱动个（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路，对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口；作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低会输出一个电流。

P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能；如下表2-1所示：

P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。