数字温度计课程设计

电气与电子信息工程学院

《单片机》课程设计报告

题目：数字温度计

专业班级：电气工程及其自动化2011级（2）班学号： 201140220229

姓名：杨章

指导教师：胡蔷、汤立刚

设计时间：2013年12月9日—2013年12月13日设计地点： K2-407单片机、微机原理实验室

2013年11月20日

单片机课程设计成绩评定表

指导教师签字：

2013 年12 月日

课程设计任务书

2013～2014 学年第 1 学期

专业班级：电气工程及其自动化2011级（2）班指导教师：胡蔷汤立刚工作部门：电气与电子信息工程学院电气自动化教研室

一、课程设计题目单片机课程设计

二、课程设计内容（含技术指标）

1．设计目的及要求

（1）根据具体设计课题的技术指标和给定条件，以单片机为核心器件，能独立而正确地进行方案论证和电路设计，完成仿真操作。要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整；

（2）熟悉、掌握各种外围接口电路芯片的工作原理和控制方法；

（3）熟练使用单片机汇编语言或C51进行软件设计；

（4）熟练使用Proteus、Keil软件进行仿真电路测试；

（5）熟练使用Protel软件设计印刷电路板；

（6）学会查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数；

（7）编写设计说明书，参考毕业设计论文格式撰写设计报告。

2．设计内容（题目名称：数字温度计）

本次课程设计将设计一种基于单片机控制的数字温度计，本温度计属于多功能温度计，可以设置上下报警温度，当温度不在设置范围内时，可以报警。本设计系统由单片机最小系统、显示电路、按键、温度传感器等组成。采用AT89C52作为主控制系统;，显示电路由1602液晶显示模块芯片，可以进行多行显示；温度报警按键设为五个，可以显示华氏温度，调节高低报警温度；温度传感器电路主要由DS18B20测温器件构成，该器件主要功能有：采用单总线技术；每只DS18B20具有一个独立的不可修改的64位序列号；低压供电，电源范围为3～5V；测温范围为-20℃～+125℃，误差为±0.5℃，并且还可以通过需要来调整分辨率；复位电路是10K电阻构成的上电自动复位。

三、课程设计考核办法与成绩评定

根据过程、报告、答辩等确定设计成绩，成绩分优、良、中、及格、不及格五等。

2013年11月

数字温度计总体设计方案

一、数字温度计设计方案论证

方案一

由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。

方案二

(1).进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，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。

从以上两种方案，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，故采用了方案二。

二、技术指标

1、测温范围-50℃-110℃

2、精度误差小于0.5℃

3、LCD显示温度值

4、可通过人机接口任意设定温度报警的上限值和下限值

三、结构框图

温度计电路设计总体设计方框图如上图所示，控制器采用单片机AT89C52，温度传感器采用DS18B20，用LCD实现温度显示。

四、硬件设计

1、原理图

2、硬件电路概述：

系统由单片机最小系统、显示电路、按键、温度传感器等组成。

本电路是由AT89C52单片机为控制核心，具有与MCS-51系列单片机完全兼容，程序加密等功能，带2KB字节可编程闪存，工作电压范围为2.7～6V，全静态工作频率为0～24MHZ；显示电路由1602液晶显示模块芯片，可以进行多行显示；温度报警按键设为五个，可以显示华氏温度，调节高低报警温度；温度传感器电路主要由DS18B20测温器件构成，该器件主要功能有：采用单总线技术；每只DS18B20具有一个独立的不可修改的64位序列号；低压供电，电源范围为3～5V；测温范围为-20℃～+125℃，误差为±0.5℃；复位电路是10K电阻构成的上电自动复位。

晶振电路

AT89C52

复位电路

显示电路

本设计显示电路采用1602液晶显示模块芯片，该芯片可现实16x2个字符，比以前的七段数码管LED显示器在显示字符的数量上要多得多。另外，由于1602芯片编程比较简单，界面直观，因此更加易于使用者的操作和观测。1602A芯片的接口信号说明如下表：

1602A芯片的接口信号说明

报警温度调节电路

本系统一共设置了三个按键。

如图所示，K1表示切换上限和下限温度。

K2表示增加温度。

K3表示降低温度。

温度传感器及DS18B20测温原理

DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9-12位的数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下：

TO－92封装的DS18B20的引脚排列见下图，其引脚功能描述见表1。

（底视图）

DS18B20表1 DS18B20详细引脚功能描述

名称引脚功能描述

序

号

1 GND 地信号

2 DQ 数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源

下，也可以向器件提供电源。

3 VDD 可选择的VDD引脚。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。

DS18B20的性能特点如下：

（1）独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信，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的双向通讯。

（2）DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网测温；

（3）无须外部器件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内；

（4）可通过数据线供电，电压范围为3.0-5.5Ｖ；