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：

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