数字温度计的设计毕业论文

黄冈师范学院专科生毕业论文

题目: 数字温度计的设计

专业班级：应用电业技术电子1211班

学号：XXX

学生姓名：XX

指导教师：XXX

论文完成日期: 2014 年11 月

郑重声明

本人的毕业论文是在熊杰老师的指导下独立撰写并完成的。毕业论文没有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范和侵权行为，如果有此现象发生，本人愿意承担由此产生的各种后果，直至法律责任；并可通过网络接受公众的查询。特此郑重声明。

毕业论文作者(签名)： XX

2014 年 11 月 5 日

目录

第一章绪论 (3)

1.1前言 (3)

1.2设计务任和要求 (3)

第二章系统总体方案及硬件设计 (4)

2.1数字温度计设计方案论证 (4)

2.1.1方案一 (4)

2.1.2 方案二 (4)

2.2系统总体设计 (4)

2.3模块简介 (6)

2.3.1 主控制器 (6)

2.3.2 显示电路 (6)

2.3.3温度传感器 (7)

2.3.4报警温度调整按键 (8)

第三章系统软件算法分析 (9)

3.1主程序流程图 (9)

3.2读出温度子程序 (9)

3.3温度转换命令子程序 (9)

3.4计算温度子程序 (10)

3.5显示数据刷新子程序 (10)

3.6按键扫描处理子程序 (11)

第四章电路仿真 (12)

第五章电路板制作过程 (14)

5.1原理图编辑 (14)

5.2PCB制作 (15)

第六章电路调试过程 (16)

总结与体会 (17)

谢辞 (19)

参考资料 (20)

附目录 (21)

第一章绪论

1.1前言

随着电子技术的不断发展，我们能应用到的电子产品也越来越多。而生活中我们用的很多电子产品都越来越轻巧，价格也越来越便宜．利用电子芯片实现的东西也越来越来越多，比如数字温度计。当然，非电子产品的常用温度计也很便宜。此次课设论文所介绍的是自己动手制作的一个高精度数字温度计。本次课设不但丰富了课余生活，还从实践中学到并了很多新知识，并从中巩固了以前的知识。

用Protel 99软件来设计制作电路板——PCB(Printed circuit Bound)。在PCB 上，布置一系列的芯片、电阻、电容等元件，通过PCB上的导线相连，构成电路，一起实现一定的功能。电路通过连接器或者插槽进行输入/输出，有时还有显示部分（如发光二极管LED、.数码显示器等）。可以说，PCB是一块连接板，它的主要目的是为元件提供连接，为整个电路提供输入输出端口和显示，电气连接通性是PCB最重要的特性之一。PCB在各种电子设备中有如下功能：（1）提供集成电路等各种电子元件固定、装配的机械支撑。（2）实现集成电路等各种电子元件之间的布线和电气连接或电绝缘，提供所要的电气特性。（3）为电动装配提供阻焊徒刑，为元器件插装、检查、维修提供识别符和图形。

1.2设计务任和要求

1.2.1、基本范围-20℃——100℃

1.2.2、精度误差小于0.5℃

1.2.3、LED 数码直读显示

1.2.4、可以任意设定温度的上下限报警功能

第二章系统总体方案及硬件设计

2.1数字温度计设计方案论证

2.1.1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，其中还涉及到电阻与温度的对应值的计算，感温电路比较麻烦。而且在对采集的信号进行放大时容易受温度的影响从而出现较大的偏差。

2.1.2 方案二

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，电路简单，精度高，软硬件都以实现，而且使用单片机的接口便于系统的再扩展，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，费用较低，可靠性高，软件设计也比较简单，故采用了方案二。

2.2系统总体设计

温度计电路设计总体设计方框图如图2.1所示，控制器采用单片机STC89C52，温度传感器采用DS18B20，用4位LED 数码管以串口传送数据实现温度显示。

图2.1

有了总体设计方案后，下面就是原

理图的制作了。原理图如下图2.2及图2.3示。

为了降低绘制PCB是的麻烦度，特意将数码管电路与主控制电路分开画，最后两者是用导线连接。数码管位选接P20—P23，段选接P0口。

图2.2数码管电路

图2.3单片机控制电路

2.3模块简介

系统由单片机最小系统、显示电路、按键、温度传感器等组成。

2.3.1 主控制器

单片机STC89C52 具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。晶振采用12MHZ。复位电路采用上电加按钮复位。

图2.4晶振电路图2.5复位电路

2.3.2 显示电路

显示电路采用4 位共阴极LED 数码管，P0 口由上拉电阻提高驱动能力，作为段码输出并作为数码管的驱动。P2 口的低四位作为数码管的位选端。采用动态扫描的

方式显示。

2.3.3温度传感器

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：

1、独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；

2、多个DS18B20 可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能

3、无须外部器件；

4、可通过数据线供电，电压范围为3.0~5.5Ｖ；

5、零待机功耗；

6、温度以９或１２位数字；

7、用户可定义报警设置；

8、报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件；

9、负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作；DS18B20 可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时DS18B20 的1 脚接地，2 脚作为信号线，3 脚接电源。

为保证在有效的DS18B20 时钟周期内提供足够的电流，可用一个MOSFET 管来完成对总线的上拉。当DS18B20 处于写存储器操作和温度A/D 转换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10us。采用寄生电源供电方式时VDD 端接地。由于单线制只有一根线，因此发送接口必须是三态的。

图2.6温度传感器与单片机的连接