电子1001班—G1063385—穆翠—数字温度计设计与制作(1) - 图文

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学号 姓名 班级 电子1001班 指导教师 论文题目 数字温度计设计与制作

安徽财贸职业学院毕业设计 数字温度计设计与制作

摘 要

本次设计主要介绍一种基于单片机控制的数字温度计，在硬件方面介绍单片机温度控制系统的设计，对硬件原理图做简洁的描述。系统程序主要包括程序、读出温度子程序、温度转换命令子程序、计算温度子程序、显示数据刷新子程序。软硬件分别调试完成后，将程序下载入单片机中，电路板接上电源，电源指示灯亮，按下开关按钮，数码管显示当前温度。由于采用了智能温度传感器DS18B20，所以这次设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比的转换速率极快，进行读、写操作非常简便。它具有数字化输出。系统具有微型化、微功耗、测量密度高、功能强大等特点，加上DS18B20内部的差错检验，所以它的抗干扰能力强，性能可靠，结构简单。本次设计产生的结果是能正常显示温度。充分印证了设计的可靠性、可行性。 关键词：单片机控制 DS18B20 数码管

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目 录

第一章 单片机的概述............................................................................................................................... - 1 -

1.1选题背景 ..................................................................................................................................... - 1 - 1.2单片机的简介.............................................................................................................................. - 1 - 1.3 温度计的运用.............................................................................................................................. - 1 - 第二章 测温仪设计方案........................................................................................................................... - 2 -

2.1经过D/A转换后直接显示 .......................................................................................................... - 2 - 2.2基于单片机和DS18B20的温度测量仪 ..................................................................................... - 2 - 2.3基于FPGA和热敏电阻pt100的温度测温仪 ........................................................................... - 3 - 第三章 方案的分析与比较 ....................................................................................................................... - 4 -

3.1温度传感器的比较 ....................................................................................................................... - 4 - 3.2控制器的比较............................................................................................................................... - 4 - 第四章 方案的实现 .................................................................................................................................. - 4 -

4.1方案实现的原理.......................................................................................................................... - 4 -

4.1.1单片机系统 ...................................................................................................................... - 5 - 4.1.2 DS18B20工作原理 .......................................................................................................... - 7 - 4.1.3数码管工作原理 ............................................................................................................ - 14 - 4.2方案电路原理图........................................................................................................................ - 16 - 4.3仿真验证 ................................................................................................................................... - 18 - 心得体会 .................................................................................................................................................. - 21 - 致谢 .......................................................................................................................................................... - 22 - 参考文献 .................................................................................................................................................. - 27 -

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第一章 单片机的概述

1.1选题背景

随着人们生活水平的不断提高,数字化控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。

本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示。

1.2单片机的简介

单片机，更确切的应称作微控制器，是20世纪70年代中期发展起来的一种面向控制的大规模集成电路模块，其特点是功能强大、体积小、可靠性高、价格低廉。它应用的领域非常广泛包括：工业控制、数据采集、智能化仪表、机电一体化、家用电器等；极大地提高了这些领域的技术水平和自动化程度。因此单片机的开发、应用已成为高科技和工程领域的一项重大课题。

随着人们生活水平的不断提高，单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它给人带来的方便也是无可质疑的，其中数字温度计就是一个典型的例子。随着人类对它的要求越来越高，要为现代人的工作和生活提供更好、更方便的设施就需要从数字单片机技术入手，一切向着数字化控制、智能化控制方向发展。

1.3 温度计的运用

温度是科学技术中最基本的物理量之一，物理、化学、生物等学科都离不开温度。在工业生产和实验研究中，像电力、化工、石油、冶金、航空航天、粮食储存、酒类生产、医学等领域内，温度常常是表征对象和过程状态的最重要的参数之一。随着时代的进步和发展，单片机技术已经深入到各个领域，基于单片机数字温度计与传统的温度计

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安徽财贸职业学院毕业设计 相比，具有读数方便，测温范围广，其输出温度采用数字显示。

温度测量在物理实验、医疗卫生、食品生产等领域，尤其在热学实验（如：物体的比热容、汽化热、热功当量、压强温度系数等教学实验）中，有着特别重要的意义。目前温度计的发展也相当的迅猛，从原始的玻璃管温度计发展到了现在热电阻温度计、热电偶温度计、数字温度计、电子温度计等。现在所使用的温度计通常是精度为1℃和0.1℃的水银、煤油或酒精温度计，这些温度计的刻度间隔通常都很密，不容易准确分辨，读数很难，而且它们的热容量还比较大，达到热平衡所需要时间长，因此很难读准，并且使用非常不方便。这次设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便、测温范围广、测温准确等优点，其输出温度采用数字显示，主要供测温要求准确的场所和科研实验室使用。

第二章 测温仪设计方案

2.1经过D/A转换后直接显示

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，将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。如图2-1所示。

传感器 D/A 显示器 图2-1 电路方框原理图

2.2基于单片机和DS18B20的温度测量仪

LED显示器显示正确的温度值，LED显示器实现显示功能。方案二与方案一大致相同，但是温度信号输入部分采用温度检测芯片DS18B20，这个芯片无需A/D转换，可直接将测得的温度值以2进制形式输出。单片机主要控能，其原理图如图2-2所示。

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