毕业论文 - 数字温度计的设计(2)

2018-12-27 15:55

1.2 数字温度计简介

1.2.1 数字温度计的特征

温度是我们日常生产和生活中实时接触到的物理量,但是它是看不到的,仅凭感觉只能感觉到大概的温度值。数字温度计的出现可以让人们直观的了解自己想知道的温度到底是多少度。数字温度计采用温度敏感元件也就是温度传感器(如铂电阻,热电偶,半导体,热敏电阻等),将温度的变化转换成电信号的变化,如电压和电流的变化,温度变化和电信号的变化有一定的关系,如线性关系,一定的曲线关系等,这个电信号可以使用模数转换的电路即AD转换电路将模拟信号转换为数字信号,数字信号再送给处理单元,如单片机或者PC机等,处理单元经过内部的软件计算将这个数字信号和温度联系起来,成为可以显示出来的温度数值,如25.0摄氏度,然后通过显示单元,如LED,LCD或者电脑屏幕等显示出来给人观察。这样就完成了数字温度计的基本测温。 1.2.2 设计实现的目标

1) 测温基本范围-55℃~125℃。 2) 测温精度误差小于或等于0.5℃。 3) 超温报警(20℃~30℃)。

4) LCD屏幕显示实时温度,时间,日期。 5) 四个按键可以对时间,日期进行调整。

第二章 数字温度计的设计方案

2.1 设计方案论证和比较

2.1.1 显示电路方案

方案一: 用动态数码管显示

采用七段LED数码管,采用动态显示的方法来显示各项指标,该方案价格成本低,但是显示单一,不具有灵活性,且功耗较大。 方案二:采用1602LCD液晶显示

采用该液晶显示,此方案显示内容丰富,灵活性较好,价格不贵,且功耗相对较小。

综合上述原因,采用方案二。 2.1.2 测温电路方案

\\ 2

方案一: 采用模拟温度传感器测温

本设计是测温电路,可以使用热敏电阻之类的器件利用它们的感温效应,把被测温度的电压或电流采集过来,进行A/D转换后,用单片机进行数据处理,被测温度就能够在显示电路中显示出来。但是这种设计需要用到A/D转化电路,感温电路比较麻烦。

方案二:采用数字温度传感器

在单片机的设计电路中,大多都是使用传感器,所以可以采用温度传感器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,软件设计也比较简单,满足设计要求。 综合上述原因,采用方案二 2.2 系统总体方案

根据上述方案之间的比较,结合题目可以将系统分文主控模块,温度采集模块,显示模块,其框图如下:

看门狗

掉电保护电路

MCU

报警电路

显示模块

DS18B20温度采集模块

\\

3

第三章 数字温度计的硬件电路的设计

3.1 系统硬件框图

开关电路

掉电保护电路

复位电路

单片机 AT89S52

显示模块

报警电路

DS18B20温度采集模块

按键输入电路

时钟电路

3.2 控制电路

3.2.1单片机AT89S52芯片的功能特性

主要性能

1)与Mcs-51单片机兼容

\\ 4

2)8k字节在系统可编程Flash存储器 3)1000次擦写周期 4)全静态操作:0Hz~33Hz 5)三级加密程序存储器 6)32个可编程I/O口线 7)三个16位定时器/计数器 8) 八个中断源

9) 全双工UART串行通道 10)低功耗空闲掉电模式 11) 掉电后中断可唤醒 12)看门狗定时器 13) 双数据指针 14) 掉电标识符

AT89S52是一种低功耗,高性能的CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程flash存储器。使用ATMEL公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80c51产品指令和引脚完全兼容。片上flash允许程序存储器在系统中可编程,亦适用于常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程flash,使得ATS89S52位众多嵌入式控制应用系统提供高灵活,有效的解决方案。 ATS89S52具有以下功能标准功能:8K字节Flash,256字节RAM,32位I/O口线,看门狗定时器,2个数据指针,三个16位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及实时时钟。另外,ATS89S52可降至0Hz静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU停止工作,允许RAM,定时器/计数器,串口,中断继续工作。掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。

\\ 5

3.2.2 最小系统模块 VCCAT89S521234567891011121314151617181920P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RESETP3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RDXTAL2XTAL1GNDVCCP0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7EAALE/PROGPSENP2.7/AD15P2.6/AD14P2.5/AD13P2.4/AD12P2.3/AD11P2.2/AD10P2.1/AD9P2.0/AD82122232425262728293031323334353637383940*8RP110kC1+10uFS1R110KC130PF12MHZC230PF 3.2.3系统模块分析 在本系统中,最小系统模块居于非常重要的地位。它是整个系统的中枢,系统运行所需的每个操作指令都要由其发出。它一方面控制着测温模块进行温度信息的采集和时钟信息,另一方面也控制着显示模块的工作。最重要的是,由测温模\\ 6 234


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