大学毕业设计说明书 目 录
1 绪论 .................................................................. 1
1.1 选题背景及意义 ....................................................................................................................... 1 1.2 国内温度调节系统的的发展 ................................................................................................. 1 1.3 国外温度调节系统的发展 ..................................................................................................... 2 1.4 设计研究内容 ............................................................................................................................ 2 1.5 本文的内容与结构 ................................................................................................................... 3 2 总体方案设计 .......................................................... 4 2.1 温度传感器的分类 ................................................................................................................... 4
2.2 方案比较 ..................................................................................................................................... 5 2.3 方案论证与选择 ....................................................................................................................... 8 3 各单元模块设计 ........................................................ 9
3.1 单片机系统电路 ....................................................................................................................... 9 3.2 温度采集电路 ...........................................................................................................................11 3.3 显示电路 ....................................................................................................................................11 3.4 报警电路 ................................................................................................................................... 12 3.5 继电器电路............................................................................................................................... 13 4特殊芯片介绍 ......................................................... 15 4.1 STC89C52单片机 .................................................................................................................... 15
4.1.1 主要功能特性 ............................................... 15 4.1.2 管脚说明 ................................................... 16 4.2 DS18B20数字温度传感器 .................................................................................................... 18
4.2.1 DS18B20功能特性 ............................................ 18 4.2.2 DS18B20的内部结构 .......................................... 20 4.2.3 工作原理 ................................................... 21 4.2.4 使用方法 ................................................... 22 4.3报警器 ......................................................................................................................................... 23 5 软件设计 ............................................................. 25
5.1软件设计工具的介绍 ............................................................................................................. 25
5.1.1 Keil编程软件 ............................................... 25 5.1.2 Proteus仿真软件 ............................................ 26 5.1.3 Protel 99se电路原理图设计软件 .............................. 28 5.2 系统调试步骤 .......................................................................................................................... 30 5.3系统程序设计 ........................................................................................................................... 30
5.3.1 主程序流程图 ............................................... 31 5.3.2 温度转换子程序 ............................................. 32
大学毕业设计说明书 5.3.3 读温度子程序流程图 ......................................... 32 5.3.4 显示报警程序流程图 ......................................... 33
6 总结 ................................................................. 35 7 致谢 ................................................................. 36 8 参考文献 ............................................................. 37 附录 ................................................................... 38
附录1：电路原理图 ....................................................................................................................... 38 附录2：印制版PCB图 .................................................................................................................. 39 附录3：电路仿真图 ....................................................................................................................... 40
附录4：程序代码 ........................................................................................................................... 41 附录5：外文资料翻译 .................................................................................................................. 44
大学毕业设计说明书 实用电子温度计的设计
摘 要：本系统采用STC89C52单片机和温度传感器为核心，设计电子温度计。实现对
温度的采集、监视和报警。在温度采集的实现中，使用了STC89C52单片机和数字温度传感器DS18B20，温度显示部分利用动态驱动4位LED数码管，实现温度的显示。温度的测度范围-55℃～+125℃，通过按键设置上下限报警温度。此外，正文还介绍了集成温度传感器DS18B20的测温原理，STC89C52单片机功能和应用，给出了硬件系统各个子模块电路及相关程序的程序流程图等。
关键词：电子温度计，单片机，温度传感器DS18B20，LED数码管显示
system uses STC89C52 core Single Chip Microcomputer and temperature Abstract: The
sensors, design of electronic thermometer. To achieve the collection of temperature, monitoring, and alarm. Collection in temperature, the use of the STC89C52 microcontroller and digital temperature sensor DS18B20, temperature display some dynamic drive four LED digital tube, to achieve the temperature of the display. Measure the temperature range of -55 ℃ ～ +125 ℃, through the upper and lower alarm temperature setting buttons. In addition, the text also describes the integrated temperature sensor to thank the temperature measurement device DS18B20 principle, STC89C52 SCM features and applications, given the hardware circuit and each module of the program flow chart and other related procedures.
Keywords: Electronic thermometer,Single Chip Microcomputer,temperature sensor DS18B20, Light Emitting Diode digital display
大学毕业设计说明书 1 绪论
1.1 选题背景及意义
温度是一种最基本的环境参数，人们的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，在医学中经常需要对人体体温进行测量，因此研究温度的测量方法和装置具有十分重要的意义。
随着电子技术的发展，现在的温度控制系统功能越来越强，可靠性和准确性的要求也越来越高。以前温度控制系统大部分都是基于数字电路组成的，其功能较为单一，使用起来也不够方便，制作过程复杂，而且准确性与可靠性不高，成品面积大，安装、维护困难。由于近年来单片机发展迅速，逐渐出现用单片机制作的温度显示及控制系统，制作过程简单，而且安装、维护简单。温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大折差距。成熟的温控产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主，它们只能适应一般温度系统控制，而用于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表，国内技术还不十分成熟，形成商品化并广泛应用的控制仪表较少。随着我国经济的发展及加入世界贸易组织WTO，我国政府及企业对此都非常重视，对相关企业资源进行了重组，相继建立了一些国家、企业的研究开发中心，开展创新性研究，使我国仪表工业得到了迅速的发展。
目前，温度控制器产品从模拟、集成温度控制器发展到智能数码温度控制器。智能温控器（数字温控器）是微电子技术、计算机技术和自动测试技术的结合，特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种控制器，并且它是在硬件的基础上通过软件来实现控制功能的，其智能化程度也取决于软件的开发水平，现阶段正朝着高精度高质量的方向发展，相信以我国的实力，温控技术在不久的将来一定会位于世界前列！
因此，在这样的背下，设计出一种用普遍用于工业和生活中的新型高精度电子温度计，且数字温度计能快速准确的显示读数、携带方便和不会造成环境污染等特点。它在稳定性方面比传统的温度计有着显著的优势，精度要求也能和传统的温度计相媲美。
1.2国内温度调节系统的的发展
目前，我国在温度等控制仪表业与国外的差距主要表面在以下几个方面：
(1)行业内企业的规模小，且较为分散，造成技术力量不集中，导致研发能力不强，制约了技术的发展。
(2)商品化产品以PID控制器为主，智能化仪表少，这方面同国外差距较大。目前，国内企业复杂的及精度要求高的温度控制系统大多采用进口温度控制仪表。
(3)仪表控制用关键技术、相关算法及控制软件方面的研究较国外相对滞后。例如：
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大学毕业设计说明书 在仪表控制参数的自整定方面，国外已有较多的成熟产品，但由于国外技术保密及我国开发工作的滞后，还没有开发出性能可靠的自设定软件，控制参数大多靠人工经验及现场调试来确定。我们所存在着的差距，必须努力克服。
1.3 国外温度调节系统的发展
因为温度控制器环节已经被纳入分布式控制系统（DCS），个人电脑（PC）和可编程逻辑控制器（PLC）。工业电子温度控制器全球市场的增长率在2003年为3.6%,2004年为3.5%，2005年为2.5%。预计2006年全球市场的增长率为仅为1.2%，而预测2010年的综合年度增长率仅为0.7%。欧洲和北美工业电子温度控制器市场受到这一趋势的影响最大。这两个较大地区的市场预计将在2010年出现负增长。然而，亚太市场，较小的美洲和其他地区的市场预计仍将保持增长。
中国作为一个主要的制造中心和工业电子温度控制器市场的崛起是这一增长的驱动因素。OEM厂商以及众多的终端工业厂商已经开始转移到中国大陆，以获得低成本的劳动力和原料优势。日本经济的复苏同样推动该地区走出停滞发展时期。OEM厂家和主要终端工业公司将制造业务向中国的转移，以及温度控制器价格的下降，是欧洲和北美工业电子温度控制器市场预测下降的主要原因。
此外，许多位于欧洲和北美的工业电子温度控制器供应商已经表明一旦准备充分，他们将很快在中国展开他们的制造工业电子温度控制器业务。通过在中国生产电子温度控制器，供应商不但可以获得更便宜的劳动力和原料的竞争优势，而且他们这样更能接近主要的发展市场。
1.4设计研究内容
温度自动控制系统主要由温度采集系统、显示系统、扬声器警报系统三部分组成。本文重点对点系统的硬件、软件进行分析设计。在硬件上对各部分电路一一进行了理论分析与方案论证进行了设计，介绍了DS18B20数字温度传感器在单片机下的硬件连接、显示电路的连接等，最终设计完成了该系统的硬件连接。在软件设计上根据硬件电路和温度采集系统所需要实现的功能，经过反复的模拟运行、调试、修改，最终完成了系统的软件设计。通过硬件与软件的密切配合，最终设计完成达到了题目所要求的功能。本设计采用的是STC89C52单片机，对温度进行采集。通过集成温度传感器DS18B20将温度值转换为电量输出。通过按键设置温度的最大值，当温度高于设定的上限值时，单片机发出报警，同时点高红色发光二极管，当温度在设定的范围内，则点亮绿色发光二极管。在软件上进行主程序和子程序的编程，使该温度控制系统实现智能化发展，精度更高。
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