课程设计基于51单片机的DS18B20数字温度计的设计.docx
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课程设计基于51单片机的DS18B20数字温度计的设计.docx
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课程设计基于51单片机的DS18B20数字温度计的设计
第一章设计目的22
第二章设计要求22
第三章设计内容22
第四章系统设计方案23
方案选择23
系统组成24
第五章系统硬件设计25
DS18B20介绍25
DS18B20初始化26
部份电路设计26
晶振设计26
报警电路设计27
第六章原理图、仿真与实物27
原理图27
仿真图28
实物29
源程序清单29
第七章总结34
第八章参考文献35
第一章设计目的
通过该课程设计使学生进一步了解和加深智能化仪器设计的一样原那么;熟练把握智能化仪器与装置的软、硬件设计方式;把握仪器的软件调试及软硬件联合统调方式与技术。
把握仪器的接口技术;熟练把握仪表总线的工作原理、设计步骤、编程及调试;把握VC或汇编设计软件的编程与调试方式。
一、巩固、加深和扩大单片机应用的知识面,提高综合及灵活运用所学知识解决工业操纵的能力。
2.、培育针对课题需要,选择和查阅有关手册、图表及文献资料的自学能力,提高组成系统、编程、调试的动手能力。
3、通过对课题设计方案的分析、选择、比较、熟悉单片机用系统开发、研制的进程,软硬件设计的方式、内容及步骤。
第二章设计要求
一、温度测试大体范围0℃—100℃。
二、精度误差小于1℃。
3、LED数码管显示。
4、实现报警提示。
第三章设计内容
基于DS18B20的温度测量系统
数字温度计采纳温度灵敏元件也确实是温度传感器(如铂电阻,热电偶,半导体,热敏电阻等),将温度的转变转换成电信号的转变,如电压和电流的转变,温度转变和电信号的转变有必然的关系,如线性关系,必然的曲线关系等,那个电信号能够利用模数转换的电路即A/D转换电路将模拟信号转换为数字信号,数字信号再送给处置单元,如单片机,处置单元通过内部的软件计算将那个数字信号和温度联系起来,成为能够显示出来的温度数值,如摄氏度,然后通过显示单元,如LED显示出来给人观看。
如此就完成了数字温度计的大体测温功能,他是基于AT89S51单片机,采纳数字温度传感器DS18B20,利用DS18B20不需要A/D转换,课直接进行温度搜集显示,报警的数字温度计设计。
包括传感器数据搜集电路,温度显示电路,报警电路,单片机主板电路等组成。
第四章系统设计方案
方案选择
提及到温度的检测,咱们第一会考虑传统的测温元件有热电偶和热电阻,而热电偶和热电阻测出的一样都是电压,再转换成对应的温度,需要比较多的外部硬件支持,硬件电路复杂,软件调试也复杂,制作本钱高。
因此,本数字温度计设计采纳智能温度传感器DS18B20作为检测元件,测温范围为-55°C至+125°C,最大分辨率可达°C。
DS18B20能够直接读出被测量的温度值,而采纳三线制与单片机相连,减少了外部的硬件电路,具有低本钱和易利用的特点。
依照系统设计功能的要求,确信系统由三个模块组成:
主操纵器STC89C51,温度传感器DS18B20,驱动显示电路。
整体电路框图如下:
图4-1系统整体框图
该系统要紧由温度测量和数据搜集两部份电路组成,实现的方式有很多种,下面将列出两种在日常生活中和工农业生产中常经常使用到的实现方案。
采纳数字温度芯片DS18B20测量温度,输出信号全数字化。
便于单片机处置及操纵,省去传统的测温方式的很多外围电路。
且该芯片的物理化学性很稳固,它能用做工业测温元件,此元件线形较好。
在0—100摄氏度时,最大线形误差小于1摄氏度。
DS18B20的最大特点之一采纳了单总线的数据传输,由数字温度计DS18B20和微操纵器AT89S51组成的温度测量装置,它直接输出温度的数字信号,可直接与运算机连接。
如此,测温系统的结构就比较简单,体积也不大。
采纳51单片机操纵,软件编程的自由度大,可通过编程实现各类各样的算术算法和逻辑操纵,而且体积小,硬件实现简单,安装方便。
既能够单独对多DS18B20操纵工作,还能够与PC机通信上传数据,另外AT89S52在工业操纵上也有着普遍的应用,编程技术及外围功能电路的配合利用都很成熟。
该系统利用AT89S52芯片操纵温度传感器DS18B20进行实时温度检测并显示,能够实现快速测量环境温度,并能够依照需要设定上下限报警温度。
该系统扩展性超级强,它能够在设计中加入时钟芯片DS1302以获取时刻数据,在数据处置同时显示时刻,并能够利用AT24C16芯片作为存储器件,以此来对某些时刻点的温度数据进行存储,利用键盘来进行调时和温度查询,取得的数据能够通过MAX232芯片与运算机的RS232接口进行串口通信,方便的搜集和整理时刻温度数据。
方案的测温装置电路简单、精准度较高、实现方便、软件设计也比较简单。
系统组成
本课题以是89C52单片机为核心设计的一种数字温度操纵系统,系统整体硬件电路包括,传感器数据搜集电路,温度显示电路,上下限报警调整电路,单片机主板电路等组成。
系统框图要紧由主操纵器、单片机复位、报警按键设置、时钟振荡、LED显示、温度传感器组成。
系统框图如图4-2所示。
图4-2系统大体方框图
第五章系统硬件设计
DS18B20介绍
DS18B20引脚如图4-3所示。
图4-3DS18B20引脚图
数字温度传感器DS18B20是一种体积小、适用于多种场合、且适用电压更宽、更经济器件。
DALLAS半导体公司的数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。
温度传感器的种类众多,在应用与高精度、高靠得住性的场合时DALLAS(达拉斯)公司生产的DS18B20温度传感器当仁不让。
超小的体积,超低的硬件开消,抗干扰能力强,精度高,附加功能强,使得DS18B20更受欢迎。
TO-92封装的DS18B20的引脚排列见图4-4
图4-4DS18B20的引脚散布图
DS18B20详细引脚功能描述:
(1)、GND:
地信号。
(2)、DQ:
数据输入/输出引脚。
开漏单总线接口引脚。
(3)、VDD:
可选的VDD引脚。
当工作于寄生电源时,此引脚必需接地。
DS18B20测温原理:
低温度系数晶振的振荡频率受温度阻碍很小,用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。
高温度系数晶振随温度转变其振荡率明显改变,所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。
计数器1和温度寄放器被预置在-55℃所对应的一个基数值。
计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数,当计数器1的预置值减到0时,温度寄放器的值将加1,计数器1的预置将从头被装入,计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数,如此循环直到计数器2计数到0时,停止温度寄放器值的累加,现在温度寄放器中的数值即为所测温度。
DS18B20初始化
图5-2DS18B20初始化流程图
部份电路图设计
5.3.1晶振设计
80C52单片机内部带有时钟电路,只需在片外通过XTAL1和XTAL2引脚接入按时操纵元件(12MHZ晶振和电容)即可组成一个稳固的自激振荡器。
XTAL1和XTAL2别离是80C52内部高增益反应放大器的输入端和输出端时钟频率为12MHz.
此部份为其使能和复位电路,该电路采纳上电自动复位方式,通过复位电容C1的充电来实现,接通电源就实现了系统的复位初始化。
5.3.2报警电路设计
单片机一个引脚操纵蜂鸣器,当温度超过设定的值时,他就能够够报警,以下图为PNP型三极管给低电平即能够实现报警。
第六章原理图、仿真与实物
原理图
仿真图
图8-1仿真1
实物
如下面包板实物图显示和度
源程序清单:
安电子科技大学出版社.2020年2月
[2]《微型运算机原理与接口技术》冯博琴,吴宁编.清华大学出版社.2007年8月
[3]《电子技术基础》康光华等编著.高等教育出版社.2005
[4]《基于AT89051单片机与DS18B20的温度测量系统》蔺鹏,柴世红.甘肃科技.2020年第9期
[6]《基于DS18B20测温系统的设计》颜丽娜,张铁民.机械与电子.2020年第11期
[7]《51单片机C语言教程------入门、提高、开发、拓展全攻略》郭天祥编著.电子工业出版社.2020年12月
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