河南理工大学 《单片机应用与仿真训练》设计报告 基于单片机的数字温度计设计 姓 名:　 　 　 　 学 号： 　 　 　 　 专业班级: 　　 指导老师：　 　 　　　　 所在学院： 电气工程与自动化系 2０11年６月2６日 基于单片机的数字温度计设计 摘要 随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现．能够独立工作的温度检测 和显示系统应用于诸多领域。传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件。热敏电阻的 成本低,但需后续信号处理电路，而且可靠性相对较差，测温准确度低,检测系统也有一 定的误差。与传统的温度计相比，这里设计的数字温度计具有读数方便,测温范围广,测 温精确,数字显示,适用范围宽等特点。选用AT89S５２型单片机作为主控制器件，ＤＳl 8Ｂ2０作为测温传感器通过4位共阳极LＥＤ数码管串口传送数据，实现温度显示。通过 ＤＳｌ8B20直接读取被测温度值,进行数据转换,该器件的物理化学性能稳定，线性度较 好,在0 ~10０ 最大线性偏差小于0.１ 。该器件可直接向单片机传输数字信号，便于单 片机处理及控制。另外，该温度计还能直接采用测温器件测量温度,从而简化数据传输与 处理过程。 目录 1 概述 ……………………………………………………………………………4 1．1课题名称　　…………………………………………………………………4 　 １．２课题要求……………………………………………………………………４ 　１．3设计的目的意义……………………………………………………………4 2 系统总体方案及硬件设计…………………………………………………… ５ 2.１单片机的选择………………………………………………………………5 2．2温度传感器的介绍…………………………………………………………６ 2．3温度传感器与单片机的连接………………………………………………8 2.4复位信号及外部复位电路…………………………………………………8 　2.5单片机与报警电路…………………………………………………………9 2.6显示电路……………………………………………………………………9 3　软件设计 ………………………………………………………………………1０ 4 Prｏteus软件仿真 ……………………………………………………………12 4.1 仿真图 ……………………………………………………………………１2 ４.２仿真结果分析………………………………………………………………13 5 总结体会 ………………………………………………………………………14 参考文献 　　………………………………………………………………………15 附录 1 程序源代码 ……………………………………………………………15 附录　2 系统原理图………………………………………………………………2３ 1概述 １.１课题名称 基于单片机的数字温度计的设计 1.2课题要求 　 1）基本范围－50 ~１10 2）精度误差小于0.5 ３）LED数码直读显示 4)可以设定温度的上下限报警功能 1.３设计目的和意义 温度数我们日常生产和生活中实时在接触到的物理量,但是它是看不到的，仅凭感觉只能 感觉到大概的温度值,传统的指针式的温度计虽然能指示温度,但是精度低,使用不够方便 ，显示不够直观，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功能。 数字温度计根据使用的传感器的不同，AＤ转换电路，及处理单元的不同，它的精度 ，稳定性，测温范围等都有区别,这就要根据实际情况选择符合规格的数字温度计。数字 温度计有手持式,盘装式，及医用的小体积的等等。 另外作为电气工程及其自动化的学生，通过基于单片机数字温度计的设计可以提高自 己理论联系实际的能力，可以更好的掌握所学的专业理论只是,也培养了自己的动手能力 ,同时，也培养了信息搜集能力和分析问题解决问题的能力 2系统总体设计方案及硬件设计 作为对专业理论知识学习后的实践环节，我选择了自行设计基于AT8９S52单片机的数 字温度计。设计原理框图如,图　1。 图 1 数字温度计原理框图 2.１ 单片机的选 养了信息搜集能力和分析问题解决问题的能力。本文将详细介绍基于单片机的数字温度计的设计，包括系统方案、硬件设计、软件设计以及仿真结果。 1. **系统方案与硬件设计** - **单片机的选择**：AT89S52型单片机是一款广泛应用的8位微处理器，因其内置Flash存储器、丰富的I/O端口和高性价比，适合用于小型控制系统，如本设计中的数字温度计。 - **温度传感器**：DS18B20是一种集温度传感和数字信号处理于一体的传感器，其优点在于能够直接输出数字信号，无需额外的ADC转换，提高了系统的可靠性和精度。其工作范围广泛，0℃~100℃的最大线性偏差小于0.1℃，且稳定性好，易于与单片机接口。 - **温度传感器与单片机连接**：DS18B20通过单总线协议与单片机通信，只需要一根数据线即可实现数据传输，简化了硬件连接。 - **复位电路**：设计中包含外部复位电路，确保系统在异常情况下能够重新启动，保证系统运行的稳定性。 - **显示电路**：4位共阳极LED数码管用于显示温度值，通过串行接口接收单片机发送的数据，实现温度的直观显示。 2. **软件设计** - 在软件层面，主要任务是编写控制程序，处理DS18B20传感器获取的温度数据，将其转换为适合显示的格式，并根据预设的温度上下限触发报警功能。此外，程序还需要实现温度值的更新、数据显示和用户交互功能。 3. **Proteus软件仿真** - Proteus是一款常用的电子电路仿真软件，通过它能对设计的硬件电路进行虚拟测试。在本设计中，可以模拟DS18B20的温度数据输出，验证单片机处理和显示的正确性。 4. **总结体会** 设计并实现基于单片机的数字温度计，不仅提升了对单片机控制和嵌入式系统理解，还锻炼了实际操作和问题解决能力。同时，通过这样的实践项目，学生能更深入地学习和应用电气工程与自动化领域的专业知识。 通过以上设计，数字温度计实现了高精度、直观易读的温度显示，同时具备温度报警功能，适用于多种场合，如家庭、实验室、工业生产等。这种数字温度计与传统的模拟温度计相比，具有更高的精度、更宽的测温范围和更便捷的操作方式，体现了现代信息技术在传统领域的应用价值。