G11280214栾泽军《实时温度显示系统的设计与仿真》

苏州信息职业技术学院毕业设计报告（论文）系别：电子与电气工程系专业：机电一体化班级：机电112学生姓名：栾泽军学生学号：G11280214设计（论文）题目：实时温度显示系统的设计与仿真指导教师：侯文芳起讫日期：2013.9.16--2014.6.6苏州信息职业技术学院毕业设计(论文)成绩评定表学生姓名栾泽军系部电子与电气工程系学号G11280214课题名称实时温度显示系统的设计与仿真指导教师评语：该生综合运用理论与专业技术知识能力较强，能够独立地分析解决问题，设计的工作量比较大；工作严谨、学习努力，尊敬老师；按计划进行工作进度，及时提交资料，结论合理，有一定的个人见解，研究成果具有一定水平和实用价值，从仿真结果来看，较好地完成设计要求。建议成绩：90指导教师：侯文芳2014年6月5日评阅教师评语：该生对研究方案、技术条件有比较丰富的文献材料和较充足的理论依据研究成果，能从个人角度分析和解决问题，较好地完成了实时温度计的设计，并进行仿真验证，结论合理，具有一定水平和实用价值。建议成绩：90评阅教师:张忠华2014年6月6日答辩小组评语：该生对课题工作的总体介绍简洁，流利，清楚，重点突出，回答问题正确，有理有据，研究成果具有一定水平和实用价值，结论合理，论文结构合理，文字通顺，书写规范。建议成绩：90答辩小组负责人：张宗橙2014年6月7日苏州信息职业技术学院毕业设计（论文）任务书专业机电一体化学号G11280214姓名栾泽军课题名称：实时温度显示系统的设计与仿真主要技术指标：测温范围：-50~+1100C，精度误差在0.50C工作内容和要求：1．查阅相关资料熟悉单片机相关知识，了解单片机的设计流程，熟悉并学会使用PROTEUS仿真软件。2．写开题报告3．给出设计总体结构图，具体分析硬软件设计过程，并利用PROTEUS软件仿真运行。4根据设计，完成毕业论文主要参考文献：1曾令琴.电路分析基础（第2版）.北京:人民邮电出版社，20082沙占友.智能化传感器原理与应用.北京:电子工业出版社，20043孙育才.单片微型计算机及其应用.东南大学出版社,20044潘新民.王燕芳.微型计算机控制技术.电子工业出版社,20035张鑫.单片机原理及应用.电子工业出版社，2008，11学生（签名）栾泽军2013年9月16日指导教师（签名）侯文芳2013年9月16日教研室主任（签名）钱天翔2013年9月16日系主任（签名）张宗橙2013年9月16日苏州信息职业技术学院毕业设计（论文）开题报告专业机电一体化学号G11280214姓名栾泽军设计（论文）题目实时温度显示系统的设计与仿真一、选题的背景和意义：单片机自20世纪70年代问世以来，极高的性能价格比，受到人们的关注，其应用很广、发展很快。单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲，一块芯片就成了一台计算机。当前社会，随着信息化的飞速发展。单片机作为一门应用性很强的技术，已经深入到机电一体化、智能仪器仪表、工业测控及家用电器等多个领域。选用AT89C51型单片机作为主控制器件，DS18B20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DS18B20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°C到100°C最大线性误差小于0.1°C，可直接向单片机传输信号，便于单片机处理和控制。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。二、课题研究的主要内容：用DS18B20智能温度传感器作为检测元件，通过LED数码显示管显示温度，使用PROTUES实现电路设计和程序设计，并且进行实时交互仿真。三、主要研究（设计）方法论述：1．查阅资料法（查阅相关资料，熟悉单片机软硬件设计方法，了解DS18B20智能温度传感器的基本工作原理，熟悉PROTEUS软件的使用。）2．测试验证法（通过PROTEUS软件进行仿真，检测实时温度）。四、设计（论文）进度安排：时间（迄止）日期工作内容2013.9.16~2013.9.30查阅相关资料，确认选题2013.10.1~2013.10.14根据任务要求，完成论开题报告2013.10.15~2014.3.1进行硬、软件设计，并仿真测试2014.3.2~2014.6.6撰写论文，并根据答辩小组提出的建议，修改并完善论文五、指导教师意见：选题符合专业发展、社会发展的需要，有一定的实用价值。同意开题。指导教师签名：侯文芳2013年10月14日六、系部意见同意开题系主任签名：张宗橙2013年10月14日苏州信息职业技术学院毕业设计（论文）中期检查表学生姓名栾泽军学号G1128024指导教师侯文芳选题情况课题名称实时温度显示系统的设计与仿真难易程度偏难适中√偏易工作量较大适中√较小符合规范化的要求任务书有√无开题报告有√无外文翻译质量优良中差学习态度、出勤情况好√一般差工作进度快按计划进行√慢中期工作汇报及解答问题情况按计划进行指导教师侯文芳2014年3月9日所在专业意见：继续进行系主任张宗橙2014年3月9日实时温度显示系统的设计与仿真摘要：本文介绍了以单片机发展为背景，采用DS18B20为温度传感器的新型数字温度计的设计。论文介绍了硬件电路和软件系统的设计。其中硬件电路主要由数码管显示电路、报警电路和温度检测电路等组成，主控制器采用AT89C51单片机为核心的控制器件，显示电路采用4位共阴极LED数码管以动态扫描法直读显示。系统软件主要分析了主程序，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等。最后在Proteus软件上进行仿真、测试。由于采用了改进型智能温度传感器DS18B20作为检测元件，与传统的温度计相比，本数字温度计减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点。关键词：单片机DS18B20LED显示数字温度计目录１绪论........................................................11.1选题背景及意义...........................................11.2单片机的发展现状.........................................21.3研究的主要目的及内容.....................................32、系统设计....................................................32.1系统总体结构图...........................................32.2硬件设计.................................................42.3软件设计.................................................73、系统仿真...................................................103.1仿真软件简介............................................103.2仿真过程.................................................103.3仿真结果.................................................11结论...........................................................12致谢...........................................................12参考文献.......................................................13附录A主要元件清单............................................14附录B源程序..................................................1511绪论1.1选题背景及意义随着电子技术，特别是随大规模集成电路的产生而出现的微型计算机技术的飞速发展，人类生活发生了根本性的改变。如果说微型计算机的出现使现代科学研究得到了质的飞跃，那么可以毫不夸张地说，单片机技术的出现则是给现代工业测控领域带来了一次新的技术革命。目前，单片机以其体积小、重量轻、抗干扰能力强、对环境要求不高、高可靠性、高性能价格比、开发较为容易，在工业控制系统、数据采集系统、智能化仪器仪表、办公自动化等诸多领域得到极为广泛的应用，并已走人家庭，从洗衣机、微波炉到音响、汽车，到处都可见到单片机的踪影。因此，单片机技术开发和应用水平已逐步成为一个国家工业发展水平的标志之一。随着新技术的不断开发与应用，近年来单片机发展十分迅速，一个以微机应用为主的新技术革命浪潮正在蓬勃兴起，单片机的应用已经渗透到电力、冶金、化工、建材、机械、食品、石油等各个行业。传统的温度采集方法不仅费时费力，而且精度差，单片机的出现使得温度采集方和数据处理问题能够得到很好的解决。温度是工业控制对象中的一个重要的被控参数，然而所采用的温度元件和测量方法也不相同；产品的工艺不同，控制温度的精度也不相同。环境温度对农业、工业、商业以及人们的正常生活都有很大的影响。温度的测量是人们生活中一项必不可少的工作。传统的温度计测量费时，准确度也比较低。单片机温度计与传统的温度计相比，具有测量方便，测量范围广，测温准确，结果采用数字显示。能够满足对测温要求准确的场所和实验室。因此，单片机温度计被广泛的应用诸多领域。传统的温度检测以热敏电阻为为温度敏感元件。热敏电阻的成本低，但需后续处理电路，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使用方便，测量范围广，测温精确，数字显示，适用范围宽等特点。选用AT89C51型单片机作为主控制器件，DS18B20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DS18B20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2稳定，线性度较好，在0°C到100°C最大线性误差小于0.1°C。该器件可直接向单片机传输信号，便于单片机处理和控制。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。1.2单片机的发展与应用1)单片机的发展大致可分为以下四个阶段：第一阶段：单片机探索阶段。以Intel公司MCS-48，Motorola公司6801为代表，属于低档型8位机。第二阶段：单片机完善阶段。以Intel公司MCS-48，Motorola公司68HC05为代表，属高档型8位机。此阶段，8位单片机体系进一步完善，特别是MCS-51系列单片机在我国得到了广泛的应用，奠定了它在单片机领域的经典地位，形成了事实上的8位单片机标准结构。第三阶段：8位机和16位机争艳阶段，也是单片机向微控制器发展阶段。此阶段Intel公司推出了16位的MCS-96系列单片机，世界其他芯片制造商业纷纷推出了性能优异的16位单片，但由于价格不菲，其应用受到一定限制。相反MCS-51单系列片机，由于其性能价格比高，却得到了广泛应用，并吸引世界许多知名芯片制造商，使用以80C51位内核，扩展部分测控系统中使用的电路技术、接口技术、A/D、D/A和看门狗等功能部件，推出了许多与80C51兼容的8位机。强化了微控制器的特征，进一步恐怖和发展了8位单片机的主流地位。第四阶段：微控制器全面发展阶段。随着单片机在各个领域全面深入地发展和应用，世界各大电气、半导体厂商普遍投入，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的8位∕16位∕32位通用型单片机以及小型廉价的专用单片机，单片机已进入一个广泛选择和全面发展的应用时代。2)展望