温度传感器设计报告

目录摘要..............................................................................................................................................11单片机简介………………………………………………………………………………………………………………………12基于单片机和温度传感器设计数字温度计的发展现状..............................13基于单片机的温度传感器设计数字温度计的技术现状………………………………………24选择的意义……………………………………………………………………………………..3第一部分单片机的温度计设计制作准备1电路介绍………………………………………………………………………………………………………………………….42制作所需电子元件及其功能介绍……………………………………………………………………………………..43制作焊接要求及注意事项………………………………………………………………………………………………..54安装完成调试说明及其使用说明………………………………………………………………………………………7第二部分单片机的温度计设计各个部分工作及其相关性能介绍1温度计的总体设计......................................................................................................................81.1总体论述............................................................................................................................81.2设计思路............................................................................................................................92硬件说明....................................................................................................................................102.1测量输入模块..................................................................................................................102.1.1传感器选择...........................................................................................................102.1.2DS18B20的介绍....................................................................................................112.2键盘输入模块..................................................................................................................122.3显示模块..........................................................................................................................132.4报警模块..........................................................................................................................132.5低功耗设计…………………………………………………………………………………………………………………162.5.1设计思路…………………………………………………………………………………………………………162.5.220C51的低功耗措施……………………………………………………………………………………..173软件和功能说明.........................................................................................................................183.1数据的读取......................................................................................................................193.2DS18B20的软件设计…………………………………………………………………………………………19第三部分设计制作心得体会........................................................................................................................21参考文献.........................................................................................................................................22附表附表1---电路图附表2---单片机控制程序摘要1.1单片机简介单片机全称为单片微型计算机。单片机发展始于70年代，经过30多年的发展，由于其具有高集成度、低功耗、工作电压范围宽、价格便宜、使用方便等诸多优点而在广泛使用。到目前为止将单片机发展阶段分为三个阶段，分别为初级阶段、高性能阶段、以及高位单片机的推出。通常单片机内部含有中央处理部件（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM、EPROM、FlashROM）、定时器、计数器和各种输入输出接口等。目前8位单片机是目前品种最丰富、应用最广泛的单片机。今天我所使用的就其中比较典型的一种8位单片机AT89C51。1.2基于单片机和温度传感器设计数字温度计的发展现状随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用。检测是控制的基础和前提，而检测的精度必须高于控制的精确度，否则无从实现控制的精度要求。不仅如此，检测还涉及国计民生各个部门，可以说在所以科学技术领域无时不在进行检测。科学技术的发展和检测技术的发展是密切相关的。现代化的检测手段能达到的精度、灵敏度及测量范围等，在很大程度上决定了科学技术的发展水平。同时，科学技术的发展达到的水平越高，又为检测技术、传感器技术提供了新的前提手段。目前温度计的发展很快，从原始的玻璃管温度计发展到了现在的热电阻温度计、热电偶温度计、数字温度计、电子温度计等等。目前的温度计中传感器是它的重要组成部分，它的精度灵敏度基本决定了温度计的精度、测量范围、控制范围和用途等。传感器应用极其广泛，目前已经研制出多种新型传感器。1.3基于单片机的温度传感器设计数字温度计的技术现状目前基于单片机的温度传感器设计的数字温度计已经很成熟，各种精度很高的温度计不断推出。数字温度计要求检测的精度必须高于控制的精确度，否则无从实现控制的精度要求。所以精度已经成为数字温度计的一项重要的性能参数。因此追求高精度是数字温度计的一个目标。不仅如此，检测还涉及国计民生各个部门，可以说在所以科学技术领域无时不在进行检测。科学技术的发展和检测技术的发展是密切相关的。现代化的检测手段能达到的精度、灵敏度及测量范围等，在很大程度上决定了科学技术的发展水平。同时，科学技术的发展达到的水平越高，又为检测技术、传感器技术提供了新的前提手段。目前市场上出现了很多传感器，很多精度高的传感器已经出现，而且精度越来越高。数字温度计未来将会更精确、更人性化，为我们做出更多贡献。1.4选择设计的意义随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用。现代测温应用中，温度计向数字化方向发展。传统的机遇物理方法的温度计功能单一，而数字温度计以其便携，检测精度高，功能多等优点应用的越来越广泛。随着技术的发展，一些环境比较恶劣的场合中也能觅得数字温度计的踪迹。在本文中，主要从功能组合，硬件组合，软件算法和降低功耗等几个方面探讨温度计的设计。第一部分单片机温度设计制作准备1、电路介绍该电路是由18B20温度传感器作为温度传感元件，并由AT89C2051单片机进行数据处理输出，显示模块是由0.56寸大的三位共阳极数码管显示温度值。此电路可由外接5V---12V的直流电电源提供。温度显示和控制的范围为：-55℃----125℃之间，精确度到达1℃，即数码管显示温度为整数。如果设定的报警温度为30℃，则当温度到达30℃的时候，报警发光二极管发光同时蜂鸣器发出响声，此时继电器发生动作。如果不需要对温度控制报警，可以将报警温度设置提高。如果是为了控制局部温度，可以把18B20用引线引出，但是距离不宜过大，注意引脚要绝缘。2、制作所需电子元件及其功能介绍电子元件名称规格编号主要功能与作用按钮6X6X5AN1、AN2、AN3调节报警温度和控制温度上、下限电容30PC1、C2单片机的时钟振荡电容10UFC3单片机复位电容470UFC4电源滤波电容104UFC5电源滤波单片机AT89C2051IC1把操作数据处理输出温度传感器DS18B20IC2感应外界温度稳压块L7805IC3控制工作电压为5v-12v接线柱2P5.0J1外接电源USB电源插座USBJ2外接电源晶体12MJZ单片机的时钟振荡一位共阳数码管0.56LED1摄氏温度符号显示三位共阳数码管0.56LED2温度值显示发光二极管3MMLED3报警发光指示和Q1偏置三极管8550Q1、Q2、Q3、Q4Q1：报警时驱动继电器；其他数码管驱动电阻10KR1单片机复位电阻220K、470KR7R8R9R10R11R12R13R14数码管限流电阻4.7KR2R3R4R6三极管基极和温度传感器偏置电阻2KR5三极管Q1基极偏置二极管1N4148V1保护Q1跳线细铜线连接电路继电器5V2AJDQ温度到达报警极限触点动作万能板120MMX160MM电源5VUSB开关电源开关电源发光二极管1N4149V2按钮操作指示灯3、制作焊接要求及