室温测量与显示仪解说.doc

软 件 课 程 (设计) 论文题目： 室温测量与显示仪 摘要：本文介绍了一种室温测量的设计方案。设计主要采用STC89C52单片机和三个DS18B20数字温度传感器来实现对温度的测量，并通过串口通信在PC机上显示测量值。三个数字温度传感器采用单总线连接方式与单片机组成一个测温系统，在正常情况下将三个温度传感器测量的平均值通过串口调试助手实时显示环境的温度，当任何一个温度传感器的测量值与三个传感器所测得的平均值偏离10%以上则取另外两个传感器的测量平均值作为最终结果，从而保证了测量的准确性。通过测试表明，本设计对温度的控制有方便简单、精度高等的特点，大幅度提高了室温测量的技术指标。 关键字：STC89C52单片机、DS18B20、串口通信 目录 一、设计任务与要求 设计一个单片机控制的室温测量与显示仪，要求使用3个温度传感器，在室温传感器都正常工作的情况下取3个传感器的平均值作为室温值并将数据通过串口发送给PC机进行显示，如果任何一个温度传感器的测量值与三个传感器所测得的平均值偏离10%以上则剔除该测量值，即取另外两个传感器的测量平均值作为最终结果，当室温高于28℃时点亮红色二极管，当室温低于12℃时点亮绿色二极管。 二、方案设计与论证 方案一：使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，将随被测温度变化的电压或电流采集，进行A/D转换，再使用单片机进行数据的处理，在显示系统上，则可将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，其中还涉及到电阻与温度的对应值的计算，且感温电路比较麻烦。另外在对采集的信号进行放大时容易受温度的影响出现较大的偏差。方案设计框图如图1所示。 图1 感温效应系统框图 方案二：采用数字温度传感器DS18B20。DS18B20作为测温元件可以直接读取被测温度值，且电路简单、精度高，软硬件都易于实现，另外使用单片机的接口便于系统的再扩展，满足设计要求。 综上所述，方案一，由于传统的热敏电阻等测温元件测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，需要比较多的外部元件支持，且硬件电路复杂，制作成本相对较高。而方案二，电路简单，费用较低，可靠性高，软件设计也比较容易，故采用了方案二。 三、系统结构 本系统的硬件部分主要包括：主控模块(单片机)、18B20测温模块、LED模块、电源模块、串口模块。如图2所示。 图2 系统硬件总设计框图 四、硬件单元电路设计与参数计算 4.1、主控制器介绍 主控制器采用STC89C52单片机。STC89C52具有高速、低功耗、超强抗干扰的特点，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟∕机器周期和6时钟∕机器周期可以任意选择。它是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory）I/O端口，分别记作P0、P1、P2、P3MCS-51单片机工作所必须的时钟控制信号，内部电路在时钟信号的控制下，严格地按时序指令工作。MCS-51内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，该高增益反向放大器的输入端为芯片的引脚XTAL1，输出端为XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成了一个稳定的自激振荡器。电路中的微调电容通常选择为22pF，该电容的大小会影响到振荡器频率的高低、振荡器的稳定性和起振的快速性。晶体的振荡频率为12MHz。 图4 最小系统 4.3、复位电路设计 单片机系统的复位电路在设计中采用上电+按钮复位电路形式，其中电阻R采用10KΩ的阻值，电容采用电容值为10μ的电解电容。电路图如图5。 图5 复位电路 4.4、串口通信电路设计 串口通信的设计电路如图6所示。系统采用MAX232芯片实现RS-232与TTL电平的转换，最终实现单片机与PC机的通信。设计中将R2OOUT与T2IN引脚与单片机P30和P31引脚相连，通过简单的单片机编程和串口调试助手就可以实现将温度值在电脑上显示。 图6 串口电路 4.5、温度传感器DS18B20介绍 DS18B20采用单总线专用技术，既可通过串行口线，也可通过其它I/O口线与微机接口，无须经过其它变换电路，直接输出被测温度值（9位二进制数，含符号位）测温范围为-55℃-+125℃，测量分辨率为0.0625℃内含64位经过激光修正的只读存储器ROM适配各种单片机或系统机用户可分别设定各路温度的上、下限内含寄生电源。DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM,温度传感器,非挥发的温度报警触发器TH和TL,高速暂存器。DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20 图7 DS18B20封装形式 4.6、温度传感器DS18B20电路设