精品单片机课程设计温度采集显示系统.doc

课程名称： 单片机课程设计 论文题目： 温度采集显示系统 学 院 物理与光电工程学院 专业班级 学 号 姓 名 指导教师 2010 年 12 月 12 日 功能要求： 温度测量范围 0 - 99℃。 温度分辨率±1℃。 选择合适的温度传感器。 使用键盘输入温度的最高点和最低点，温度超出范围时候报警。（报警温度不需要保存） 一、系统设计方案 方案论证 方案一 采用热电偶温差电路测温，温度检测部分可以使用低温热偶，热电偶由两个焊接在一起的异金属导线所组成（热电偶的构成如图），热电偶产生的热电势由两种金属的接触电势和单一导体的温差电势组成。通过将参考结点保持在已知温度并测量该电压，便可推断出检测结点的温度。数据采集部分则使用带有A/D 通道的单片机，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D 转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来。热电偶的优点是工作温度范围非常宽，且体积小，但是它们也存在着输出电压小、容易遭受来自导线环路的噪声影响以及漂移较高的缺点，并且这种设计需要用到A/D 转换电路，感温电路比较麻烦。 热电偶电路图 系统主要包括对A/D0809 的数据采集，自动手动工作方式检测，温度的显示等，这几项功能的信号通过输入输出电路经单片机处理。还有复位电路，晶振电路，启动电路等。故现场输入硬件有手动复位键、A/D 转换芯片，处理芯片为51 芯片，执行机构有4 位数码管、报警器等。系统框图如 3.2所示： 图 2.2热电偶温差电路测温系统框图 方案二 采用数字温度芯片DS18B20 测量温度，输出信号全数字化。便于单片机处理及控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。且该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，此元件线形较好。在0—100 摄氏度时，最大线形偏差小于1 摄氏度。DS18B20 的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS18B20和微控制器AT89S52构成的温度测量装置,它直接输出温度的数字信号,可直接与计算机连接。这样,测温系统的结构就比较简单,体积也不大。采用52 单片机控制，软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制，而且体积小，硬件实现简单，安装方便。 该系统利用AT89S52芯片控制温度传感器DS18B20进行实时温度检测并显示，能够实现快速测量环境温度，并可以根据需要设定上下限报警温度。该系统扩展性非常强，它可以在设计中加入时钟芯片DS1302以获取时间数据，在数据处理同时显示时间，并可以利用AT24C16芯片作为存储器件，以此来对某些时间点的温度数据进行存储，利用键盘来进行调时和温度查询，获得的数据可以通过MAX232芯片与计算机的RS232接口进行串口通信，方便的采集和整理时间温度数据。系统框图如图 3.3所示 图 3.3 DS18B20温度采集显示系统框图 从以上两种方案，容易看出方案一的测温装置可测温度范围宽、体积小，但是线性误差较大。方案二的测温装置电路简单、精确度较高、实现方便、软件设计也比较简单，故本次设计采用了方案二。其工作过程为：单片机定时采集温度传感器所感应到的被测对象的表面温度，并将采集到温度数据显示在数码管上，同时通过串口传送到计算机。计算机收到单片机传送来的温度数据，在显示屏上显示，同时与计算机软件设置的告警温度值相比较，若高出，则在屏幕上进行告警提示，同时通过串口向单片机发送告警指令，单片机收到指令后，控制蜂鸣器发音，进行告警提示。 二、系统硬件电路设计 原理框图 温度采集显示系统电路设计总体设计框图如图1所示，控制器采用单片机AT89S52，温度传感器采用DS18B20，用四位LED数码管以并口传送数据实现温度显示。 复位电路 单 数码管显示 片 时钟电路 机 温度传感器 图 1 功能模块连接简介 温度传感器的接口2连接单片机P3.6，用于传送数据，接口3连接电源，接口1接地；数码管的段码输入端连接单片机的P2端口, P3.7接蜂