数字温度计说明书

单片机课程设计

题目：数字温度计

院别：机电学院

专业：机械电子工程

班级：

姓名：

学号：

指导教师：

二〇一三年十二月二十一日

摘要

本设计即用单片机对温度进行实时检测与控制，本文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，本次课程设计采用51单片机以及锁存器74HC573N、四位共阴数码管、DS18B20温度传感器、蜂鸣器、三极管等组成的自动过温报警器，该过温报警器测温准确，使用方便，显示清晰，最高精度可达到0.0625度，最长温度转换时间不到1秒，应用范围广泛。用四位共阴数码管实现温度显示,能准确达到设计要求。本温度计属于多功能温度计,功能较强，可以设置上下限报警温度，且测量准确、误差小。当测量温度超过设定的温度上下限时，启动蜂鸣器和指示灯报警。

关键词

过温报警；锁存器；单片机；温度传感器

目录

前言 (1)

一．本次课程设计实践的目的和意义 (2)

二．设计任务和要求 (2)

2.1 设计题目 (2)

2.2 主要技术性能指标 (2)

2.3 功能及作用 (2)

三. 系统总体方案及硬件设计 (2)

3.1查阅相关资料后有以下两个方案可供选择 (2)

3.2元件采购 (3)

3.3系统总体设计 (3)

四．接口电路设计 (6)

4.1模块简介 (6)

4.2 主控制器 (6)

4.3 显示电路 (7)

4.4温度传感器 (7)

4.5温度报警电路 (9)

五. 系统软件算法分析 (10)

5.1主程序流程图 (10)

5.2读出温度子程序 (11)

5.3温度转换命令子程序 (11)

5.4 计算温度子程序 (12)

5.5 显示数据刷新子程序 (12)

5.6按键扫描处理子程序 (13)

六. 电路仿真 (14)

七．焊接好的电路实体图 (15)

八．检查与调试 (16)

九．作品的使用 (16)

十．设计心得 (20)

参考文献 (20)

附录 (21)

前言

温度是工业对象中主要的被控参数之一，如冶金、机械、食品、化工各类工业生产中，广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等，对工件的温度处理要求严格控制。随着科学技术的发展，要求温度测量的范围向深度和广度发展，以满足工业生产和科学技术的要求。

基于AT89C51单片机提高了系统的可移植性、扩展性，利于现代测控、自动化、电气技术等专业实训要求。以单片机为核心设计的温度报警器，具有安全可靠、操作简单方便、智能控制等优点。

数字温度计

一．本次课程设计实践的目的和意义

学习和掌握单片机常用接口电路的应用和设计技术，充分认识理论知识对应用技术的指导性作用，进一步加强理论知识与应用相结合的实践和锻炼。通过这次设计实践能够进一步加深对专业知识和理论知识学习的认识和理解，使自己的设计水平和对所学的知识的应用能力以及分析问题解决问题的能力得到全面提高。

二．设计任务和要求

2.1 设计题目：数字温度计

2.2 主要技术性能指标

(1) 数字温度计要求测温范围为-50～70℃，精度误差在0.1℃以内，显示分辨率：0.1 ，误差：±1℃采用LED数码管直读显示。

(2) 设置上下报警温度，当温度不在设置范围内时，可以报警显示（本产品报警上限温度为70℃，报警下限温度为-50℃，低于报警下限温度显示“L”，高于报警上限温度显示“H”）。

(3) 可以间隔存储1000个数据，采用定时刷新数据，刷新频率可以调整。温度数据可以查询，且由LED显示要查询的数据。

2.3 功能及作用：

（1）实时显示当前前环境温度数值

（2）具有过温声光报警功能

（3）可以根据实际情况设定温度显示的精度

三. 系统总体方案及硬件设计

3.1查阅相关资料后有以下两个方案可供选择

方案一

由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，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，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，感温电路比较麻烦。而且在对采集的信号进行放大时容易受温度的影响从而出现较大的偏差。

方案二

考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，电路简单，精度高，软硬件都以实现，而且使用单片机的接口便于系统的再扩展，满足设计要求。

从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，费用较低，可靠性高，软件设计也比较简单，故采用了方案二。

3.2元件采购

3.3系统总体设计

整个电路的工作原理是：在正常的供电状态下，首先利用单片机从DS18B20(温度传感器)处理接收的相应数据，然后经其处理后并将相应的数据分别传送到相应的锁存器接收口，通过锁存器控制数码管实现实时显示。根据设定的温度上、下阀值，

控制蜂鸣器做出相应的反应。如图3.1

图3.1

有了总体设计方案后，下面就是原理图的制作了。原理图如下图 3.2及图 3.3所示。将数码管电路与主控制电路分开画，最后两者是用导线连接。数码管位选接P2.0，段选接P2.1口。