基于新型温度传感器的数字温度计设计
基于AT89C2051数字温度计的设计
、Ｉ
一
整 流 ， 波 滤
！ 竺 ｌ
数 码 管 显 示 温 度
ｌ买 ｌ
ＣＤ ５ １ ４ １
（Ｔ ９２５ ） Ａ ８ Ｃ ０ １
（ ８ ５ 稳 压 ７０）
译 码 器
根 据 Ｆ与温 度 的 对 应关 系 ，
转 驺 换 一
编 程求 温 度 值
收 稿 日期 ：０ ２ ０ ～ ０ ２ １— ４ ２
通讯作者 ： 陈石龙 （９ ４ ）男 ， １８ 一 ， 助理工程师．Ｅ ｍ ｉ １ １５ １６ ｑｃｍ — ａ ：２ ４５ ３ ＠ｑ ． ｌ ｏ
第 ２期
陈石龙 ： 基于Ａ ９ ２ ５ 数字 温度计 的设计 Ｔ８ Ｃ ０ １
・ ｌ９ ・ ７
的电源输入是否为１Ｖ ２ 左右 ， 检查Ａ ８ ｃ ０ ｌＣ ４ １的电源输入是否为５ 左右 ， Ｔ ９ ２ ５ ，Ｄ ５ １ Ｖ 表示能正常工作．
．
（ 下转 第１ １ ） ９页
第 ２期
王
明 ： ］ ａ ａ 工上班时间记录系统 的设计 基＝Ｊ ｖ 员 ＝
Ｊ ｖ － ａ ｅ ｍｐ ｏ ｅ ｉ ｅ ｏ ｄ ｎ ｙ ｔｍ ａ ａ ｂ ｓｄ ｅ ｌｙ ｅ ｔｍｅ ｒ ｃ ｒ ｉ ｇ ｓ ｓｅ
图４ Ｍ ３内部结构图 Ｌ ３１
Ｒ ＝ ． ， ＝ ０ｕ 所Ｉｌ ｔ － １１ Ｚ 可得频率每升高２Ｈ ， ２ ６ ｋ ｃ ０ １ ， ） ｏ ： ２ １Ｈ ， ８ ２ ． ｕ０ ￣ １ Ｚ 温度升高一度． 子程序流程如图６ 所示
Ｎ
图５ 中断程序流程 图
图６ 频率转换温度算法程序流程
５ 调试 过程与 注意事项
｝
厂
＼
单片机基于stm32的数字温度计设计
单片机基于stm32的数字温度计设计
数字温度计是一种用于测量环境温度的设备。
在这个问题中，我们将使用基于STM32的单片机来设计一个数字温度计。
为了设计这个温度计，我们需要以下组件和步骤：
1. STM32单片机：STM32是一种基于ARM架构的单片机，它具有强大的计算能力和丰富的外设接口，适用于各种应用。
2. 温度传感器：我们需要选择一种适合的温度传感器，常用的有数字式温度传感器，如DS18B20。
3. 连接电路：将温度传感器连接到STM32单片机。
这通常需要使用一些电子元件，如电阻、电容和连接线等来建立电路连接。
4. 编程：使用适合STM32单片机的编程语言，如C语言，来编写程序。
程序将读取温度传感器的数据，并将其转换为数字值。
5. 温度显示：将温度数据显示在合适的显示设备上，如LCD显示屏或七段数码管。
可以使用STM32单片机的GPIO口控制这些显示设备。
6. 数据处理：可以对温度数据进行进一步处理，如计算平均温度、设定警报阈值等。
以上是一个基本的数字温度计设计的流程。
具体的实现细节和代码编写可能需要根据具体的硬件和软件平台进行调整。
基于AT89C51DS18B20的数字温度计设计
基于AT89C51DS18B20的数字温度计设计一、本文概述Overview of this article本文旨在探讨基于AT89C51微控制器和DS18B20数字温度传感器的数字温度计设计。
我们将详细介绍如何利用这两种核心组件，结合适当的硬件电路设计和软件编程，实现一个能够准确测量和显示温度的数字温度计。
This article aims to explore the design of a digital thermometer based on AT89C51 microcontroller and DS18B20 digital temperature sensor. We will provide a detailed introduction on how to utilize these two core components, combined with appropriate hardware circuit design and software programming, to achieve a digital thermometer that can accurately measure and display temperature.我们将对AT89C51微控制器和DS18B20数字温度传感器进行简要介绍，包括它们的工作原理、主要特性和适用场景。
然后，我们将详细阐述硬件电路的设计，包括微控制器与温度传感器的连接方式、电源电路、显示电路等。
We will provide a brief introduction to the AT89C51 microcontroller and DS18B20 digital temperature sensor, including their working principles, main characteristics, and applicable scenarios. Then, we will elaborate on the hardware circuit design, including the connection method between the microcontroller and temperature sensor, power circuit, display circuit, etc.在软件编程方面，我们将介绍如何使用C语言对AT89C51微控制器进行编程，实现温度数据的读取、处理和显示。
基于AT89C2051的数字温度计设计
基于AT89C2051的数字温度计设计作者：周学军来源：《现代电子技术》2010年第17期摘要:利用单片机AT89C2051作为控制器,以及用改进型智能温度传感器DS18B20作为温度采集器,设计了一款数字温度计。
该数字温度计能够测出-55～+125 ℃之间的温度,与传统的温度计相比,具有读数方便、测温范围广、测温准确等特点,适合日常生活、工业生产和科学研究等领域对温度测量的需要。
关键词:温度测量; DS18B20; AT89C2051; 数字温度计中图分类号:TP271+.5文献标识码:A文章编号:1004-373X(2010)17-0164-02Design of Digital Thermometer Based on AT89C2051ZHOU Xue-jun(College of Physical and Electronic Information, Yan’an University, Yan’an 716000, China)Abstract: A digital thermometer was designed with AT89C2051 MCU as controller and improved intelligent temperature sensor DS18B20 as temperature collector. The temperature between -55~+125 ℃ can be measured by this digital thermo-meter. Compared with the traditional thermometer, this digital thermometer has features of convenient reading, wide range temperature measurement, accurate temperature measurement and so on, it is suitable for the requirement of temperature measurement in daily life, industrial production and scientific research fields.Keywords: temperature measurement; DS18B20; AT89C2051; digital thermometer收稿日期:2010-04-09单片机控制已成为今天电子设计追求的目标之一[1-5],本文将这种控制技术应用于温度测量中。
基于单片机数字温度计课程设计
基于单片机数字温度计课程设计
基于单片机的数字温度计课程设计是一个非常有趣和实用的项目。
首先，我们需要选择合适的单片机，比如常用的Arduino或者STM32等。
然后，我们需要选择合适的温度传感器，比如LM35或者DS18B20等。
接下来，我们可以按照以下步骤进行课程设计：
1. 硬件设计，首先，我们需要将单片机和温度传感器连接起来，这涉及到电路设计和焊接。
我们需要确保电路连接正确，传感器能
够准确地读取温度，并且单片机能够正确地接收并处理传感器的数据。
2. 软件设计，接下来，我们需要编写单片机的程序，以便能够
读取传感器的数据，并将其转换为数字温度值。
我们可以使用C语
言或者Arduino的编程语言来实现这一步骤。
在程序设计中，需要
考虑到温度的单位转换、数据的精度等问题。
3. 显示设计，我们可以选择合适的显示设备来展示温度数值，
比如数码管、液晶显示屏或者OLED屏幕等。
在设计中，我们需要考
虑到显示的清晰度、易读性以及节能等因素。
4. 功能扩展，除了基本的温度显示功能，我们还可以考虑对数
字温度计进行功能扩展，比如添加报警功能、数据存储功能或者远
程监控功能等，这些功能的添加可以提升数字温度计的实用性和趣
味性。
5. 测试与优化，最后，我们需要对设计的数字温度计进行测试，并不断优化，确保其稳定可靠、准确无误地显示温度。
总的来说，基于单片机的数字温度计课程设计涉及到硬件设计、软件设计、显示设计、功能扩展、测试与优化等多个方面，学生可
以通过这样的课程设计项目，全面提升自己的电子设计和编程能力，同时也能够实现一个实用的数字温度计产品。
基于数字温度传感器的数字温度计
黄河科技学院《单片机应用技术》课程设计题目：基于数字温度传感器的数字温度计*名：**院（系）：工学院专业班级：学号：指导教师：黄河科技学院课程设计任务书工学院机械系机械设计制造及其自动化专业S13 级 1 班学号1303050025 姓名时鹏指导教师朱煜钰题目:基于数字温度传感器的数字温度计设计课程:单片机应用技术课程设计课程设计时间2014年10月27 日至2014年11 月10 日共2 周课程设计工作内容与基本要求(设计要求、设计任务、工作计划、所需相关资料)（纸张不够可加页）课程设计任务书及摘要一、课程设计题目：基于数字温度传感器的数字温度计二、课程设计要求利用数字温度传感器DS18B20与单片机结合来测量温度。
利用数字温度传感器DS18B20测量温度信号，计算后在LED数码管上显示相应的温度值。
其温度测量范围为-55℃~125℃，精确到0.5℃。
数字温度计所测量的温度采用数字显示，控制器使用单片机AT89C51，温度传感器使用DS18B20，用3位共阳极LED数码管以串口传送数据，实现温度显示。
三、课程设计摘要DS18B20是一种可组网的高精度数字式温度传感器，由于其具有单总线的独特优点，可以使用户轻松地组建起传感器网络，并可使多点温度测量电路变得简单、可靠。
本文结合实际使用经验，介绍了DS18B20数字温度传感器在单片机下的硬件连接及软件编程，并给出了软件流程图。
该系统由上位机和下位机两大部分组成。
下位机实现温度的检测并提供标准RS232通信接口，芯片使用了ATMEL公司的AT89C51单片机和DALLAS公司的DS18B20数字温度传感器。
上位机部分使用了通用PC。
该系统可应用于仓库测温、楼宇空调控制和生产过程监控等领域。
四、关键字：单片机温度测量DS18B20 数字温度传感器AT89C51目录绪论 (3)1.原理介绍 (4)1.1总体设计方案 (4)1.2主控制部分 (4)1.3总体设计框图 (4)2.硬件电路 (5)2.1 硬件电路预览 (5)2.2 DS18B20介绍 (5)2.3 AT89C51介绍 (8)2.4 数码管介绍 (10)3.程序设计 (11)3.1 程序流程图 (11)3.2 程序清单 (12)4.仿真效果图 (16)5.结论与总结 (18)绪论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一是不可否定的，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，腰围现代人工作、科研、生活提供更好更方便的设施就需要从单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。
DS18B20数字温度计毕业设计(毕业设计)详解
DS18B20数字温度计设计西南大学工程技术学院，重庆 400716摘要：本文介绍了利用美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感DS18B20和ATMEL公司生产的AT89C2051，结合四位共阳型LED，采用动态显示的方法实现室内温度的检测和读数。
本文设计的数字温度计基于DS18B20单线总线结构，与单片机的接口电路简单无须外部电路，同时由于DS18B20能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式，因而使得整体设计思路简单，可以实现-55～+125゜C的温度测量，精度误差在0.1゜C以内。
本文给出了具体的硬件电路和软件设计。
关键词：单片机DS18B20智能温度传感器DS18B20 DIGITAL THERMOMETER DESIGNLI XuejianCollege of Engineering and Technology, Southwest University, Chongqing 400716, ChinaAbstract：This paper presents the method for a digital thermometer design made of DS18B20,a newly-product of advaced Programmable Resolution 1-Wire® Digital Thermometer（DALLAS），and AT89C2051 (ATMEL).This design adopts dynamic dispay method with four LED to measu re room temperature.This digital thermometer is based on the one wire configuration of DS18B 20, and no external circuit is required.Since the measured temperature can be directly read by DS18B20 and 9-12 digits reading can be implemented through simple programming, the overall design concept is simple. Temperature within -55～+125゜C can be measured with an error of +/-0.1゜C. Detailed circuits and softwaredesign are given here.Key Words：single-chip computer DS18B20 smart temperature sensor文献综述自动控制领域中，温度检测与控制占有很重要地位。
基于DS18B20的温度传感器设计(课程设计)
摘要2009年6月14日随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术。
本文主要介绍了一个基于AT89C52单片机的测温系统，详细描述了利用液晶显示器件传感器DS18B20开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，特别是数字温度传感DS18B20的数据采集过程。
对各部分的电路也一一进行了介绍,该系统可以方便的实现实现温度采集和显示，并可根据需要任意设定上下限报警温度，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。
DS18B20与AT89C52结合实现最简温度检测系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。
关键词：单片机AT89C51；DS18B20温度传感器；液晶显示LCD1602。
目录摘要 (I)第一章前言 (1)第二章设计任务及要求 (2)2.1 设计任务 (2)2.2 设计要求 (2)第三章课程设计方案及器材选用 (3)3.1设计总体方案 (3)3.1.1方案论证 (3)3.1.2 系统的具体设计与实现 (4)3.2器材选用分析 (5)3.2.1 DS18B20温度传感器 (5)3.2.2 AT89S52单片机介绍 (12)3.3 软件流程图 (15)3.3.1 主程序 (15)3.3.2读出温度子程序 (15)3.3.3 温度转换命令子程序 (15)3.3.4 计算温度子程序 (16)第四章硬件电路的设计 (17)4.1 proteus简介 (17)4.2 proteus仿真图 (17)第五章调试性能及分析 (19)总结 (20)参考文献 (21)附录1 源程序 (22)附录2 原理图 (26)第一章前言目前，单片机已经在测控领域中获得了广泛的应用，它除了可以测量电信以外，还可以用于温度、湿度等非电信号的测量，能独立工作的单片机温度检测、温度控制系统已经广泛应用很多领域。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第25卷 第8期 电子测量与仪器学报 Vol. 25 No. 8 2011年8月JOURNAL OF ELECTRONIC MEASUREMENT AND INSTRUMENT· 741 ·本文于2011年7月收到。
DOI: 10.3724/SP.J.1187.2011.00741基于新型温度传感器的数字温度计设计胡鸿志(桂林电子科技大学电子工程与自动化学院, 桂林 541004)摘 要: 温度测量通常采用温度-电压转换的原理实现, 测量的分辨率和精度受到A/D 转换器精度和价格的极大限制。
本文在低成本的前提下, 采用温度-频率转换的原理设计了新型的数字温度计。
温度计采用NTC 热敏电阻与NE555构成多谐振荡器, 振荡器输出脉冲的频率随温度变化, 通过测量振荡频率间接测量温度值, 并利用高精度温度计对测量结果进行了非线性校正, 在0~100℃℃的温度范围内测量分辨率≤0.1℃, 测量误差≤0.2℃, 具有较好的实用价值。
关键词: 数字温度计；温度-频率转换；DS18B20；热敏电阻中图分类号: TP216 文献标识码: A 国家标准学科分类代码: 460.4030Design of digital thermometer based on novel temperature sensorHu Hongzhi(Institute of Electronic Engineering and automation, Guilin University of Electronic Technology, Guilin 541004, China)Abstract: The theory of temperature-voltage conversion is used in temperature measurement usually, but the resolution and precision are limited by the precision and price of A/D converter. Therefore, a digital thermometer based on the theory of temperature-frequency conversion is designed in this paper, which making up of NTC thermosensitive resistance and NE555, the frequency of output pulse changes with the temperature which then can be measured indi-rectly by measuring the frequency. Furthermore, a high precision thermometer is utilized to achieve the non-linear cor-rection. The test result indicates that the resolution of the thermometer is equal or less than 0.1℃, while the measure-ment error is equal or less than 0.2℃ in the range of 0~100℃℃.Keywords: digital thermometer; temperature-frequency conversion; DS18B20; thermosensitive resistance1 引 言温度是表征物体冷热程度的物理量, 是工业生产和科学实验中一个非常重要的参数[1]。
温度是最难于准确测量的一个基本物理量, 它不能像长度、质量、时间等物理量那样可直接测量, 但物质的物理特性都与温度有密切关系, 如尺寸、体积、电导率、热电势、辐射功率等都随着温度的不同而改变, 所以可通过物质随温度变化的某些特性来间接测量温度。
目前国内外通常采用温度-电压转换的方法间接测量温度, 如果要提高测量分辨率和精度, 必须采用昂贵的高精度A/D 转换器。
本文为了低成本的实现温度的高精度测量, 采用温度-频率转换的原理设计了数字温度计, 在0℃~100℃的温度范围内实现了温度的精确测量, 具有较好的实用价值。
2 温度传感器工作原理温度测量实质上都是根据温度与某个宏观物理量之间的对应关系, 对其进行定标, 这样就可以实现对温度的测量。
常用的温度测量方法, 主要是采用热电偶、热敏电阻或铂电阻等温度传感器作为感温器件, 通过测量传感器两端的电势差, 间接测量温度值[1-7]。
电压和频率是2个容易测量的物理量, 电压的测量依赖于高精度的A/D 转换器; 而频率测量方法简单可靠, 目前可以实现的测量精度大大高于电压测量的精度。
同时, A/D 的输入电压范围有限, 而频率测量范围相当宽, 因此通过测量频率间接测量温· 742 · 电子测量与仪器学报 第25卷度, 可以提高测量的精度和分辨率, 降低测量成本。
通过频率测量间接进行温度的测量, 其关键就在于如何实现温度-频率之间的精确转换。
一种就是直接转换法, 利用某些物质的自身的振荡特性, 实现温度-频率的转换。
比如压电材料的弹性模量与温度之间的关系为:()01E E T β=− (1)式中: E 为动态杨氏模量, β 为弹性模量温度系数, T 为热力学温度。
温度变化即引起压电材料的谐振频率发生改变, 可以利用压电材料作为温度测量的传感器。
DS1820系列温度传感器中温度-频率转换采用的方法是间接转换法, 采用热敏元件和振荡电路, 实现温度-频率转换, 其温度测量原理如图1所示。
温度发生改变时, 引起热敏元件的电阻变化, 振荡电路输出的脉冲频率随之变化; 对振荡电路输出的脉冲进行频率测量, 并根据温度-频率转换关系进行计算, 即可得到被测温度值。
DS1820为了提高测量分辨率和精度, 其内部采用了两个振荡电路。
图1 温度传感器原理框图Fig. 1 Functional block diagram of temperature sensor3 数字温度计的设计为了实现通过频率间接测量温度, 利用温度-频率间接转换的原理, 设计了一个数字温度计。
温度计的硬件系统结构如图2所示, 主要包括单片机核心系统、振荡电路模块、显示模块、通信模块, 以及电源模块等主要组成部分[8-10]。
由NTC 热敏电阻和图2 温度计硬件结构框图Fig. 2 Hardware block diagram of ThermometerNE555组成的多谐振荡电路, 输出的脉冲频率随着温度的改变而变化; 单片机测量振荡脉冲频率, 转换为对应温度值; 可以通过串行通信接口输出测量结果, 或组成分布式温度测量系统。
3.1 微控制器选择微控制器采用新一代的增强型STC89C51单片机, 该系列单片机具有高速、低功耗、抗干扰性强、可靠性高、加密性强、超低价等特点。
STC89C51单片机内置EEPROM 、16位定时器/计数器和可编程看门狗电路, 使得系统设计极大的简化, 同时提高了系统工作的稳定性和可靠性。
3.2 温度转换电路设计采用NTC 热敏电阻和NE555组成多谐振荡电路, 实现温度-频率的转换。
555定时器是一种多用途的数字-模拟混合集成电路, 内部主要有2个比较器、一个SR 锁存器和集电极开路的放电三极管TD 三部分组成, 能够极为方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等电路。
施密特触发器和单稳态触发器都不能自动的产生矩形脉冲, 只能将其他的波形转换成矩形波; 多谐振荡器是一种自激振荡电路, 不需要外加输入信号, 就可以自动地产生出矩形脉冲。
多谐振荡电路中的NTC 热敏电阻, 选用玻封型热敏电阻MF58-502F3950, 为两端轴向引出纯玻璃封装结构, 25℃时额定零功率电阻值R (25)为5 k Ω, R (25)允许偏差为±1%, 材料常数(热敏指数) B 值为 3 950 k, 工作温度范围−55℃~200℃。
热敏电阻的阻值R T 与温度T 变化的关系式为:()exp 1/1/T N N R R B T T ⎡⎤=⋅⋅−⎣⎦ (2)式中: R T 是温度T 时热敏电阻的阻值, R N 是额定温度T N 时热敏电阻的阻值, 温度均采用热力学温度单位开尔文(K); 而B 是NTC 热敏电阻的材料常数(热敏指数) , 被定义为:121221ln T T R T T B T T R =⋅− (3) 式中: 1T R 和2T R 分别为温度T 1和T 2时的零功率电阻值。
B 值范围一般在2 000 ~6 000 k 之间。
在0℃~100℃的温度范围内, R T 的阻值最大为13.6 k Ω, 根据555多谐振荡器的周期公式:ln 2T t R C =⋅⋅ (4) 为避免在频率测量过程中发生定时器溢出, 电第8期 基于新型温度传感器的数字温度计设计 · 743 ·容C 选用0.1 µF 的独石电容。
忽略B 值偏离标准值带来的影响, 根据式(2)、式(4)可以计算得到温度和频率的转换关系为:()2885.4exp 3950000/13255.0f T =− (5)3.3 温度测量的非线性校正测量振荡频率之后, 可以利用式(5)转换出对应温度值。
与其他热电测温元件一样, 环境温度与NTC 热敏电阻的热电阻之间也存在非线性关系, 需要通过非线性校正来提高温度测量精度[1-2, 11-15]。
采用温度传感器为Pt100铂电阻、允许误差为±(0.02%RDG+0.060℃) /年的高精度温度检验仪, 对温度测量进行比对校正, 得到校正曲线如图3所示, 校正公式为: 20.000060.99380.0813y x x =+− (6)图3 温度测量校正曲线Fig. 3 Calibration curve of temperature3.4 数字温度计的软件设计主程序流程如图4所示。
温度计软件代码采用C 语言编写, 主要完成系统初始化、频率测量、测量结果转换与校正、温度显示等功能。
4 测试与分析采用显示精度0.1℃、测温范围0℃~100℃的多功能红外温度计TD400, 与本文设计的温度计同时测量水的温度, 测量结果如表1所示。
由对比测试结果可知, 采用NTC 热敏电阻与NE555构成多谐振荡器, 通过测量振荡频率间接测量温度值, 在0℃~100℃的温度范围内可以实现温度的精确测量, 稳定性良好, 测量结果分辨率≤0.1℃, 测量误差≤0.2℃。