基于DS18B20传感器温度测量课程设计报告(2).doc

毕业设计
<<基于DS18B20传感器温度测量>>
课程设计报告
目录
设计题目
《基于DS18B20传感器温度测量》
课程设计目的
通过基于MCS-51系列单片机AT89C51和DS18B20温度传感器检测温度,熟悉芯片的使用,温度传感器的功能,数码显示管的使用,汇编语言的设计;并且把我们这一年所学的数字和模拟电子技术、检测技术、单片机应用等知识,通过理论联系实际,从题目分析、电路设计调试、程序编制调试到传感器的选定等这一完整的实验过程,培养了学生正确的设计思想,使学生充分发挥主观能动性,去独立解决实际问题,以达到提升学生的综合能力、动手能力、文献资料查阅能力的作用,为毕业设计和以后工作打下一个良好的基础。。
设计任务和要求
以MCS-51系列单片机为核心器件,组成一个数字温度计,采用数字温度传感器DS18B20为检测器件,进行单点温度检测,检测精度为
。温度显示采用3位LED数码管显示,两位整数,一位小数。具有键盘输入上下限功能,超过上下限温度时,进行声音报警。
正文
一、方案选择与论证
根据设计任务的总体要求,本系统可以划分为以下几个基本模块,针对各个模块的功能要求,分别有以下一些不同的设计方案:
1、温度传感器模块
方案一:采用热敏电阻,热敏电阻精度、重复性、可靠性较差,对于检测1摄氏度的信号是不适用的,也不能满足测量范围。在温度测量系统中,也常采用单片温度传感器,比如AD590,LM35等。但这些芯片输出的都是模拟信号,必须经过A/D转换后才能送给计算机,这样就使测温系统的硬件结构较复杂。另外,这种测温系统难以实现多点测温,也要用到复杂的算法,一定程度上也增加了软件实现的难度。
方案二:采用单总线数字温度传感器DS18B20测量温度,直接输出数字信号。便于单片机处理及控制,节省硬件电路。且该芯片的物理化学性很稳定,此元件线形性能好,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AT89C51构成的温度装置,它直接输出温度的数字信号到微控制器。每只DS18B20具有一个独有的不可修改的64位序列号,根据序列号可访问不同的器件。这样一条总线上可挂接多个DS18B20传感器,实现多点温度测量,轻松的组建传感网络。
综上分析,我们选用第二种方案。
2、显示模块
方案一:采用8位段数码管,将单片机得到的数据通过数码管显示出来。该方案简单易行,但所需的元件较多,且不容易进行操作,可读性差,一旦设定后很难再加入其他的功能,显示格式受限制,且大耗电量大,不宜用电池给系统供电。
方案二:采用液晶显示器件,液晶显示平稳、省电、美观,更容易实现题目要求,对后续的园艺通兼容性高,只需将软件作修改即可,可操作性强,也易于读数,采用RT1602两行十六个字符的显示,能同时显示其它的信息如日期、时间、星期、温度。
综上分析,我们采用了第二个方案。
3、微控制器模块
温度传感器有四种主要类型:
热点偶、热敏电阻、电阻温度检测器、IC温度传感器。其中IC温度传感器又包括模拟输出和数字输出两种类型。
热电偶应用很广泛,因为它们非常坚固而且不太贵。热电偶有多种类型,它们覆盖非常宽的温度范围,从-200℃到2000℃。它们的特点是:低灵敏度、低稳定性、中等精度、响应速度慢、高温下容易老化和有漂移,以及非线性。另外,热电偶需要外部参考端。
电阻温度检测器精度极高且具有中等线性度。它们特别稳定,并有许多种配置。但它们的最高工作温度只能达到400℃左右。它们也有很大的TC,且价格昂贵(是热电偶的4~10倍),并且需要一个外部参考源。
模拟输出IC温度传感器具有很高的线性度(如果配合一个模数转换器或ADC可产生数字输出)、低成本、高精度(大约1%)、小尺寸和高分辨率。它们的不足之处在于温度范围有限(-55℃~+150℃),并且需要一个外部参考源。
数字输出IC温度传感器带有一个内置参考源,它们的响应速度也相当慢(100 ms数量级)。虽然它们固有地会自身发热,但可以采用自动关闭和单次转换模式使其在需要测量之前将IC设置为低功耗状态,从而将自身发热降到最低。
综上方案的比较,数字输出IC温度传感器与热敏电阻、RTD和热电偶传感器相比,具有很高的线性,而且由于技术比较成熟,集成复杂的功能,成本也较低,能够提供一个数字输出,省去A/D转化器的使用,有效较低了系统成本,提高系统稳定性,并能够在一个相当有用的范围内进行温度测量。本实验采用DS18B20作为温度传感器
二、系统的具体设计与实现
1、系统的总体设计方案
采用AT89S52单片机作为控制核心对温度传感器DS18B20控制,读取温度信号并进行计