数字温度计方案设计说明.doc

电子技术综合设计方案报告姓名:健学号:04091442姓名:传达学号:04091434姓名:马利学号:04091427专业与班级:电气工程09-3班设计题目:数字温度计的设计时间:2011~2012学年第(1)学期指导教师:袁小平成绩:日期:一、引言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89S51单片机的测温系统,利用数字温度传感器DS18B20开发测温系统,对软件编程以及各模块系统进行了分析,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。DS18B20与AT89C51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。二、实施方案该系统主要由温度测量和数据采集两部分电路组成,实现的方法有很多种,本方案采用数字温度芯片DS18B20实现。AT89S51在工业控制上有着广泛的应用,编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟。该系统利用AT89S51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。系统框图如图1所示单片机显示电路驱动电路按键输入电路测温电路扩展接口:对时间和温度信息定点存储,并与计算机进行数据交换时钟电路复位电路报警电路图1-DS18B20温度测温系统框图三、课题任务基本要求:可测量温度围:℃-℃,温度分辨力:℃。测量相对误差:≤2%,用数码管实时显示被测量的温度。提高要求:实现多个温度点的实时测量,实现温度的分档测量(102℃、51℃、℃)。四、方案比较与选择方案一:基于MAX6576的数字温度计。输出信号为占空比为50%的方波。输出信号的周期与热力学温度成正比。MAX6576是采用单线输出方式,通过引脚OUT输出连续的方波信号,信号周期与所处环境(K)成正比。单线输出方式可以减少与为控制器连接的引脚数量。MAX6576的测温围为-40℃~125℃。它将被测温度转换为周期T(单位为us)。MAX6576在25℃时,多数产品的测温精度可达到±℃(最大不超过±3℃);外围电路简单,使用时基本不需要外围元件;~,,工作电流仅为140uA。选择AT89C51进行单片机控制,用LCD1602实现温度显示。方案二:基于AT89S52单片机和DS18B20的数字温度计。采用数字温度芯片DS18B20测量温度,输出信号全数字化。采用了单总线的数据传输,由数字温度计DS18B20和AT89C51单片机构成的温度测量装置,它直接输出温度的数字信号,也可直接与计算机连接。测温围-55℃~+125℃,℃。采用AT89S51单片机控制,用四位八段式共阴极数码管显示。方案选择:两方案的比较:我们从分析电路可以知道两个方案在理论上都是可行的。2、从芯片选择上看:MAX芯片的市场覆盖率大大低于DS18B20,而且可供查阅的资料以及功能方面有较大的局限。而DS1820芯片已经有了较为广泛的应用,方便购买以及学习使用。所以选择方案二中的DS18B20芯片。3、从单片机的选择上来看:C51和S51都是常见的单片机,但是我们在C51单片机的程序拷制过程中出现了问题,因此选用S51单片机。4、显示部件的选择:相比LCD与LED,对于LED的掌握更见娴熟,所以倾向于使用LED数码管。综合上面的比较,而且方案二的系统扩展性非常强,该测温系统电路简单、精确度较高、实现方便、软件设计也比较简单。故选择方案二设计。五、电路原理及工作过程DS18B20简单介绍DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20是一种新型的“一线器件”,其体积更小、更适用于多种场合、且适用电压更宽、更经济。DALLAS半导体公司的数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。温度测量围为-55~+125摄氏度,可编程为9位~12位转换精度,,分辨率设定参数以及用户设定的报警温度存储在EEPROM中,掉电后依然保存。被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出;其工作电源既可以在远端引入,也可以采用寄生电源方式产生;多个DS18B20可以并联到3根或2根线上,CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信,占用微处理器的端口较少,可节省大量的引线和逻辑电路。因此用它来组成一个测温系统,具有线路简单,在一根通信线,可以挂很多这样的数字温度计