基于單片機的數(shù)字溫度計設(shè)計論文

1、 1 / 541 緒論 緒論1.1 1.1 設(shè)計背景 設(shè)計背景隨著新技術(shù)的不斷開發(fā)與應(yīng)用，近年來單片機發(fā)展十分迅速，一個以微機應(yīng)用為主的新技術(shù)革命浪潮正在蓬勃興起，單片機的應(yīng)用已經(jīng)滲透到電力、冶金、化工、建材、機械、食品、石油等各個行業(yè)。傳統(tǒng)的溫度采集方法不僅費時費力，而且精度差，單片機的出現(xiàn)使得溫度的采集和數(shù)據(jù)處理問題能夠得到很好的解決。溫度是工業(yè)對象中的一個重要的被

2、控參數(shù)。然而所采用的測溫元件和測量方法也不一樣；產(chǎn)品的工藝不同，控制溫度的精度也不一樣。因此對數(shù)據(jù)采集的精度和采用的控制方法也不一樣。傳統(tǒng)的控制方式以不能滿足高精度，高速度的控制要求，如溫度控制表溫度接觸器，其主要缺點是溫度波動圍大。由于他主要通過控制接觸器的通斷時間比例來達到改變加熱功率的目的，受儀表本身誤差和交流接觸器的壽命限制，通斷頻率很低。近幾年來快速發(fā)展了多種先進的溫度控制方式，如：PID 控制，模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與遺傳算法控

3、制等。這些控制技術(shù)大大的提高了控制精度，不但使控制變得簡便，而且使產(chǎn)品的質(zhì)量更好，降低了產(chǎn)品的成本，提高了生產(chǎn)效率。本設(shè)計使用單片機作為核心進行控制。單片機具有集成度高，通用性好，功能強，特別是體積小，重量輕，耗能低，可靠性高，抗干擾能力強和使用方便等獨特優(yōu)點，在數(shù)字、智能化方面有廣泛的用途。1.2 1.2 國外現(xiàn)狀 國外現(xiàn)狀溫度計在國各行各業(yè)的應(yīng)用雖然已經(jīng)十分廣泛，但從國生產(chǎn)的溫度計來講，總體發(fā)展水平仍然不高，同日本、美國、德國等先進

4、國家相比，仍然有著較大的差距。溫度計測溫技術(shù)的關(guān)鍵在于溫度傳感器。目前，國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、由集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，同時具有抑制串模干擾能力強、分辨力高、線性度好、成本低等優(yōu)點。隨著我國四個現(xiàn)代化和經(jīng)濟發(fā)展，我國在科技和生產(chǎn)各領(lǐng)域都取得了飛速的發(fā)展和進步，發(fā)展以溫度傳感器為載體的溫度測量技術(shù)具有重大意義。傳感器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，尤其是溫度傳感器被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和生活等領(lǐng)域，數(shù)量高居

5、各種傳感器之首。溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下三個階段：傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器(含敏感元3 / 541.3.2 1.3.2 研究容 研究容本課題的主要研究容如下：1. 溫度測試基本圍 0℃—100℃。2. 精度為 0.5℃。3. LED 液晶顯示。4. 可以設(shè)定溫度的上下限報警功能。5. 實現(xiàn)報警提示。2 系統(tǒng)方案設(shè)計 系統(tǒng)方案設(shè)計2.1 2.1 方案選擇 方案選擇方案一：使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應(yīng)，在將隨被測溫度變化的電壓或

6、電流采集過來，進行 A/D 轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機進行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來，這種設(shè)計需要用到 A/D 轉(zhuǎn)換電路。此方案數(shù)據(jù)處理比較麻煩，且容易產(chǎn)生信號失真。方案二：使用溫度傳感器，在單片機電路設(shè)計中，大多都是使用傳感器，所以這是非常容易想到的。所以可以采用一只溫度傳感器 DS18B20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測溫度值，進行轉(zhuǎn)換，就可以滿足設(shè)計要求。而且此方案電路比較簡單，軟件設(shè)計也比較容易實現(xiàn)。從以

7、上兩種方案很容易看出方案二電路比較簡單，軟件設(shè)計容易實現(xiàn)，故實本設(shè)計中采用方案二。方案二可以只用一根線實現(xiàn)信號的雙向傳輸，具有接口簡單容易擴展等優(yōu)點，DS18B20 可以直接溫度轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號，供單片機進行處理，具有低功耗、商性能、抗干擾能力強等優(yōu)點。2.1 2.1 系統(tǒng)的總體設(shè)計方案 系統(tǒng)的總體設(shè)計方案本設(shè)計采用 STC89C52RC 單片機實現(xiàn)。單片機軟件編程的自由度大，可通過編程實現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制。而且體積小，硬