课程设计说明书课程设计名称：单片机课程设计课程设计题目：数字式温度计的设计学院名称：电气信息学院专业班级：15电力（3）班学生学号：*************名：**学生成绩：***师：***课程设计时间：2017.10.30 至2017.11.5格式说明（打印版格式，手写版不做要求）（1）任务书三项的内容用小四号宋体，1.5倍行距。

（2）目录（黑体，四号，居中，中间空四格），内容自动生成，宋体小四号。

（3）章的标题用四号黑体加粗（居中排）。

（4）章以下的标题用小四号宋体加粗（顶格排）。

（5）正文用小四号宋体，1.5倍行距；段落两端对齐，每个段落首行缩进两个字。

（6）图和表中文字用五号宋体，图名和表名分别置于图的下方和表的上方，用五号宋体（居中排）。

（7）页眉中的文字采用五号宋体，居中排。

页眉统一为：武汉工程大学本科课程设计。

（8）页码：封面、扉页不占页码；目录采用希腊字母Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ…排列，正文采用阿拉伯数字1、2、3…排列；页码位于页脚，居中位置。

（9）标题编号应统一，如：第一章，1，1.1，……；论文中的表、图和公式按章编号，如：表1.1、表1.2……；图1.2、图1.2……；公式（1.1）、公式（1.2）。

课程设计任务书一、课程设计的任务和基本要求(一)设计任务（从“单片机课程设计题目”汇总文档中任选1题，根据所选课题的具体设计要求来填写此栏）1. 用DS18B20设计一款能够显示当前温度值的温度计；2. 通过切换按钮可以切换华氏度和摄氏度显示；3. 测量精度误差在正负0.5摄氏度以内。

(二)基本要求1.有硬件结构图、电路图及文字说明；2.有程序设计的分析、思路说明；3.有程序流程框图、程序代码及注释说明；4.完成系统调试（硬件系统可以借助实验装置实现，也可在Proteus软件中仿真模拟）；5.有程序运行结果的截屏图片。

二、进度安排第9周，10.30～11.51） 10.30 题目分析，文献查阅2） 10.31 方案比较，确定设计方案3） 10.31~11.1 硬件电路设计4） 11.2~11.4 程序设计，程序调试，系统联调，系统改进5） 11.5 课程设计说明书撰写三、参考资料或参考文献1. 林立，张俊亮. 单片机原理及应用——基于Proteus和Keil C [M].北京：电子工业出版社,20132. 张毅刚，彭喜元. 单片机原理与应用设计[M]. 北京：电子工业出版社,20083. 马忠梅. 单片机的C语言应用程序设计(第5版) [M].北京：北京航空航天大学出版社,20134. 孙育才主编，MCS-51系列单片微型计算机及其应用.东南大学出版社5. 楼然苗.单片机课程设计指导.北京:北京航空航天大学出版社.2002.本科生课程设计成绩评定表目录第一章引言 (1)第二章设计任务与要求 (2)第三章设计方案 (2)表3.1 设计方案 (2)1. 采集与放大 (2)2. 数模转换 (3)3. 数码显示 (3)第四章设计电路与原理 (4)1. 温度传感器原理 (4)图4.1 DS18B20内部结构 (4)图4.2 64位ROM的结构 (5)2. AT89C52的介绍 (6)图4.3 AT89C52引脚图 (7)3. 数码管 (8)4. 结构原理图 (9)5. 程序 (10)第五章电路的组装与调试 (15)第六章设计心得 (16)第一章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,单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同种类的传感器，可实现诸如电压、湿度、温度、速度、硬度、压力等的物理量的测量。

本文主要介绍了一个基于AT89C52单片机的测温系统，详细描述了利用数字温度传感器DS18B20开发测温系统的过程。

当今信息化时代展过程中，各种信息的感知、采集、转换、传输和处理的功能器件已经成为各个应用领域中不可缺少的重要技术工具。

传感器是信息采集系统的首要部件，是实现现代化测量和自动控制的主要环节，是现代信息产业的源头，又是信息社会赖以存在和发展的物质与技术基础。

可见理解和撑握传感器的知识与技术有着其极重要的意义。

测量温度的关键是温度传感器，温度传感器随着温度而引起的物理参数变化有：膨胀，电阻，电容，电动势，磁性能，频率，光学特性及热噪声等等。

温度传感器的发展经历了三个发展阶段：传统的分立式温度传感器、模拟集成温度传感器、智能集成温度传感器。

对采集的信息都希望用最直接的方式显示出来，但是传感器所采集的信息是模拟的信号，并且信号是非常微小的，需要用放大器进行放大。

模拟信号不能直接用数字仪器直接显示，通过模数转换之后就可以将模拟量转变成数字量，在通过数码管进行显示。

有些可以直接与单片机链接。

数码管有共阳极与共阴极两类，本次设计采用的是共阴极的七段数码管。

第二章设计任务与要求1.设计任务：设计一数字温度计，将测量的温度值转换为数字量并显示出来，即将收集的模拟的信号转换成数字信号。

2.设计要求：必须选择一个温度传感器，并且所设计的数字温度计测量的范围为0-100℃,采用数模转换（单片机除外），LED数码管进行数字显示。

第三章 设计方案设计方案主要包括温度的采集与信号的放大，数模转换，数码显示三部分。

表3.1 设计方案1. 采集与放大温度的改变会影响一些电阻的阻值，温度传感器是通过物体随温度变化而变化的特性来测量的。

一般采用阻值的变化与温度的变化有线性关系的电阻来采集温度，最后通过阻值的变化来反映出温度。

Pt100铂热电阻与温度之间存在着线性的关系，通过阻值的变化可以得到对应的温度。

有些是采用热电偶的方式，温度检测部分可以使用低温热偶，热电偶由两个焊接在一起的异金属导线所组成。

热电偶产生的热电势由两种金属的接触电势和单一导体的温差电势组成。

通过将参考结点保持在已知温度并测量该电压，便可推断出检测结点的温度。

2. 数模转换温度的改变会影响一些电阻的阻值，温度传感器是通过物体随温度变化而变化的特性来测量的。

一般采用阻值的变化与温度的变化有线性关系的电阻来采集温度，最后通过阻值的变化来反映出温度。

Pt100铂热电阻与温度之间存在着线性的关系，通过阻值的变化可以得到对应的温度。

有些是采用热电偶的方式，温度检测部分可以使用低温热偶，热电偶由两个焊接在一起的异金属导线所组成。

热电偶产生的热电势由两种金属的接触电势和单一导体的温差电势组成。

通过将参考结点保持在已知温度并测量该电压，便可推断出检测结点的温度。

本次课程设计主要用LM35,温度传感器，它能集温度的采集与放大于一身的传感器，而且采用LM35的电路比较简单，于其内部已将采集的信号进行放大。

3. 数码显示数码显示就是将TC7107转换成的数字信号进行显示。

一般数码管有共阳极与共阴极两类，共阳与共阴的只要区别就是其公共端是接阳极还是接阴极，如果接阴极就为共阴极，反之为共阳极。

数码管根据不同的信号显示不同的值，但是一个数码管只能显示0—9还有负号与小数点。

0—9的显示主要是其a-g 管脚的组合显示。

第四章设计电路与原理1.温度传感器原理DS18B20数字温度计是DALLAS公司生产的1-Wire，即单总线器件，具有线路简单、体积小的特点。

因此用它来组成一个测温系统，线路简单，在一根通信线上，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。

DS18B20是美国DALLAS公司新推出的一种可组网数字式温度传感器，与DS1820相似，DS18B20也能够直接读取被测物体的温度值。

但是与DS1820相比，DS18B20的功能更强大些。

它体积小，电压适用范围宽（3~5V），用户还可以通过编程实现9~12位的温度读数，即具有可调的温度分辨率，因此它的实用性和可靠性比同类产品更高。

DS18B20内部结构如图4.1所示，主要由4部分组成：温度传感器、64位ROM、非挥发的温度报警触发器TH和TI、配置寄存器。

由图4.1可见，DS18B20只有一个数据输入输出口，属于单总线专用芯片之一。

DS18B20工作时被测温度值直接以“单总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰能力。

其内部采用在线温度测量技术，测量范围为55~125°C，在-10~85℃时，精度为±0.5°C。

每个DS18B20在出厂时都已具有唯一的64位序列号，因此一条总线上可以同时挂接多个DS18B20，而不会出现混乱现象。

另外用户还可自设定非易失性温度报警上下限值TH和TL（掉电后依然保存）。

DS18B20在完成温度变换后，所测温度值将自动与存储在TH和TL内的触发值相比较，如果测温结果高于TH或低于TL， DS18B20内部的告警标志就会被置位，表示温值超出了测量范围，同时还有报警搜索命令识别出温度超限的DS18B20。

图4.1 DS18B20内部结构64位闪存ROM的结构如图4.2所示8b检验CLC48b序列号8b工厂代码（10H）MSB LSB MSB LSB MSB LSB图4.2 64位ROM的结构首先是8位的产品单线系列编码，接着是每个器件的唯一的序号，共有48位，最重要的8位是前面56位的CRC校验码（循环冗余校验码），这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。

非易失性温度报警触发器TH和TL，可通过软件写人用户报警上下限。

DS18B20的内部测温电路框图如图4.2所示，图中低温度系数振荡器的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数振荡器随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入。

图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲进行计数，进而完成温度测量。

计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55℃所对应的基数分别置人减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。

减法计数器1对低温度系数振荡器产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到。

时温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装人，减法计数器1重新开始对低温度系数振荡器产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。

图4.2中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值，这就是DS18B20的测温原理。

图4.2 DS18B20的内部测温电路框图由于DS18B20是在一根I/O线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。