基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)論文

1、 1 / 541 緒論 緒論1.1 1.1 設(shè)計(jì)背景 設(shè)計(jì)背景隨著新技術(shù)的不斷開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，近年來(lái)單片機(jī)發(fā)展十分迅速，一個(gè)以微機(jī)應(yīng)用為主的新技術(shù)革命浪潮正在蓬勃興起，單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到電力、冶金、化工、建材、機(jī)械、食品、石油等各個(gè)行業(yè)。傳統(tǒng)的溫度采集方法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且精度差，單片機(jī)的出現(xiàn)使得溫度的采集和數(shù)據(jù)處理問(wèn)題能夠得到很好的解決。溫度是工業(yè)對(duì)象中的一個(gè)重要的被

2、控參數(shù)。然而所采用的測(cè)溫元件和測(cè)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(duì)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(mǎn)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(diǎn)是溫度波動(dòng)圍大。由于他主要通過(guò)控制接觸器的通斷時(shí)間比例來(lái)達(dá)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(lái)快速發(fā)展了多種先進(jìn)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(jiǎn)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(jì)使用單片機(jī)作為核心進(jìn)行控制。單片機(jī)具有集成度高，通用性好，功能強(qiáng)，特別是體積小，重量輕，耗能低，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)和使用方便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)字、智能化方面有廣泛的用途。1.2 1.2 國(guó)外現(xiàn)狀 國(guó)外現(xiàn)狀溫度計(jì)在國(guó)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然已經(jīng)十分廣泛，但從國(guó)生產(chǎn)的溫度計(jì)來(lái)講，總體發(fā)展水平仍然不高，同日本、美國(guó)、德國(guó)等先進(jìn)

4、國(guó)家相比，仍然有著較大的差距。溫度計(jì)測(cè)溫技術(shù)的關(guān)鍵在于溫度傳感器。目前，國(guó)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(shí)具有抑制串模干擾能力強(qiáng)、分辨力高、線(xiàn)性度好、成本低等優(yōu)點(diǎn)。隨著我國(guó)四個(gè)現(xiàn)代化和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國(guó)在科技和生產(chǎn)各領(lǐng)域都取得了飛速的發(fā)展和進(jìn)步，發(fā)展以溫度傳感器為載體的溫度測(cè)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(gè)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(cè)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(bào)警功能。5. 實(shí)現(xiàn)報(bào)警提示。2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1 2.1 方案選擇 方案選擇方案一：使用熱敏電阻之類(lèi)的器件利用其感溫效應(yīng)，在將隨被測(cè)溫度變化的電壓或

6、電流采集過(guò)來(lái)，進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測(cè)溫度顯示出來(lái)，這種設(shè)計(jì)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(hào)失真。方案二：使用溫度傳感器，在單片機(jī)電路設(shè)計(jì)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(cè)溫度值，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，就可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。而且此方案電路比較簡(jiǎn)單，軟件設(shè)計(jì)也比較容易實(shí)現(xiàn)。從以

7、上兩種方案很容易看出方案二電路比較簡(jiǎn)單，軟件設(shè)計(jì)容易實(shí)現(xiàn)，故實(shí)本設(shè)計(jì)中采用方案二。方案二可以只用一根線(xiàn)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的雙向傳輸，具有接口簡(jiǎn)單容易擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，DS18B20 可以直接溫度轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號(hào)，供單片機(jī)進(jìn)行處理，具有低功耗、商性能、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。2.1 2.1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)采用 STC89C52RC 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)軟件編程的自由度大，可通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制。而且體積小，硬