畢業(yè)論文數(shù)字溫度計(jì)含開題報(bào)告

1、畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）題目：數(shù)字溫度計(jì)系 別：電子信息工程系1專 業(yè)：電子信息與技術(shù)1班 級(jí)：姓 名： 學(xué) 號(hào)： 1指導(dǎo)教師：完成時(shí)間：0 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （論 文）開題報(bào)告 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)內(nèi)容與要求：一、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字溫度計(jì)。顯示器報(bào)警部分傳感器放大器A/D單片機(jī)鍵盤二、設(shè)計(jì)要求基本要求測(cè)溫范圍-55C至150C，明亮顯示。能顯示出測(cè)量溫度值。能夠?qū)Τ鲎罡邷囟冗M(jìn)行報(bào)警。學(xué)習(xí)掌握單片機(jī)采集測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。發(fā)揮部分能通過鍵盤改變其報(bào)警點(diǎn)，當(dāng)超過其設(shè)置值時(shí)，就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，以達(dá)到監(jiān)測(cè)的目的。 指導(dǎo)教師：黃世瑜 蔣叢元畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文綜合評(píng)定表指導(dǎo)教師對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的評(píng)語：指導(dǎo)教師

2、(簽名) 年 月 日答辯小組對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的答辯評(píng)語：總評(píng)成績(jī)：答辯小組負(fù)責(zé)人（簽名） 年 月 日 數(shù)字溫度計(jì) 摘要 本設(shè)計(jì)采用AT89S52作為處理的核心部分；用AD590作為溫度傳感器，把采集到的溫度經(jīng)放大后送到AD0809，AD0809送到AT89S52，經(jīng)過AT89S52處理后送到顯示器，顯示器將顯示采集的溫度，這樣就能夠達(dá)到題目的要求，而且其準(zhǔn)確性也較高，而且也可用鍵盤進(jìn)行設(shè)置報(bào)警溫度，當(dāng)超過設(shè)置溫度時(shí)就會(huì)報(bào)警。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)、ADC0809、AD590、軟件系統(tǒng)、硬件系統(tǒng)方案與論證根據(jù)數(shù)字溫度計(jì)題目的要求，提出以下幾種方案：方案一：采用了最簡(jiǎn)單的方式，就是將傳感器輸出的信號(hào)，

3、經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換后直接顯示。傳感器顯示器D/A方案二：采用MAXIM公司生產(chǎn)的DS18B20來采集溫度，DS18B20是采用1wire總接口的數(shù)字溫度計(jì)，測(cè)量溫度范圍為-55+125，精度可達(dá)到0。0675，最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為200ns。這器件可用一根引與處理器相連，以串行方式將數(shù)據(jù)送到處理器，經(jīng)處理器處理后直接顯示。單片機(jī)DS18B20鍵盤報(bào)警顯示器方案三：采用AD590作為溫度采集的傳感器，經(jīng)放大后，再由ADC0809送到單片機(jī)處理，最后在由顯示器將溫度顯示出來。鍵盤報(bào)警顯示器ADC0809單片機(jī)放大器AD590四種方案的比較（1）控制部分 方案二、三都采用了單片機(jī)作為控制，作為一種新型的微處理

4、器，可以通過智能編程的方式，可以進(jìn)行擴(kuò)展，而且能夠具有超溫報(bào)警和自動(dòng)控制功能。而方案一沒有采用控制，直接把溫度顯示出來就完了。這樣就只能完成對(duì)溫度的顯示。（2）傳感器部分 方案一、三的傳感器可以選一樣，可以選熱敏電阻和其它的傳感器，但我們這里選用了AD590。方案二采用的傳感器是DS18B20，這種傳感器雖然硬件簡(jiǎn)單，但是成本較高。所以沒有采用這種傳感器。（3）顯示部分 方案一采用的是一種將十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成七段碼的ADC，可以采用ICL7106來將采集到的溫度進(jìn)行顯示，這種方案很簡(jiǎn)單，但是它的可控性很差，只能進(jìn)行顯示。方案二、三都是采用了單片機(jī)在內(nèi)部遠(yuǎn)算之后，才由顯示部分顯示出來。（4） 補(bǔ)充部分

5、 在上面幾種方案中，雖然它們各自有自已的優(yōu)點(diǎn)，特別是第二種方案，它的硬件很簡(jiǎn)單，只要把程序?qū)懞?，就能夠運(yùn)行了?？墒菫榱藢W(xué)的知識(shí)系統(tǒng)的組合起來，我們選擇第三種方案，此方案不僅用到了單片機(jī)，還用到了ADC0809，以及運(yùn)算放大器。系統(tǒng)很容易進(jìn)行擴(kuò)展。系統(tǒng)原理框圖系統(tǒng)原理圖如下：顯示器報(bào)警單片機(jī)ADC0809放大器AD590鍵盤主要電路設(shè)計(jì)與計(jì)算核心部分 本設(shè)計(jì)采用的處理器單片機(jī)，單片機(jī)是早期SingleChipMicrocomputer的直譯，它反映了早期單片機(jī)的形態(tài)和本質(zhì)。然后，按照面向?qū)ο螅怀隹刂乒δ?，在片?nèi)集成了許多外圍電路及外設(shè)接口，突破了傳統(tǒng)意義上的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，發(fā)展成microcon

6、troller的體系結(jié)構(gòu)，目前國(guó)外已普遍稱之為微控制器MCU（MicrocontrollerUnit）。鑒于它完全作嵌入應(yīng)用，故又稱為嵌入式微控制器(EmbeddedMicrocontrolle)。大多數(shù)單片機(jī)采用哈佛（Harvard）結(jié)構(gòu)體系，即數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間與程序存儲(chǔ)空間相互獨(dú)立的結(jié)構(gòu)體系。它不同于一般通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，即程序和數(shù)據(jù)共用一個(gè)空間的馮諾伊曼(VonNeumann)結(jié)構(gòu)。AT89S52單片機(jī)溫度測(cè)控儀采用Atmel公司的AT89S52單片機(jī)，采用雙列直插封裝（DIP），有40個(gè)引腳。該單片機(jī)采用Atmel公司的高密度非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，與美國(guó)Intel公司生產(chǎn)的MCS51系列

7、單片機(jī)的指令和引腳設(shè)置兼容。其主要特征如下：1、8位CPU2、內(nèi)置4K字節(jié)可重復(fù)編程Flash，可重復(fù)擦寫1000次3、完全定態(tài)操作：0Hz24Hz，可輸出時(shí)鐘信號(hào)4、256B的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器5、32根可編程I/O線6、3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器7、中斷系統(tǒng)有7個(gè)中斷源，可編為兩個(gè)優(yōu)先級(jí)8、一個(gè)全雙工可編程串行通道 (a)2,輸入電路的設(shè)計(jì)我們?cè)谠O(shè)計(jì)輸入電路時(shí),雖然傳感器有很多種,但由于很多原因:如,熱敏電阻的線性不是太好,而熱電偶雖有:1)溫度測(cè)范圍寬;2)性能穩(wěn)定,準(zhǔn)確可靠;3)信號(hào)可以遠(yuǎn)傳和記錄的特點(diǎn),但熱電偶由于熱電勢(shì)小,因而靈敏度較低,而且我所要求的范圍也不是太高,所以我們選擇AD590

8、溫度信號(hào)的采集電路。放大電路輸入口連接溫度傳感器AD590的兩個(gè)引腳。AD590是一種具有良好溫度特性的電壓輸入/電流輸出型溫度傳感器?？梢栽?55150溫度范圍內(nèi)正常工作。當(dāng)輸入從+4V+30V的寬范圍電壓時(shí)，將按1A/的比例輸出反映當(dāng)前溫度的電流信號(hào)。如當(dāng)感應(yīng)溫度為0時(shí)，輸出的電流為273A。本設(shè)計(jì)中給AD590提供了12V的電壓，以保證其能正常工作，溫度監(jiān)控范圍可在0100范圍內(nèi)由控制部分自定義。集成溫度傳感器AD590的簡(jiǎn)單介紹集成溫度傳感器實(shí)質(zhì)上是一種半導(dǎo)體集成電路，它是利用晶體管的b-e結(jié)壓降的不飽和值VBE與熱力學(xué)溫度T和通過發(fā)射極電流I的下述關(guān)系實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的檢測(cè)：式中，K波爾茲

9、常數(shù)；q電子電荷絕對(duì)值。集成溫度傳感器具有線性好、精度適中、靈敏度高、體積小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用。集成溫度傳感器的輸出形式分為電壓輸出和電流輸出兩種。電壓輸出型的靈敏度一般為10mV/K，溫度0時(shí)輸出為0，溫度25時(shí)輸出2.982V。電流輸出型的靈敏度一般為1mA/K。AD590是美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性如下：1、流過器件的電流（mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開爾文）度數(shù)，即：mA/K式中：流過器件（AD590）的電流，單位為mA；T熱力學(xué)溫度，單位為K。2、AD590的測(cè)溫范圍為-55+150。3、AD590的電源電壓范圍為4V30V。電源電

10、壓可在4V6V范圍變化，電流變化1mA，相當(dāng)于溫度變化1K。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會(huì)被損壞。4、輸出電阻為710MW。5、精度高。AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在-55+150范圍內(nèi)，非線性誤差為0.3AD590測(cè)量熱力學(xué)溫度、攝氏溫度、兩點(diǎn)溫度差、多點(diǎn)最低溫度、多點(diǎn)平均溫度的具體電路，廣泛應(yīng)用于不同的溫度控制場(chǎng)合。由于AD590精度高、價(jià)格低、不需輔助電源、線性好，常用于測(cè)溫和熱電偶的冷端補(bǔ)償。AD590的封裝形式與基本應(yīng)用電路如下圖: (b) (c)2.12 放大電路的設(shè)計(jì) 在許多需要A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)字采集的單片機(jī)系統(tǒng)中，

11、很多情況下，傳感器輸出的模擬信號(hào)都很微弱，必須通過一個(gè)模擬放大器對(duì)其進(jìn)行一定倍數(shù)的放大，才能滿足A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)電平的要求，這種情況下，就必須選擇一種符合要求的放大器。上圖所不的電路就是我們采用的簡(jiǎn)單的放大電路,我們對(duì)這個(gè)電路進(jìn)行說明.AD590的輸出是電流量,為了把電流轉(zhuǎn)換成電壓,通常將AD590的輸出電流通過1K電阻,從而獲得1mV的輸出電壓.通過對(duì)AD590的資料的分析我們知道,AD590測(cè)量的是絕對(duì)溫度,絕對(duì)溫度和攝氏溫度之間的關(guān)系為:K=+273.2為了讀出攝氏溫度,必須使AD590的輸出偏置為273.2mV,AD590的電流電壓轉(zhuǎn)換電路和偏置電路如上圖所示.與AD590串聯(lián)的

12、是一只910電阻和一只100的電位器,可以通過微調(diào)100的電位器,將總的阻值調(diào)到1K.AD590輸出的1uA的電流就會(huì)在1K電阻上產(chǎn)生1mV的輸出電壓.而電路的基準(zhǔn)電壓,是由AD580和一只9.1K.1K電阻,200電位器來提供的,AD580是一個(gè)提供2.5V電壓的器件,該器件的穩(wěn)定性委很高,2.5V的基準(zhǔn)由9.1K.1K電阻,200電位器分壓后,獲得273.2mV的電壓作為偏置電壓.最后我們將放大器的放大陪數(shù)設(shè)為10倍,所以當(dāng)溫度每上升1時(shí),放大器輸出電壓就會(huì)增加10mV.3、A/D0809與AT89S52接口電路的設(shè)計(jì)ADC0809是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司（NationalSemiconduc

13、tCorporation）產(chǎn)品。是逐次逼近型芯片，片內(nèi)帶有鎖存功能的8路模擬多路開關(guān)，可對(duì)8路05V的輸入模擬電壓信號(hào)分時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，片內(nèi)具有多路開關(guān)的地址譯碼和鎖存電路、比較器、256R電阻T型網(wǎng)絡(luò)、樹狀電子開關(guān)、逐次逼近寄存器SAR，控制與時(shí)序電路等。輸出具有TTL三態(tài)鎖存緩沖器，可直接連到單片機(jī)數(shù)據(jù)總線。ADC0809的分辨率為8位，單一5V供電，功耗為15mW，不必進(jìn)行零點(diǎn)和滿刻度調(diào)整，外部時(shí)鐘頻率范圍為10KHz1280KHz,ADC0809和AT89S52的硬件接口有三種方式：查詢方式，中斷方式，等待延時(shí)方式。此測(cè)量?jī)x采用中斷方式。雖然ADC0809走過了自己的輝煌時(shí)期，已經(jīng)不是目前

14、功能最好的模數(shù)轉(zhuǎn)換器件，但是他的廉價(jià)和品質(zhì)在許多領(lǐng)域被廣泛使用。AD轉(zhuǎn)換器ADC0809與單片機(jī)的連接如下圖所示。 (d)ADC0809的8個(gè)通道我們這里只用了一個(gè)，連接溫度傳感器的測(cè)量和放大電路的輸出。ADC0809的時(shí)鐘由AT89S52的ALE圖3.5ADC0809與AT89S52的接口線路信號(hào)提供，根據(jù)ACD0809對(duì)工作時(shí)鐘的要求和控制器對(duì)漏電和短路信號(hào)的反應(yīng)速度的要求，由于ADC0809時(shí)鐘頻率較寬，我們這里設(shè)為600KHZ，通過74HC4040分頻器10分頻，這樣若AD轉(zhuǎn)換的時(shí)間為1.6us，這樣的采樣速度足夠滿足漏電和短路的保護(hù)要求。4、顯示和鍵盤在單片機(jī)系統(tǒng)中，常用的顯示器有：

15、發(fā)光二極管顯示器，簡(jiǎn)稱LED(LightEmittingDiode)，液晶顯示器，簡(jiǎn)稱LCD(LiquidCrystalDisplay)；熒光管顯示器。近年來也開始使用簡(jiǎn)易的CRT接口，顯示一些漢字及圖形。前三種顯示器都有兩種顯示結(jié)構(gòu)；段顯示(7段，“米”字型等)和點(diǎn)陣顯示(5X?，5X8，8X8點(diǎn)陣等)。而發(fā)光二極管顯示又分為固定段顯示和可以拼裝的大型字段顯示，此外還有共陽極和共陰極之分等。 三種顯示器中，以熒光管顯示器亮度最高，發(fā)光二極管次之，而液晶顯示器最弱，為被動(dòng)顯示器，必須有外光源。 LED顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段組成的顯示器，有8字段和“米”字段之分。顯示塊都有dp顯示段，用于

16、顯示小數(shù)點(diǎn)。7段LED的字型碼，由于只有7個(gè)段發(fā)光二極管，所以字型碼為一個(gè)字節(jié)?！懊住弊侄蜭ED的字型碼由于有15個(gè)段發(fā)光二極管，所以字型碼為兩個(gè)字節(jié)。這種顯示塊有共陽極和共陰極兩種。共陰極LED顯示塊的發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接地，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。同樣，共陽板LED顯示塊的發(fā)光二極管的陽極連接在一起，通常此公共陽極接正電壓。由N片LED顯示塊可拼接成N位LED顯示器。本設(shè)計(jì)是4位LED顯示器的結(jié)構(gòu)，N位LED顯示器有N根位選線和8XN(或16XN)根段選線。根據(jù)顯示方式的不同，位選線和段線的連接方法也各不相同。段選線控制顯示

17、字符的字型，而位選線則控制顯示位的亮、暗； LED顯示器有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種顯示方式，一是LED靜態(tài)顯示方式、二是動(dòng)態(tài)顯示。LED顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時(shí)，各位的共陰極(或共陽極)連接在一起并接地(或+5v)，每位的段選線(adp)分別與一8位的鎖存輸出相連。之所以稱為靜態(tài)顯示，是由于顯示器中的各位相互獨(dú)立，而且各位的顯示字符一經(jīng)確定，相應(yīng)鎖存器的輸出將維持不變，直到顯示另一個(gè)字符為止。也正因?yàn)槿绱?，靜態(tài)顯示器的亮度都較高。電路各位可獨(dú)立顯示，只要在該位的段選線上保持段選碼電平，該位就能保持相應(yīng)的顯示字符。由于各位分別由一個(gè)8位輸出口控制段選碼，故在同一時(shí)間里，每一位顯示的字符可以各不相

18、同。這種顯示方式接口，編程容易，管理也簡(jiǎn)單，付出的代價(jià)是占用口線資源較多。而如果用“米”字段的LED顯示器，則靜態(tài)顯示方式需要更多的硬件資源。如果顯示器位數(shù)增多，則靜態(tài)顯示方式更是無法適應(yīng)。因此在顯示位數(shù)較多的情況下，一般都采用動(dòng)態(tài)顯示方式。本設(shè)計(jì)用的是陰極驅(qū)動(dòng)。下圖所示為一個(gè)四位動(dòng)態(tài)態(tài)LED顯示器電路。 (e)上圖采用4只三極管作為位碼控制,段碼由單片機(jī)P1口輸出,該圖能夠完成4位數(shù)顯示,滿足了題目的要求.本次設(shè)計(jì)采用鍵盤來對(duì)溫度進(jìn)行設(shè)置，以達(dá)到智能控制的目的。在單片機(jī)中的鍵盤分為兩種：1）獨(dú)立式；2）行列式。由于這次設(shè)計(jì)只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的修改，所以我們采用獨(dú)立式的鍵盤，有二個(gè)按鍵，一個(gè)用來加

19、值，另一個(gè)用來減。電路如下圖所示。 (f)5、報(bào)警和控制電路 本設(shè)計(jì)的發(fā)揮部分，是加入了報(bào)警和控制，如果我們所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是監(jiān)控某一設(shè)備，一當(dāng)設(shè)備的溫度超過我們所設(shè)定的溫度值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生報(bào)警，還要作出相應(yīng)的動(dòng)作來保護(hù)設(shè)備。報(bào)警時(shí)由單片機(jī)產(chǎn)生一定頻率的脈沖，由P3.0引腳輸出，P3.0外接一只NPN的三極管來驅(qū)動(dòng)楊聲器發(fā)出聲音，以便操作員來維護(hù)，從而達(dá)到報(bào)警的目的。如下圖(g)： （g） （h）利用P3.1輸出高低，控制繼電器的開合，實(shí)現(xiàn)對(duì)外部裝置的控制?，F(xiàn)代自動(dòng)控制設(shè)備中，都存在一個(gè)電子電路與電氣電路的互相連接問題，一方面要使電子電路的控制信號(hào)能夠控制電氣電路的執(zhí)行元件（電動(dòng)機(jī)，電磁鐵，電燈等

20、），另一方面又要為電子線路的電氣電路提供良好的電隔離，以保護(hù)電子電路和人身的安全。電子繼電器便能完成這一橋梁作用。繼電器電路中一般都要在繼電器的線圈兩頭加一個(gè)二極管以吸收繼電器線圈斷電時(shí)產(chǎn)生的反電勢(shì)，防止干擾。電路如圖（h）。6、電源的設(shè)計(jì)（1）15V電源（0.7V） 15V電源電路圖如圖（l）。 對(duì)于濾波電容的選擇，要考慮： = 1 * GB3 整流管的壓降； = 2 * GB3 7815/7915最小允許壓降Ud； = 3 * GB3 電網(wǎng)波動(dòng)10%。從而允許紋波的峰峰值（1-10%）-0.7-Ud-15=4.9V按近似電流放電計(jì)算，并設(shè)（通角），則 選取濾波電容（2）+5V電源（1A）

21、+5V電源電路如圖(m)。允許的最小紋波峰峰值 選取濾波電容 (m)圖(l)系統(tǒng)軟件工作流程圖主程序流程圖（1） 2、中斷處理子程序流程圖（2） 開始開始 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)初始化顯示處理AD 讀讀取數(shù)據(jù)處理并將數(shù)據(jù)保存到顯示單元恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)返回盤處理子程序流程圖（3） 4、報(bào)警及控制子程序流程圖（4） 報(bào)警解除？返回報(bào)警并作相應(yīng)控制啟動(dòng)定時(shí)器開始是否超溫？減1加1返回P3.1=0?P3.0=0？讀P3.0、P3.1狀態(tài)開始 NYYNYNNY程序 #include #define uchar unsigned char uchar dispcode=0 x3f,0 x06,0 x5B,0 x4F,0 x66,0 x6D,0 x7D,0 x07,0 x7F,0 x6F;uchar tempdata=0,0,0,0;uchar temp=0;uchar sflag;sbit P20=P20;void display()uchar i,j,k;i=0 x08;for(j=4;j0;j-)P3=0 x0f;P1=dispcodetempdatatemp/10;P3=i;for(k=50;k0;k-);i=1;P3=0 x0f;P1=dispcodetemp%100;void main()uchar i,k;TMOD=0 x01;i=(65536-1000*11