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陕西理工学院毕业设计
数字温度检测系统的设计
崔 林 林
（陕西理工学院 电信工程系 通信工程专业，2007级4班，陕西 汉中 723003）
指导教师：魏 瑞
[摘要]： 本系统是以单片机为核心，集温度检测、数据采集、处理、报警于一体的室内环境温度检测系统. 系
统采用数字温度传感器对室内环境的温度进行检测，然后由单片机对温度传感器所采集的数据进行处理，经液晶显示器显示出来，并将处理后的温度值与设定值进行比较，从而控制报警电路是否发出报警信号。
[关键词]： 数字温度传感器；单片机；液晶显示器；报警信号。
Digital Temperature Monitoring System Design
Cui Linlin
(Grade 07,Class 4,Major electronics and information engineering，conmmunication engineering Dept,
Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723003,Shaanxi)
Tutor: Wei Rui
[Abstract]: This system is based on single-chip microcomputer as the core, integrates temperature detection, data
acquisition, processing, alarm in one of the indoor environment temperature detection system. The system USES the digital temperature sensor on indoor environmental temperature testing, and then the single-chip computer of temperature sensors acquisition of the data processing, the liquid crystal display shows up, and will process after the temperature and compared to control value, whether the alarming circuit issued a warning signal.
[Key words]: Digital temperature sensor; Single-chip microcomputer; liquid crystal display; warning signal。
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目 录
引言 ...................................................... 1 1方案论证 ................................................. 2 1.1方案一：利用PLC实现对温度恒定的控制 .................. 2 1.2方案二：用热电耦检测温度 .............................. 2 1.3方案三：用温度传感器检测温度 .......................... 2 1.4方案选择 ............................................. 3 2单片机温度控制报警系统硬件设计 ........................... 4 2.1单片机模块 ........................................... 4 2.1.1单片机复位键控制模块................................ 4 2.1.2单片机的驱动模块 ................................... 5 2.2 报警电路模块 ........................................ 5 2.3 温度检测模块 ........................................ 6 2.3.1 DS18B20性能特点与内部结构 .......................... 7 2.3.2 DS18B20的测温原理 ............................... 111 2.4 1602液晶显示器 ..................................... 12 2.5 硬件总体设计 ....................................... 14 3软件设计 ................................................ 15 3.1总程序设计 .......................................... 16 3.2子程序设计 .......................................... 16 4系统调试 ................................................ 18 4.1 硬件调试 ........................................... 18 4.2 软件调试 ........................................... 18 4.3 软硬联调 ........................................... 19 结 束 语 ................................................. 20 致 谢 ................................................. 21 参考文献 ................................................. 22 附录A 英文文献原文 ....................................... 23 附录B 英文文献译文 ....................................... 34 附录C 原理图、仿真图及实物图 ............................. 38 附录D 源程序 ............................................. 41 附录E 元器件清单 ......................................... 48
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引言
温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用。随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术得到了迅速的发展和广泛的应用。单片机具有处理能强、运行速度快、功耗低等优点，应用在温度测量与控制方面，控制简单方便，测量范围广，精度较高。
单片机的特点是体积较小，也就是其集成特性，其内部结构是普通计算机系统的简化，增加一些外围电路，就能够组成一个完整的小系统，单片机具有很强的可扩展性。它具有和普通计算机类似的、强大的数据处理功能，通过使用一些科学的算法，可以获得很强的数据处理能力。所以单片机在工业中应用中，可以极大地提高工业设备的智能化、数据处理能力和处理效率，而且单片机无需占用很大的空间。
随着温度检测理论和技术的不断更新, 温度传感器的种类也越来越多，在微机系统中使用的传感器，必须是能够将非电量转换成电量的传感器，目前常用的有热电偶传感器、热电阻传感器和半导体集成传感器等，每种传感器根据其自身特性，都有它自己的应用领域。
本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该设计控制器使用单片机AT89C51，测温传感器使用DS18B20，用LCD液晶显示实现温度显示,以及报警系统进行报警，能准确达到以上要求。
随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。
21世纪科学技术的发展日新月异，科技的进步带动了测量技术的发展，现代控制设备的性能和结构发生了巨大的变化，我们已经进入了高速发展的信息时代，测量技术也成为当今科技的主流之一，被广泛的应用于生产的各个领域。
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1 方案论证
1.1方案一：利用PLC实现对温度恒定的控制
利用PLC实现对温度恒定的控制，其控制系统的结构框图如图1.1所示：采用PLC控制实现电热丝和风扇加热制冷全通、间断导通和全断加热制冷的自动控制方式，来达到温度的恒定。智能型电偶温度表将置于被测环境中，热电偶的传感器信号与恒定温度的给定电压进行比较，构成闭环系统，生成温差电压Vt，PLC自适应恒温控制电路，根据Vt的大小计算出全通、间接导通和全断的自适应恒温控制电路，并将占空比可调的控制电平经输出隔离电路去控制可控硅门极的通断，实现自适应的恒温控制。若温度升的过快或者降低更快，PLC也将输出关断电平信号转换为可控硅电路相匹配的输入信号。
给定值 热电耦
智能型热电耦Vt SZ-4PLC 控制电平 输出隔离电路 可控硅 电热丝 电风扇 环境
图1.1 方案一的系统结构框图
1.2方案二：用热电耦检测温度
以单片机为主控制系统，其总体结构图如图1.2所示。采用热电耦对温度进行采集，将采集到的信号利用放大器进行放大，再经过A/D转换，然后将采集到的数据用单片机在液晶显示器上显示出来，然后再利用控制电路对温度控制其升温或者降温。
图1.2 方案二的系统结构图 继电气控制部分 LCD 单片机 A/D转化器 信号匹配放大 热电耦及补偿电路 1.3方案三 ：用温度传感器检测温度
仍以单片机为主控制系统，采用数字温度传感器实现温度采集，其总体结构图如图1.3所示。系统主要包括现场温度采集、实时温度显示、加热控制参数设置、制冷控制参数输出、加热电路控制输出、制冷电路控制输出与报警装置和系统核心AT89C51单片机作为微处理器。
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