数字式海水温度测量电路设计
目录
1 绪论 1
1.1研究背景及任务 1
1.2论文研究的意义 2
1.3国内外发展现状 2
2 系统总体方案设计 4
2.1数字温度计设计方案论证 4
2.1.1方案选择 4
2.1.2方案确定 4
2.2总体设计框图 4
3 构成系统的单元电路设计 6
3.1 STC89C51单片机构成及原理 6
3.1.1 STC89C51单片机功能特性 6
3．1．2 复位电路 7
3．1．3 时钟电路 8
3．1．4 电源电路 9
3.2数字温度传感器模块 9
3．2．1 DS18B20性能 9
3．2．2 DS18B20外形及引脚说明 10
3．2．3 DS18B20接线原理图 10
3．2．4 DS18B20时序图 10
3.3 LED显示模块 12
3.4 报警电路设计 12
3.5 键盘输入电路设计 13
4 系统软件设计部分 14
4.1 主程序流程图设计 14
4.2读温度子程序程图设计 15
4.3温度转换命令子程序程图设计 16
4.4温度转换命令子程序程图设计 16
4.5显示数据刷新子程序程图设计 17
5 系统仿真与调试 18
5.1系统仿真 18
5.2软件调试 19
6 结论 19
参考文献 20
致谢 21
附录 22
1绪 论
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
1.1研究背景及任务
1.1.1 研究背景
近些年来，由于科学技术的快速发展，温度检测已经被广泛的应用于人们的生活和工业生产当中，人们可以使用温度计来采集温度。温度是一个和人们生活有着密切关系的物理量，这也是在科研、生产、生活中所需要检测的数据之一，同时对于海洋来说，海水的温度也是一种基本参数。人们的生存环境和生活环境与温度是紧密联系的，无论是在哪一个方面都是离不开的数据——温度。 在工厂生产和实验中，在电力、化学、实验室、土地、海洋甚至人们的居室也需要对温度进行检测，这个方面根据实际的温度值进行下一步的控制。比如：在海水温度检测方面，一个好的海水温度对于沙滩浴场来讲是十分重要的；同时，海洋中生活了很多物种，合适的温度有助于海洋物种的繁殖和生长，海洋中发生的自然现象也将会从海水温度中得到一定的数据。
随着现代技术和自动化行业的发展，作为信息采集、处理、传输等相关的功能器件，温度传感器、单片机等的作用也是日益突出，这也将成为自动检测、计量测试和智能报警想结合的技术工具。本次论文主要是针对海水温度为对象，对于海水温度有一个合理的检测方案，为海洋环境研究工作者提供一个合理而科学的数据。
1.1.2 研究任务
本系统设计测量的海水温度点为3个，测量精度为0.1℃，测量范围为-30℃—80℃。主要采用的LED数码管显示温度值和路数，显示格式为：温度符号位，整数部分，小数部分。显示数据会每秒动态扫描一次。
系统主要以STC单片机为信息处理核心，在DS18B20温度传感器采集到温度数据以后，将数据传输给单片机，经过单片机与之前设定的最高温度值和最小温度值进行对比，看是否需要启动蜂鸣器报警，如采集的数字比之前设定的最大值高或者比最小值低东湖话，蜂鸣报警器响起，当温度变化到正常范围内蜂鸣器报警自动关闭。对比完成的同时启动LED数码管动态扫描显示温度数据。
数字式海水温度测量电路所具有的基本功能有：
（1）上电后数码管显示实际温度值，第一位为符号位，正温度没有符号显示，负温度显示负号，后三位显示温度数值。
（2）按下设置键进入设置状态，数码管显示数字闪烁。先设置高限温度，初始值为30度。按下上调键，数字加一；按下下调键，数字减一。再按一下设置键，高限温度设置结束。然后设置低限温度，初始值为0度。按下上调键，数字加一；按下下调键，数字减一。再按一下设置键，低限温度设置结束，退出设置。
（3）在设置状态随时按下确定键，设置状态结束，退出设置。
（4）进入设置状态无任何按键操作，十秒后自动退出设置。
（5）当实际温度高于高限温度，蜂鸣器报警，按下确定键，关闭蜂鸣器报警。当实际温度低于低限温度，LED红灯亮，按下确定键，关闭LED红灯。
（6）如果不关闭报警，当温度恢复正常温度后，报警自动消除。
1.2论文研究的意义
21世纪的科学日新月异，科学技术的进步促进了测控技术的发展，由于现代产品结构的调整，导致了现代设备控制性能和结构发生了巨大的变化，我们已经迈进了高速发展的信息时代，测量技术在现代社会中，也担任着不可取代的角色，被应用于各个领域。对于本次电路系统设计，其目的在于：
（1）掌握好数字温度传感器DS18B20的工作原理、性能和使用方法。
（2）对单片机系统有一个全方位的了解，能够利用STC单片机进行编程。
（3）本次论文综合了现代检测技术、电子信息、计算机科学等各个领域的方方面面只是，具有一定的综合性和跨学科性，这样正好同步的检测和促进学生的理论知识和动手能力的培养。
（4）本次论文是使用的单片机系统进行开发，这对学生的分析与设计方法、培养创新能力、理论联系实际、提高电子产品的研发素质有着实际的用处。
1.3国内外发展现状
传感器属于电子信息技术类产品的的前沿高端，特别是这种温度传感器被广泛的使用在工业生产、环境监测、科学实验和生活领域等。温度传感器的发展主要分为以下三个阶段：第一个阶段为传统的结构式的温度传感器，这种传感器包含了敏感元器件，通过结构来转换信号；第二个阶段为固体式温度传感器，由固体原件组成，这种传感器是利用原件的特性来感受信号；第三个阶段为智能型的温度传感器，利用微型计算机与相应的产品来传输信号。
目前来讲，国际上比较新型的温度传感器正从固体式向智能式进行转换，这类新的产品在抑制串模干扰方面的能力较强，同时还具有灵敏度高、成本低廉等特点。随着社会、经济、科学等方面的进步与发展，温度传感器方面已经取得了很大的成果。
2 系统总体方案设计
2.1设计方案
2.1.1方案选择
因为本次论文做的是测量类电路，所以可以供选择的有通过感温效用来进行工作的热敏电阻之类的元器件，这类元器件将被测量温度变成的电流或者电压信号采集过来，进行A/D转换后，就可以将采集到的数据传输给单片机进行数据处理，然后利用显示电路进行显示，这就达到了对温度的测量和显示功能。但是在这种电路设计的缺点也很明显:需要使用A/D转换电路;会涉及到电阻与温度的对应值的计算，而且感温电路又比较繁琐；采集的信号进行放大容易导致失真。这种设计得到的结果容易与实际值不符
2.1.2方案确定
l 双DPTR数据指针
l 低功耗，空闲和掉电模式
l 一个时钟电路和片内振荡器
1 绪论 1
1.1研究背景及任务 1
1.2论文研究的意义 2
1.3国内外发展现状 2
2 系统总体方案设计 4
2.1数字温度计设计方案论证 4
2.1.1方案选择 4
2.1.2方案确定 4
2.2总体设计框图 4
3 构成系统的单元电路设计 6
3.1 STC89C51单片机构成及原理 6
3.1.1 STC89C51单片机功能特性 6
3．1．2 复位电路 7
3．1．3 时钟电路 8
3．1．4 电源电路 9
3.2数字温度传感器模块 9
3．2．1 DS18B20性能 9
3．2．2 DS18B20外形及引脚说明 10
3．2．3 DS18B20接线原理图 10
3．2．4 DS18B20时序图 10
3.3 LED显示模块 12
3.4 报警电路设计 12
3.5 键盘输入电路设计 13
4 系统软件设计部分 14
4.1 主程序流程图设计 14
4.2读温度子程序程图设计 15
4.3温度转换命令子程序程图设计 16
4.4温度转换命令子程序程图设计 16
4.5显示数据刷新子程序程图设计 17
5 系统仿真与调试 18
5.1系统仿真 18
5.2软件调试 19
6 结论 19
参考文献 20
致谢 21
附录 22
1绪 论
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
1.1研究背景及任务
1.1.1 研究背景
近些年来，由于科学技术的快速发展，温度检测已经被广泛的应用于人们的生活和工业生产当中，人们可以使用温度计来采集温度。温度是一个和人们生活有着密切关系的物理量，这也是在科研、生产、生活中所需要检测的数据之一，同时对于海洋来说，海水的温度也是一种基本参数。人们的生存环境和生活环境与温度是紧密联系的，无论是在哪一个方面都是离不开的数据——温度。 在工厂生产和实验中，在电力、化学、实验室、土地、海洋甚至人们的居室也需要对温度进行检测，这个方面根据实际的温度值进行下一步的控制。比如：在海水温度检测方面，一个好的海水温度对于沙滩浴场来讲是十分重要的；同时，海洋中生活了很多物种，合适的温度有助于海洋物种的繁殖和生长，海洋中发生的自然现象也将会从海水温度中得到一定的数据。
随着现代技术和自动化行业的发展，作为信息采集、处理、传输等相关的功能器件，温度传感器、单片机等的作用也是日益突出，这也将成为自动检测、计量测试和智能报警想结合的技术工具。本次论文主要是针对海水温度为对象，对于海水温度有一个合理的检测方案，为海洋环境研究工作者提供一个合理而科学的数据。
1.1.2 研究任务
本系统设计测量的海水温度点为3个，测量精度为0.1℃，测量范围为-30℃—80℃。主要采用的LED数码管显示温度值和路数，显示格式为：温度符号位，整数部分，小数部分。显示数据会每秒动态扫描一次。
系统主要以STC单片机为信息处理核心，在DS18B20温度传感器采集到温度数据以后，将数据传输给单片机，经过单片机与之前设定的最高温度值和最小温度值进行对比，看是否需要启动蜂鸣器报警，如采集的数字比之前设定的最大值高或者比最小值低东湖话，蜂鸣报警器响起，当温度变化到正常范围内蜂鸣器报警自动关闭。对比完成的同时启动LED数码管动态扫描显示温度数据。
数字式海水温度测量电路所具有的基本功能有：
（1）上电后数码管显示实际温度值，第一位为符号位，正温度没有符号显示，负温度显示负号，后三位显示温度数值。
（2）按下设置键进入设置状态，数码管显示数字闪烁。先设置高限温度，初始值为30度。按下上调键，数字加一；按下下调键，数字减一。再按一下设置键，高限温度设置结束。然后设置低限温度，初始值为0度。按下上调键，数字加一；按下下调键，数字减一。再按一下设置键，低限温度设置结束，退出设置。
（3）在设置状态随时按下确定键，设置状态结束，退出设置。
（4）进入设置状态无任何按键操作，十秒后自动退出设置。
（5）当实际温度高于高限温度，蜂鸣器报警，按下确定键，关闭蜂鸣器报警。当实际温度低于低限温度，LED红灯亮，按下确定键，关闭LED红灯。
（6）如果不关闭报警，当温度恢复正常温度后，报警自动消除。
1.2论文研究的意义
21世纪的科学日新月异，科学技术的进步促进了测控技术的发展，由于现代产品结构的调整，导致了现代设备控制性能和结构发生了巨大的变化，我们已经迈进了高速发展的信息时代，测量技术在现代社会中，也担任着不可取代的角色，被应用于各个领域。对于本次电路系统设计，其目的在于：
（1）掌握好数字温度传感器DS18B20的工作原理、性能和使用方法。
（2）对单片机系统有一个全方位的了解，能够利用STC单片机进行编程。
（3）本次论文综合了现代检测技术、电子信息、计算机科学等各个领域的方方面面只是，具有一定的综合性和跨学科性，这样正好同步的检测和促进学生的理论知识和动手能力的培养。
（4）本次论文是使用的单片机系统进行开发，这对学生的分析与设计方法、培养创新能力、理论联系实际、提高电子产品的研发素质有着实际的用处。
1.3国内外发展现状
传感器属于电子信息技术类产品的的前沿高端，特别是这种温度传感器被广泛的使用在工业生产、环境监测、科学实验和生活领域等。温度传感器的发展主要分为以下三个阶段：第一个阶段为传统的结构式的温度传感器，这种传感器包含了敏感元器件，通过结构来转换信号；第二个阶段为固体式温度传感器，由固体原件组成，这种传感器是利用原件的特性来感受信号；第三个阶段为智能型的温度传感器，利用微型计算机与相应的产品来传输信号。
目前来讲，国际上比较新型的温度传感器正从固体式向智能式进行转换，这类新的产品在抑制串模干扰方面的能力较强，同时还具有灵敏度高、成本低廉等特点。随着社会、经济、科学等方面的进步与发展，温度传感器方面已经取得了很大的成果。
2 系统总体方案设计
2.1设计方案
2.1.1方案选择
因为本次论文做的是测量类电路，所以可以供选择的有通过感温效用来进行工作的热敏电阻之类的元器件，这类元器件将被测量温度变成的电流或者电压信号采集过来，进行A/D转换后，就可以将采集到的数据传输给单片机进行数据处理，然后利用显示电路进行显示，这就达到了对温度的测量和显示功能。但是在这种电路设计的缺点也很明显:需要使用A/D转换电路;会涉及到电阻与温度的对应值的计算，而且感温电路又比较繁琐；采集的信号进行放大容易导致失真。这种设计得到的结果容易与实际值不符
2.1.2方案确定
l 双DPTR数据指针
l 低功耗，空闲和掉电模式
l 一个时钟电路和片内振荡器
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/dzkxyjs/2154.html
