数字温度计

1 设计要求

■基本范围-50℃-110℃

■精度误差小于0.5℃

■LED数码直读显示

2 扩展功能

■实现语音报数

■可以任意设定温度的上下限报警功能

数字温度计

摘要：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,本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计，本温度计属于多功能温度计，可以设置上下报警温度，当温度不在设置范围内时，可以报警。

关键词：单片机，数字控制，温度计， DS18B20，AT89S51

1 引言

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。

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AT89S51，测温传感器使用DS18B20，用3位共阳极LED数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到以上要求。

2 总体设计方案

2.1数字温度计设计方案论证

2.1.1方案一

由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。

2.1.2 方案二

进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。

从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。

2.2方案二的总体设计框图

温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机AT89S51，温度传感器采用DS18B20，用3位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。

图1 总体设计方框图

2.2.1 主控制器

单片机AT89S51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。

2.2.2 显示电路

显示电路采用3位共阳LED数码管，从P3口RXD,TXD串口输出段码。

2.2.3温度传感器

DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现９～１２位的数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下：

●独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；

●多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；

●无须外部器件；

●可通过数据线供电，电压范围为3.0~5.5Ｖ；

●零待机功耗；

●温度以９或１２位数字；

●用户可定义报警设置；

●报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件；

●负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作； DS18B20采用３脚PR－35封装或８脚SOIC封装，其内部结构框图如图2所示。

图2 DS18B20内部结构

64位ROM的结构开始８位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后８位是前面56位的CRC检验码，这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。温度报警触发器ＴＨ和ＴＬ，可通过软件写入户报警上下限。

DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存ＲＡＭ和一个非易失性的可电擦除的EERAM。高速暂存RAM的结构为８字节的存储器，结构如图3所示。头２个字节包含测得的温度信息，第３和第４字节ＴＨ和ＴＬ的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第５个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。该字节各位的定义如图3所示。低５位一直为１，ＴＭ是工作模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，DS18B20出厂时该位被设置为０，用户要去改动，R1和Ｒ0决定温度转换的精度位数，来设置分辨率。

温度 LSB

温度 MSB

TH用户字节1

TL用户字节2

配置寄存器

保留

保留

保留

CRC

图3 DS18B20字节定义

由表1可见，DS18B20温度转换的时间比较长，而且分辨率越高，所需要的温度数据转换时间越长。因此，在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑。

高速暂存ＲＡＭ的第６、７、８字节保留未用，表现为全逻辑１。第９字节读出前面所有８字节的CRC码，可用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。

当DS18B20接收到温度转换命令后，开始启动转换。转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第１、２字节。单片机可以通过单线接口读出该数据，读数据时低位在先，高位在后，数据格式以0.0625℃／LSB形式表示。

当符号位Ｓ＝０时，表示测得的温度值为正值，可以直接将二进制位转换为十进制；当符号位Ｓ＝１时，表示测得的温度值为负值，要先将补码变成原码，再计算十进制数值。表2是一部分温度值对应的二进制温度数据。

表1 DS18B20温度转换时间表

DS18B20完成温度转换后，就把测得的温度值与RAM中的TH、TＬ字节内容作比较。若Ｔ＞TH或T＜TL，则将该器件内的报警标志位置位，并对主机发出的报警搜索命令作出响应。因此，可用多只DS18B20同时测量温度并进行报警搜索。

在64位ROM的最高有效字节中存储有循环冗余检验码（CRC）。主机ROM的前56位来计算CRC值，并和存入DS18B20的CRC值作比较，以判断主机收到的ROM数据是否正确。 DS18B20的测温原理是这这样的,器件中低温度系数晶振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；高温度系数晶振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。器件中还有一个计数门，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

"

 

第二篇：单片机课程设计报告格式

单片机课程设计报告格式要求

统一的A4纸打印。每页约44行，每行约34字；打印正文用宋体小四号字；版面页边距上空2.5cm，下空2cm，左空2.5cm，右空2cm；页码用小五号字，底端居中。

A、封面；B、课程设计任务书；C、摘要； D、目录； E、正文；F、参考文献；G 、附录（源程序代码）；H、有关图纸（系统的总体原理图）

摘要（内容提要）

摘要是论文内容的简要陈述，应尽量反映主要信息，内容包括研究目的、方法、成果和结论，不含图表，不加注释，具有独立性和完整性，?摘要?字样位置居中。

目录

目录按三级标题编写，要求层次清晰，且要与正文标题一致。主要包括绪论、正文主体、结论、主要参考文献及附录等。

题序层次大致有以下几种格式：

1、绪论

1.1课题背景

ˉˉˉˉˉˉ（正文）ˉˉˉˉˉˉˉˉˉ

1.2交会对接技术发展概况

ˉˉˉˉˉˉˉ（正文）ˉˉˉˉˉˉˉˉˉ

1.2.1俄罗斯空间交会对接发展概况

ˉˉˉˉˉˉˉ（正文）ˉˉˉˉˉˉˉˉˉ

1.2.2美国空间交会对接发展概况

ˉˉˉˉˉˉˉ（正文）ˉˉˉˉˉˉˉˉˉ

2、空间飞行器

2.1引言

ˉˉˉˉˉˉˉ（正文）ˉˉˉˉˉˉˉˉˉ

结论

ˉˉˉˉˉˉˉ（正文）ˉˉˉˉˉˉˉˉˉ

主要参考文献

为了反映报告的科学依据和作者尊重他人研究成果的严肃态度，同时向读者提供有关信息的出处，正文之后一般应列出主要参考文献（只限于那些作者亲自阅读过的，最重要的且发表在公开出版物上的文献或网上下载的资料）。报告中被引用的参考文献序号置于所引用部分的右上角。参考文献所列著作按报告中引用顺序排列，著作按如下格式著录：序号、著作者、书名、出版地、出版社、出版日期。

例1（著作）：1．宋尚桂.大学通识教育的理论和模式.青岛：中国海洋大学出版社，20xx年x月

例2（文章）：2.朱晓刚.以人为本----美国大学通识教育理念和实践的解读.民办教育研究,20xx(5)

设计报告装订顺序

（一）课程设计封面

（二）课程设计任务书

（三）摘要

（四）目录

例：

1、绪论ˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉ 1

1.1课题背景ˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉ 1

1.2交会对接技术发展概况ˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉ3

1.2.1俄罗斯空间交会对接发展概况ˉˉˉˉˉˉˉˉˉ5

1.2.2美国空间交会对接发展概况ˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉ7

2、空间飞行器ˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉ20

2.1引言ˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉ20

2.2空间飞行器姿态表示ˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉ23 结论ˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉ ˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉ50 主要参考文献ˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉ51

（五）正文

（六）参考文献

（七）附录

（八）有关图纸

撰写设计报告的几点要求

1、文字

设计中汉字应采用《简化汉字总表》规定的简化字，并严格执行汉字的规范,所有文字字面清晰，不得涂改。

第一层次（章）题序和标题居中放置，其余各层次（节、条、款）题序和标题一律沿版面左侧边线顶格排列。第一层次（章）题序和标题距下文双倍行距。段落开始后缩两个字。行与行之间，段落和层次标题以及各段落之间均为单倍行距。

第一层次（章）题序和标题用小二号黑体字。题序和标题之间空两个字，不加标点，下同。

第二层次（节）题序和标题用小三号黑体字。

第三层次（条）题序和标题用四号黑体字。

第四层次及以下层次题序及标题一律用小四号黑体字。

结论（结束语）作为单独一章排列，但标题前不加?第XXX?字样。结论是整个设计的总结，应以简练的文字说明所做的工作。

2、表格

设计中的表格可以统一编序，也可以逐章单独编序，方式应与插图及公式的编序方式统一。表序必须连续，不得重复或跳跃。表格的结构应简洁，各栏都应标注量和相应的单位。表格内数字须上下对齐，相邻栏内的数值相同时，不能用‘同上’、‘同左’和其它类似用词，应一一重新标注。表序和表题置于表格上方中间位置，无表题的表序置于表格的左上方或右上方（同一篇论文位置应一致）。

3、插图

插图要精选，图序可以连续编序，也可以逐章单独编序，方式应与表格、公式的编序方式统一，图序必须连续，不得重复或跳跃。仅有一图时，在图题前加‘附图’字样。设计中的插图以及图中文字符号应打印，无法打印时一律用钢笔绘制和标出。由若干个分图组成的插图，分图用a，b，c，……标出。图序和图题置于图下方中间位置。

4、公式

设计中重要的或者后文中须重新提及的公式应注序号并加圆括号，序号一律用阿拉伯数字连续编序或逐章编序，序号排在版面右侧，且距右边距相等。公式与序号之间不加虚线。

5、数字用法

公历世纪、年代、年、月、日、时间和各种计数、计量，均用阿拉伯数字。年份不能简写（如19xx年不能写成xx年）。数值的有效数字应全部写出，如：0.50∶20.0不能写作0.5∶20。

6、软件

软件流程图和原程序清单要按软件文档格式附在报告后面，特殊情况可在答辩时展示，不附在报告内。

7、计量单位的定义和使用方法按国家计量标准执行。