電子體溫計設計

1、傳感器課程設計報告目 錄（一）小組組員分工表2（二）元器件清單2（三）內容及要求 31）設計內容 3 2）設計要求3 （四）傳感器工作原理 3（五）系統(tǒng)框圖6（六）電路設計原理6（七）設計中的問題及解決方法8（八）設計總結8（九）參考文獻8（十）附錄 9（一）小組組員分工表 （二）元器件清單器件名稱型號件數(shù)單片機芯片STC89C521LCD顯示屏RT-1602C1溫度傳感器DS18B201電阻器RJ14-1K1RJ14-4701RJ14-4.7K2電容器瓷片30pF2瓷片0.1uF3晶振11.0592MHZ1單片機底座1按鈕開關1電源5V1（三）內容及要求1）設計內容溫度測量通常可以使用兩種方

2、式來實現(xiàn)：一種是用熱敏電阻之類的器件，由于感溫效應，熱敏電阻的阻值能夠隨溫度發(fā)生變化，當熱敏電阻接入電路，則流過它的電流或器兩端的電壓就會隨溫度發(fā)生相應的變化，再將隨溫度變化的電壓或電流采集過來，進行A/D轉換后，發(fā)送到單片機進行數(shù)據(jù)處理，通過顯示電路，就可以將被測溫度顯示出來。這種設計需要A/D轉換電路，其測溫電路比較麻煩。第二種方法是用溫度傳感器芯片。溫度傳感器芯片能把溫度信號轉換成數(shù)字信號，直接發(fā)給單片機，轉換夠通過顯示電路顯示即可。這種方法電路結構簡單，設計方便，而且使用廣泛。 2）設計要求1）掌握傳感器的工作原理及相應的輔助電路設計方法。 2）獨立設計原理圖及相應的硬件電路。 3）設

3、計說明書格式規(guī)范，層次合理，重點突出。并附上詳細的原理圖。（四）傳感器工作原理 DS18B20的讀寫時序和測溫原理與DS1820相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉換時的延時時間由2s 減為750ms。 DS18B20測溫原理如圖3所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振 隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產生的信號作為計數(shù)器2的脈沖輸入。計數(shù)器1和溫度寄存器被預置在55所對應的一個基數(shù)值。計數(shù)器1對 低溫度系數(shù)晶振產生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當計數(shù)器1的預置值減到0時，溫度寄存器的值將加1，計數(shù)器1的預置將重新被

4、裝入，計數(shù)器1重 新開始對低溫度系數(shù)晶振產生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器2計數(shù)到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即 為所測溫度。圖3中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器1的預置值。圖3： DS18B20測溫原理框圖DS18B20有4個主要的數(shù)據(jù)部件： （1）光刻ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是：開始8位 （28H）是產品類型標號，接著的48位是該DS18B20自身的序列號，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗碼（CRC=X8+X5+X4+1

5、）。光刻ROM的作用 是使每一個DS18B20都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個DS18B20的目的。 （2）DS18B20中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以12位轉化為例：用16位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，以 0.0625/LSB形式表達，其中S為符號位。  表1: DS18B20溫度值格式表這是12位轉化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲在18B20的兩個8比特的RAM中，二進制中的前面5位是符號位，如果測得的溫度大于0， 這5位為0，只要將測到的數(shù)值乘于0.0625即可得到實際溫度；如果溫度小于0，這5位為1，測到的數(shù)值需要取反加1再乘于0.0625即可得到

6、實際 溫度。 例如+125的數(shù)字輸出為07D0H，+25.0625的數(shù)字輸出為0191H，-25.0625的數(shù)字輸出為FE6FH，-55的數(shù)字輸出為FC90H 。表2: DS18B20溫度數(shù)據(jù)表  （3）DS18B20溫度傳感器的存儲器 DS18B20溫度傳感器的內部存儲器包括一個高速暫存RAM和一個非易失性的可電擦除的EEPRAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器 TH、TL和結構寄存器。 （4）配置寄存器 該字節(jié)各位的意義如下：表3： 配置寄存器結構TMR1R011111低五位一直都是"1"，TM是測試模式位，用于設置DS18B20在工作模式還

7、是在測試模式。在DS18B20出廠時該位被設置為0，用 戶不要去改動。R1和R0用來設置分辨率，如下表所示：（DS18B20出廠時被設置為12位） 表4： 溫度分辨率設置表R1R0分辨率溫度最大轉換時間009位93.75ms0110位187.5ms1011位375ms1112位750ms（五）系統(tǒng)框圖 溫度傳感器芯片DS18B20把溫度信號轉換成數(shù)字信號，直接發(fā)給單片機，單片機進行數(shù)據(jù)處理，通過顯示電路，把被測溫度顯示出來溫度傳感器單片機液晶顯示屏外圍電路（六）電路設計原理   1、單片機最小系統(tǒng) 單片機使用的型號為：STC89C52 晶振為11.0592MHZ2、溫度傳感器芯片與LCD顯示電路溫度傳感器芯片為：DS18B20 LCD型號為:RT-1602（七）設計中的問題及解決方法1、最初設計中所需的溫度傳感器芯片由于性價比不合適，更換為DS18B20芯片；2、測試時發(fā)現(xiàn)LCD會顯示亂碼，經檢查電路中存在焊接不穩(wěn)定的問題，改善后消除亂碼。（八）設計總結 本次傳感器課程設計，大家通過查閱電子體溫計的相關文獻資料，對電子溫度計以及數(shù)字顯示溫度計等相關知識有了詳細的了解。感受到傳感器在測控方面的作用。另外，通過此次實踐，明白到關于實際應用系統(tǒng)的設計不能照抄課本理論，例如測溫的器件很多，而熱敏電阻等在實際應用中很少，廣泛使用的是模塊化的