電子體溫計(jì)設(shè)計(jì)

1、傳感器課程設(shè)計(jì)報(bào)告目 錄（一）小組組員分工表2（二）元器件清單2（三）內(nèi)容及要求 31）設(shè)計(jì)內(nèi)容 3 2）設(shè)計(jì)要求3 （四）傳感器工作原理 3（五）系統(tǒng)框圖6（六）電路設(shè)計(jì)原理6（七）設(shè)計(jì)中的問(wèn)題及解決方法8（八）設(shè)計(jì)總結(jié)8（九）參考文獻(xiàn)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(hào)件數(shù)單片機(jī)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(jī)底座1按鈕開關(guān)1電源5V1（三）內(nèi)容及要求1）設(shè)計(jì)內(nèi)容溫度測(cè)量通?？梢允褂脙煞N方

2、式來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種是用熱敏電阻之類的器件，由于感溫效應(yīng)，熱敏電阻的阻值能夠隨溫度發(fā)生變化，當(dāng)熱敏電阻接入電路，則流過(guò)它的電流或器兩端的電壓就會(huì)隨溫度發(fā)生相應(yīng)的變化，再將隨溫度變化的電壓或電流采集過(guò)來(lái)，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后，發(fā)送到單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過(guò)顯示電路，就可以將被測(cè)溫度顯示出來(lái)。這種設(shè)計(jì)需要A/D轉(zhuǎn)換電路，其測(cè)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(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，直接發(fā)給單片機(jī)，轉(zhuǎn)換夠通過(guò)顯示電路顯示即可。這種方法電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)方便，而且使用廣泛。 2）設(shè)計(jì)要求1）掌握傳感器的工作原理及相應(yīng)的輔助電路設(shè)計(jì)方法。 2）獨(dú)立設(shè)計(jì)原理圖及相應(yīng)的硬件電路。 3）設(shè)

3、計(jì)說(shuō)明書格式規(guī)范，層次合理，重點(diǎn)突出。并附上詳細(xì)的原理圖。（四）傳感器工作原理 DS18B20的讀寫時(shí)序和測(cè)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(zhuǎn)換時(shí)的延時(shí)時(shí)間由2s 減為750ms。 DS18B20測(cè)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(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)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(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在55所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)數(shù)器1對(duì) 低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度寄存器的值將加1，計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被

4、裝入，計(jì)數(shù)器1重 新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即 為所測(cè)溫度。圖3中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值。圖3： DS18B20測(cè)溫原理框圖DS18B20有4個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件： （1）光刻ROM中的64位序列號(hào)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(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的48位是該DS18B20自身的序列號(hào)，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8+X5+X4+1

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

6、實(shí)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(chǔ)器 DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)TMR1R011111低五位一直都是"1"，TM是測(cè)試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還

7、是在測(cè)試模式。在DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用 戶不要去改動(dòng)。R1和R0用來(lái)設(shè)置分辨率，如下表所示：（DS18B20出廠時(shí)被設(shè)置為12位） 表4： 溫度分辨率設(shè)置表R1R0分辨率溫度最大轉(zhuǎn)換時(shí)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(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，直接發(fā)給單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過(guò)顯示電路，把被測(cè)溫度顯示出來(lái)溫度傳感器單片機(jī)液晶顯示屏外圍電路（六）電路設(shè)計(jì)原理   1、單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)使用的型號(hào)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(hào)為:RT-1602（七）設(shè)計(jì)中的問(wèn)題及解決方法1、最初設(shè)計(jì)中所需的溫度傳感器芯片由于性價(jià)比不合適，更換為DS18B20芯片；2、測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)LCD會(huì)顯示亂碼，經(jīng)檢查電路中存在焊接不穩(wěn)定的問(wèn)題，改善后消除亂碼。（八）設(shè)計(jì)總結(jié) 本次傳感器課程設(shè)計(jì)，大家通過(guò)查閱電子體溫計(jì)的相關(guān)文獻(xiàn)資料，對(duì)電子溫度計(jì)以及數(shù)字顯示溫度計(jì)等相關(guān)知識(shí)有了詳細(xì)的了解。感受到傳感器在測(cè)控方面的作用。另外，通過(guò)此次實(shí)踐，明白到關(guān)于實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不能照抄課本理論，例如測(cè)溫的器件很多，而熱敏電阻等在實(shí)際應(yīng)用中很少，廣泛使用的是模塊化的