多功能数字温度计设计.doc
毕 业 设 计(论文) 开 题 报 告设计（论文）题目： 多功能数字温度计设计 学 院 名 称： 电子与信息工程学院 专 业： 电子信息工程技术 班 级： 姓 名： 学 号 指 导 教 师： 职 称 定稿日期：2010 年 3 月 15日 4多功能数字温度计设计1. 课题研究背景和意义1.1多功能数字温度计设计的背景温度是科学技术中最基本的物理量之一，物理、化学、生物等学科都离不开温度。在工业生产和实验研究中，像电力、化工、石油、冶金、航空航天、粮食储存、酒类生产等领域内，温度常常是表征对象和过程状态的最重要的参数之一。传统的水银或酒精温度计来测量温度,不仅测量时间长、读数不方便、而且功能单一,已经不能满足人们在数字化时代的要求。本文提出了一种新型的数字式温度测量电路的设计方案,该方案集成了温度测量电路和实时时钟电路。在此利用集成温度传感器DS1620设计并制作了一款基于AT89S51的两位数码管显示的数字温度计，其电路简单，软硬件结构模块化，易于实现。还采用了24MHz的晶振作为AT89S51的时钟源和4位的共阴极数码管作为时间的显示设备，通过编程的方式来实现实时时钟的显示、修改、定时闹铃等功能，使产品更具实用性。1.2多功能数字温度计设计的意义随着单片机技术的不断发展，单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，温度传感器DS1620具有线性优良、性能稳定、灵敏度高、抗干扰能力强、使用方便等优点，广泛应用于冰箱、空调器、粮仓等日常生活中温度的测量和控制。2. 课题研究内容2.1多功能数字温度计设计的内容 通过集成数字温度传感器DS1620来实现温度的采集，DS1620自带9位A/D转换器，可以直接输出精度比较高的数字量温度值。DS1620的转换数率为0.5ms，测量的温度范围为-55+125，测量温度精度为0.5，供电电压为2.7 V5.5V，所以可以用它来实现比较理想的温度测量。设计中还包括显示驱动电路的设计，用Maxim公司生产的一款高性能8位共阴极数码管驱动芯片MAX7219，MAX7219和单片计算机连接有三条引线（DIN、CLK、LOAD），采用16位数据串行移位接收方式。温度和时钟显示分别采用2位、4位的共阴极数码管。按键部分采用4个上拉按键，用于实现时间的修改、闹钟的设定等功能。单片机的最小系统包括晶振电路和复位电路。电源系统采用MC7805作为电源的电路，输出5V的供电电压。实现功能如下： 温度测量：能够实时显示当前的环境温度； 时钟功能：能够作为时钟使用，显示当前时间； 闹钟功能：能够在设定时间时钟时，作为闹铃发生； 时钟设置功能：能够设定时钟，修改当前时间； 电源电池或直流稳压电源输入：稳压至9V供电；3. 课题研究方法与技术路线3.1多功能数字温度计设计的方法在很多单片机控制系统中常采用模块化的设计思路，即将一个完整的电路系统分解为若干个小的模块电路。这种模块化的分析方法可以使设计者对设计产品更加清晰明了，而且也更加容易地解决产品调试过程中遇到的问题。设计多功能数字温度计主要可以概括为5个系统模块：温度采集电路、电源系统、单片机最小系统、4个按键输入，显示系统（包括显示驱动和数码管显示电路）。如图3-1所示为多功能数字温度计系统结构图。DS1620温度传感器电源系统AT89S51单片机系统MAXIM7219数码驱动4个按键输入2位数码管显示温度4位数码管显示时间图3-1 多功能数字温度计系统结构图如图3-2所示为多功能数字温度计的系统结构图。时钟显示更新程序时钟设置程序温度显示程序闹铃设置程序DS1620温度传感器驱动程序MAX7219LED数码管驱动程序蜂鸣器驱动定时器时钟基准图3-2 多功能数字温度计软件结构3.2多功能数字温度计设计的技术路线多功能数字温度计的原理为通过温度传感器测量温度，再通过单片机控制LED数码管显示温度和时间。主要包括以下几个部分： 核心处理器：为AT89S51的最小系统，作为数字温度计的计算处理设备。 温度传感器：采用Maxim公司生产的DS1620直接数字输出的温度传感器。 温度显示设备：采用一个两位的共阴数码管作为温度显示设备。本设计中只考虑0到100摄氏度之间的温度显示，所以采用两个数码管显示温度值。 时间显示设备：采用一个四位的共阴数码管作为时钟显示设备，四位分别显示小时和分钟。 数码管驱动芯片：为了降低系统复杂性，减小单片机引脚资源的使用，采用MAX7219作为数码管设备的驱动芯片，MAX7219芯片是一个专门的8位LED显示驱动的串行接口芯片，可以独立于单片机对数码管进行扫描显示驱动。 4. 课题研究价值4.1多功能数字温度计设计的价值 此次的多功能数字温度计不同于以往的传统数字温度计，它明显改善了数字温度计的性能，包括温度采集的速度和测量精度大幅度提高，测量温度的范围也得到了明显的提高。多功能数字温度计还兼有时钟显示、闹铃和时钟设置功能，所以更加符合市场需求。如果继续提高测量精度,可以直接作为工业测温仪器使用，由美国DALLAS半导体公司新研制的DS1624型高分辨力智能温度传感器，能输出13位二进制数据，其分辨力高达0.03125，测温精度为0.2。随着单片机、温度传感器和数码管显示驱动等技术的不断发展，要实现更加高的精度、显示速率快的数字温度计将很快能够实现。5. 课题研究基础5.1多功能数字温度计设计的基础多功能数字温度计是基于AT89S51单片的温度测量显示系统，并且利用集成温度传感器是温度测量不需要外扩展A/D转换器，直接将温度传感器采集到的模拟量温度值转换成数字量温度值。通过单片机编程来实现实现温度显示和时钟显示。6. 课题研究的精度安排6.1多功能数字温度计设计的计划进度安排（1）1-3周：检索资料、调研、完成开题报告及文献综述。（2）4-5周：确定多功能数字温度计总体设计方案。（3）6-7周：系统硬件电路设计、构建。（4）8-10周：系统软件编程，程序调试。（5）11周：系统联调。（6）12-14周：完成毕业论文初稿及定稿。（7）15周： 毕业答辩。参考文献 1 周美娟. 单片机技术及系统设计M. 北京：清华大学出版社，2007.2 韩志军 沈晋源 王振波.单片机应用系统设计入门向导与设计实例M. 北京：机械工业出版社，20053 王幸之 钟爱琴等.AT89系列单片机原理与接口技术M. 北京：北京航空航天大学出版社，2004 4 Yang. Y., Yi. J., Woo, Y.Y., and Kim. B.: Optimum design for linearityand efficiency of microwave Doherty amplifier using a new loadmatching technique, Microw. J.J, 2001, 44, (12), pp. 20365 Laboratory at the NASA Langley Research Center. The Data Acquisition and Control Systems of the Jet Noise.M 1998.6 滕召胜，李继锋，黄大春，等. 基于数字温度传感器DS1620的储粮温度自动测试系统J.仪表技术和传感器，2000，（2）：28-30.7 王主军. 数字式温度测控芯片DS1620在温度测量中的应用J.电子技术应用，1999，25（6）：71-72.8 刘洋,吴双,赵永刚.热电偶温度传感器的研究与发展现状M.中国仪器仪表,2003,11:1-3
