【优秀毕业论文】基于STC89C52单片机和DS18B20温度传感器的温度测量系统设计与仿真

更不用说自动控制领域的机器人智能仪表医疗器械以及各种智能机械了。

因此，单片机的学习开发与应用将造就批计算机应用与智能化控制的科学家工程师。

课题的目的及意义课题目的基于单片机以及外围的数码管显示电路，电源管理以及温度传感器等电路实现输出温度的显示。

使温度采集具有以下功能三位七段数码管显示环境输出温度的值，当温度传感器环境温度变化时，输出温度实时随着变化显示。

课题的意义传统温度计具有很多的局限性，从而制约了温度计在众多领域中的应用。

长期以来，温度计都大都使用那些利用固液体的热膨胀原理而制造的传统温度计，它们都具有定的局限性和缺点，比如性能单使用寿命短可靠性差精度不高等。

数字式温度计的出现，使得这些问题迎刃而解，它不仅拓宽了温度计的应用范围，而且具有实时性准确性高效性等特点。

本文所设计的温度实时采集，在测量温度的时候，与传统温度计不同，它的测量准确，现场温度直接以线总线的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。

适合于恶劣环境的现场温度测量，如测温类消费电子产品，环境控制设备或过程控制。

温度的输出可以专门在数码管上显示，具有读数方便的特点。

沈阳理工大学学士学位论文本章小结本设计所研究的温度实时采集系统与传统温度测量方式相比较有很大优势，不仅温度测量的精度高，而且产品的成本低，操作简便，节省劳动力，提高生产效率。

由于单片机具有体积小控制功能强功耗低环境适应能力强扩展灵活和使用方便等优点，所以本设计及可以应用在工厂流水线的智能化管理各种报警系统电冰箱的质量检测中央空调的温度控制等方面。

沈阳理工大学学士学位论文系统硬件设计本系统硬件主要由单片机模块电路显示模块温度测量电路部分组成。

单片机模块电路是以为核心构成，温度测量电路由构成。

单片机系统简介单片机全称单片微型计算机，它指的是种单硅片上集成微型计算机主要功能部件。

它正如个微型计算机系统，内部集成了中央处理器随机数据存储器只读程序存储器定时器计数器输入输出接口电路和串行通信接口等主要功能部件。

单片机可分为通用型单片机和专用型单片机两大类。

通用型单片机是把可开发资源全部提供给使用者的微控制器专用型单片机则是为过程控制参数检测信号处理等方面的特殊需要而设计的单片机。

我们通常所说的单片机即指通用型单片机。

自从年月美国仙童公司推出第台单片机以来，单片机的发展大约经过以下四个阶段第阶段年初级单片机位阶段。

这种单片机的特点是价格便宜功能强，片内含有多种接口。

根据不同用途还配有专门接口，但是制作工艺落后，集成度低。

第二阶段年低中档位机阶段。

典型产品是公司制造的系列单片机体积小控制功能全价格低赢得了广泛应用和好评。

是单片机发展史上个重要阶段。

但无串行口。

第三阶段现在高档位单片机阶段。

这类单片机常有串行接口，有多级中断处理，定时计数器为位，在指令方面，普遍增设了乘除和比较指令，这类单片机性能价格比高，品种齐全，可以满足不同领域的需要，目前仍被广泛应用。

第四阶段至今位单片机和高性能位单片机阶段。

方面不断完善高档位机，改善其结构以满足不同用户的需求，另方面发展位单片机及专用单片机。

工艺先进，集成度高和内部功能强，运算速度快。

沈阳理工大学学士学位论文单片机是公司生产的种低功耗高性能位微控制器，具有在系统可编程存储器。

使用经典的内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统单片机不具备的功能。

在单芯片上，拥有灵巧的位和在系统可编程，使得为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活超有效的解决方案。

单片机具有以下标准功能字节，字节，位口线，看门狗定时器，内置，复位电路，个位定时器计数器，个外部中断，个向量级中断结构兼容传统的向量级中断结构，全双工串行口。

另外可降至静态逻辑操作，支持种软件可选择节电模式。

空闲模式下，停止工作，允许定时器计数器串口中断继续工作。

掉电保护方式下，内容被保存，振荡器被冻结，单片机切工作停止，直到下个中断或硬件复位为止。

最高运作频率，可选。

本设计的单片机如图所示。

图单片机沈阳理工大学学士学位论文介绍温度传感器是公司生产的采用总线技术的典型产品。

与传统的热敏电阻有所不同，可以将被检测温度值直接转换成串行数字信号，因此单片机可以方便地通过串行口总线实现读取。

它还具有微型化低功耗高性能抗干扰能力强等优点。

通过编程后，可以实现位的温度度数。

信息经过单线接口送入或从送出，因此从微处理器到仅需连接条信号线和地线。

读写和执行温度变换所需的电源可以由数据线本身提供，而不需外部电源。

每片在出厂时都设有唯的产品序列号，此序列号存放在它的内部中，微处理器通过简单的协议就能识别这些序列号，因此多个可以挂接在同条单线总线上，这允许在许多不同的地方放置温度传感器，特别适合于构成多点温度控制系统。

总而言之，具有以下特点。

••数据通信•可用数据线供电，电压范围•最高位分辨率•可选择寄生工作方式•检测温度范围为，被测温度在时，精度为•实际应用中不需要外接任何元器件即可实现测温•将位的温度值转换为数字量所需时间不超过•负压特性，电源极性接反时，芯片不会烧毁。

两种，所以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。

传感器的线性度通常情况下，传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线。

在实际工作中，为使仪表具有均匀刻度的读数，常用条拟合直线近似地代表实际的特性曲线线性度非线性误差就是这个近似程度的个性能指标。

拟合直线的选取有多种方法。

如将零输入和满量程输出点相连的理论直线作为拟合直线或将与特性曲线上各点偏差的平方和为最小的理论直线作为拟合直线，此拟合直线称为最小二乘法拟合直线。

传感器的灵敏度灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化对输入量变化的比值。

它是输出输入特性曲线的斜率。

如果传感器的输出和输入之间显线性关系，则灵敏度是个常数。

否则，它将随输入量的变化而变化。

灵敏沈阳理工大学学士学位论文度的量纲是输出输入量的量纲之比。

例如，位移传感器，在位移变化时，输出电压变化为，则其灵敏度应表示为。

当传感器的输出输入量的量纲相同时，灵敏度可理解为放大倍数。

提高灵敏度，可得到较高的测量精度。

但灵敏度愈高，测量范围愈窄，稳定性也往往愈差。

传感器的分辨率分辨率是指传感器可感受到的被测量的最小变化的能力。

也就是说，如果输入量从非零值缓慢地变化。

当输入变化值未超过数值时，传感器的输出不会发生变化，即传感器对此输入量的变化是分辨不出来的。

只有当输入量的变化超过分辨率时，其输出才会发生变化。

通常传感器在满量程范围内各点的分辨率并不相同，因此常用满量程中能使输出量产生阶跃变化的输入量中的最大变化值作为衡量分辨率的指标。

上述指标若用满量程的百分比表示，则称为分辨率。

传感器按照其原理分类振动传感器湿敏传感器磁敏传感器气敏传感器真空度传感器生物传感器等。

然而气敏传感器作为大类对各种气体敏感的器件，能检测各种气体的成分和浓度，所以被广泛应用于探测各种有毒有害气体探测各种可燃性气体探测温室效应气体和污染环境气体监测和监控汽车尾气工业废气探测和分析鱼肉等食品发出的气味和人的呼气，以了解食品的新鲜度和人的健康状况。

总之，随着科学技术的进步人民生活水平和生活质量的提高，气敏传感器的应用领域越来越扩大。

随着应用领域的扩大，人们对气敏传感器的要求也越来越高，要求其灵敏度高选择性好功耗低，体积小重量轻价格低，集成化智能化多功能化等。

各种传统的气敏传感器，只要对其结构和制作工艺作相应改变，原则上都可用技术来制造，成为气敏传感器。

随着强大的微电子工业对它的有力支持，技术和技术的进步，将为气敏传感器的发展提供极好的机会。

特性，传感器静态特性传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。

因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关系，即传感器的静态特性可用个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。

表征传感器静态特性的主要参数有线性度灵敏度迟滞重复性漂移等。

线性度指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。

定义为在全量程范围内实际特性曲线与拟合直线之间的最大偏差值与满量程输出值之比。

灵敏度灵敏度是传感器静态特性的个重要指标。

其定义为输出量的增量与引起该增量的相应输入量增量之比。

表示灵敏度。

迟滞传感器在输入量由小到大正行程及输入量由大到小反行程变化期间其输入沈阳理工大学学士学位论文输出特性曲线不重合的现象成为迟滞。

对于同大小的输入信号，传感器的正反行程输出信号大小不相等，这个差值称为迟滞差值。

重复性重复性是指传感器在输入量按同方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不致的程度。

漂移传感器的漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时间变化，此现象称为漂移。

产生漂移的原因有两个方面是传感器自身结构参数二是周围环境如温度湿度等。

全球传感器市场预测年全球传感器市场容量为亿美元，预计年全球传感器市场可达亿美元以上。

调查显示，东欧亚太区和加拿大成为传感器市场增长最快的地区，而美国德国日本依旧是传感器市场分布最大的地区。

就世界范围而言，传感器市场上增长最快的依旧是汽车市场，占第二位的是过程控制市场，看好通讯市场前景。

些传感器市场比如压力传感器温度传感器流量传感器水平传感器已表现出成熟市场的特征。

流量传感器压力传感器温度传感器的市场规模最大，分别占到整个传感器市场的和。

传感器市场的主要增长来自于无线传感器，微机电系统传感器生物传感器等新兴传感器。

其中无线传感器在年复合年增长率预计会超过。

目前，全球的传感器市场在不断变化的创新之中呈现出快速增长的趋势。

有关专家指出，传感器领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高，各国将竞相加速新代传感器的开发和产业化，竞争也将日益激烈。

新技术的发展将重新定义未来的传感器市场，比如无线传感器光纤传感器智能传感器和金属氧化传感器等新型传感器的出现与市场份额的扩大。

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