论文总字数：15986字

摘 要

：本设计的任务是制作一个可报警的数字温度计，数字温度计由STC89C52单片机、温度传感器、四位一体共阳数码管以及其他外设组成。数字温度计可以实时显示温度，同时支持自主设置温度上下限，当温度超出范围时进行灯光报警。本设计分为三步，首先设计硬件电路，绘制相应电路原理图；然后进行软件的分析设计，在Keil中编写程序，并在Proteus上进行仿真测试；最后完成硬件的搭建测试，实现以上功能。

关键词：STC89C52单片机，数字控制，可报警，温度计，DS18B20

Abstract：The task of this design is to make an alarmable digital thermometer. The digital thermometer is composed of STC89C52 single chip computer, temperature sensor, four-in-one digital tube and other peripherals. The digital thermometer can display the temperature in real time, at the same time, it supports setting the upper and lower temperature limits independently, and alarming the lights when the temperature exceeds the range. This design is divided into three steps. Firstly, the hardware circuit is designed and the corresponding circuit schematic diagram is drawn. Then, the software is analyzed and designed, the program is written in Keil, and the simulation test is carried out on Proteus. Finally, the hardware construction test is completed to realize the above functions.

Key words: STC89C52 single chip computer, digital control, alarm, thermometer, DS18B20

目录

1.绪论 2

1.1课题背景 3

1.2数字温度计的现状 4

1.3研究内容 4

1.4设计要求 4

2. 总体设计方案 5

2.1总体设计 5

2.2元器件的选型 5

3. 系统硬件电路的设计 10

3.1系统整体电路 10

3.2 单片机最小系统 10

3.3 温度传感器系统 10

3.4 报警电路设计 14

3.5 显示电路设计 14

3.6电源电路设计 15

4. 系统软件设计 15

4.1单片机主程序 16

4.2读出温度子程序 18

4.3温度转换命令子程序 19

4.4 计算温度子程序 20

5仿真与测试 21

5.1仿真测试 21

5.2硬件测试 25

结论 28

参考文献 29

致谢 30

附录： 31

附件1：系统实物图 31

附件2：系统原理图 32

附件3：C语言程序 32

1.绪论

温度是工业控制中极为重要的元素之一，有时候温度控制不好可能造成无法弥补的后果。由于工业控制的要求不同，相应的设计、选型也都有所不同，算法也不尽相同。随着测控技术的完善和发展，各种测量技术和设备不断更新，而利用成本更低、效率更高的单片机控制系统来实现温度的测量就显得十分必要，这也是本设计的出发点。

本设计对温度的检测主要通过单片机来实现，本设计的温度测量具有较高的精度。这款温度计具有多重功能,不仅实时测量温度，而且兼具报警功能，能够符合大多数工农业场景的温度监测要求。

从单片机技术出发，注重数字化控制技术的发展，努力研发智能化电子产品，能够为现代人的工作、科研、生活提供极大的便利， 这让我们更加坚信，科技改变生活。

1.1课题背景

温度作为一个可以感知的基本物理量，存在于我们生活中的方方面面，因而温度对我们的生活具有相当的重要性。我们身体偶尔不适时，首要的检测方法就是测量体温；白酒加工时，首要的因素就是发酵的温度控制；就连我们家乡的大棚种植也需要时时刻刻检测温度，以保证农作物有一个良好的生长环境。随着社会的发展，简单的温度显示已经很难满足我们，我们还需要通过单片机对传感器的数据进行处理控制。

传统温度计大多不具备温控报警系统，需要人为监控系统温度，这样既浪费人力又增加疏漏的风险，本设计带有声光报警功能，当温度超过设置的上下限时，就会进行自动报警，节省监测成本。由此可以看出，从当下问题出发，针对痛点给出设计方案，具有较强的实际意义。

当今，工业和农业领域逐步实现自动化监测及生产,尤其是在农业领域，智慧农业迅速发展。本设计若能普及应用，将解放生产力，提高生产效率，推进智慧农业的进一步发展。

智慧农业生产基地如图1.1。本次设计将依托当前智慧农业发展背景，从实际出发，致力于解决目前温度计无法实时监测、报警的缺陷，通过不断的思考，利用自己四年所学进行设计，力争设计出物美价廉的数字温度计。

图1.1 智慧农业生产基地

1.2数字温度计的现状

单片机广泛应用于各种实时测控系统中，对于过程控制中的各种物理参数进行测量和控制。^[17]基于单片机的智能监控仪器和设备在德国等国家迅速普及并投入市场，在工业、农业、智能家居等领域得到了广泛的应用，经过我的调研发现，农业上的数字温度计市场还有很大的空白。

目前，大多数温度计采用热电阻。热电偶和热电阻测出的一般都是电压，再转换成对应的温度，需要比较多的外部硬件支持。^[4]这也是我们放弃此方案，转而选择传感器的原因。

1.3研究内容

1. 确定总体方案；
2. 元器件选型；
3. 设计电路、原理图；
4. 软件设计，在Keil中编写相应程序；
5. 在Proteus中进行仿真；
6. 搭建硬件，使实物产品满足本设计的各项功能，并进行相关软硬件测试。

1.4设计要求

1. 测量区间：0-99.9℃；
2. 误差控制在0.5℃；
3. 需要时刻显示当前温度；
4. 支持报警；
5. 上下限可由用户输入进行自主设定。
6. 设备小巧，操作简单。

2. 总体设计方案

2.1总体设计

本设计有两个实现思路，其一是通过热敏电阻阻值的变化，采集相应物理量，A/D 转换后显示，但是实现起来比较复杂，其二则是通过温度传感器直接读取被测温度值，电路简单，容易实现。

总体设计思路形成后，为了更形象的表达，绘制作了相应的方框图，见图2.1。

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