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摘 要

温度在我们的日常生活生产中扮演了一个重要的角色。尤其是在这新冠肺炎疫情肆虐的2020年，体温成为了疫情防控的一个重要指标，人们对温度变得更加敏感，使用到了形形色色的体温计来测量体温。无论是什么样的温度计，在进行测量时都避不开温度传感器。温度传感器决定了温度计的测量范围、精度。目前温度传感器发展十分迅速，功能变得愈发强大，已能满足绝大多数生活生产需求。

本文采用单片机控制温度传感器和显示屏，完成了一个高精度的基于单片机的数字温度系统的设计。在文中，首先对温度计的发展历史进行了概述，并交代了相关技术的背景，提出了设计方案；之后，根据设计方案进行硬件电路的设计制作，同时完成了控制程序的编写与验证；最后，对系统进行了验证，确认其已完成任务书的所有要求。

本文中的多功能温度数字温度计结构合理，成本较低，可实现大规模的生产；同时系统拓展性很高，后续可配合上位机完成多点测量，在物联网中有广大的应用空间。

关键词：数字温度计；单片机；DS18B20；温度报警；显示；

ABSTACT

Temperature plays an important role in our daily life and production. Especially in the novel coronavirus pneumonia epidemic in 2020, temperature became an important indicator of epidemic prevention and control. People became more sensitive to temperature and used various thermometers to measure body temperature. No matter what kind of thermometer, the temperature sensor can not be avoided when measuring. The temperature sensor determines the measuring range and accuracy of the thermometer. At present, the development of temperature sensor is very rapid, and its function becomes more and more powerful, which can meet the needs of most of life and production.

A high-precision digital temperature system based on MCU is designed by using MCU to control temperature sensor and display screen in this topic. In this article, the development history of thermometer is summarized firstly, and the background of related technology is explained, and the design scheme is proposed; then, the hardware circuit is designed and manufactured according to the design scheme, and the control program is compiled and verified at the same time; finally, the system is verified to confirm that it has completed all requirements of the task specification.

The multi-functional temperature digital thermometer in this paper has reasonable structure, low cost, and can achieve large-scale production; at the same time, the system has high expansibility, and can cooperate with the upper computer to complete multi-point measurement in the subsequent development process, which has a wide application space in the Internet of things.

Keywords: Digital thermometer; MCU；DS18B20； Temperature alarm; Display

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 目的及意义 2

1.3 主要研究内容 3

1.4 章节安排 3

等2章 市场分析 4

第3章 技术方案及选型 7

3.1 技术背景 7

3.1.1 温度传感器 7

3.1.2 显示屏 7

3.1.3 单片机 8

3.2 技术方案 9

3.3 元件选型 10

3.3.1 单片机 10

3.3.2 温度传感器 10

3.3.3 显示屏 12

3.3.4报警模块 12

3.3.5 键盘 13

3.4 BOM表 13

第4章 硬件电路设计 15

4.1系统概述 15

4.2 单片机模块 15

4.2.1 STC89C52单片机说明 15

4.2.2最小系统电路 19

4.3 传感器模块 20

4.3.1 DS18B20温度传感器说明 20

4.3.2 传感器电路图 21

4.4 显示模块 21

4.4.1 LCD12864显示屏说明 21

4.4.2 显示屏电路图 23

4.5 报警模块 23

4.5.1 有源蜂鸣器说明 23

4.5.2 RBG三色LED灯说明 23

4.5.3报警电路 24

4.6 输入模块 25

4.7 系统原理图 26

第5章 软件功能实现 27

5.1 语言及开发环境 27

5.2 总程序设计 27

5.3 温度读取 29

5.4 LCD12864显示 31

5.5 数据处理 32

5.6 掉电存储 35

第6章 实际成果及分析 36

6.1 焊接及调试 36

6.2 成果 36

6.3 结果分析 38

第7章 总结 39

7.1 成果总结 39

7.2 心得体会 39

致谢 41

参考文献 42

第1章 绪论

1.1 研究背景

温度是一个非常重要的物理量，同时也隶属于国际单位制七个基本单位之一。同时温度作为物质最基本的属性，直接决定了人类生活的质量与幸福度、生产的产量以及质量。

在生活中，温度对人的健康有显著的影响，包括心理健康和生理健康，同时还会直接影响人们的生活体验。随着全球气温的上升，人类社会遭遇到了前所未有的挑战——高温热浪。自二十世纪九十年代开始，高温现象频发，同时持续时间、强度与之前不可同日而语，严重影响了人们的身体健康。在高温时期，患有心脑血管疾病、呼吸系统疾病的病人死亡率会有一定程度的上升，尤其是女性与老年人^[1]。而在高温天气，人们的情绪也会变得急躁，不利于心理健康。适宜的环境温度会给人带来良好的生活体验，极大地提高舒适度。因此，对环境温度控制的需求不仅仅局限于个人住所，诸如商场、医院、学校、办公楼一类的场所的需求也在逐步攀升，力图为人们提供一个舒适的温度。

而在生产中，温度更是一个关键的指标，直接决定了生产能否顺利进行及产品的质量与数量能否达标。随着城市化的不断推进，城市对于生鲜食品的需求不断增大；同时由于人们掌握的信息在网络时代呈爆炸式增长，人们能了解到全球各地的生鲜食品的信息，从而产生消费需求，这些多方面的因素对物流行业提出了极高的要求。冷链物流贯穿了生鲜食品的加工、贮藏、运输、分销等各个环节，其原因在于生鲜食品相较于其他商品对于温度有更严格的要求。在这一行业中，最鲜明的案例就是京东物流位于武汉的亚洲一号工业园的生鲜冷链仓储系统。在该仓储系统中，冷库温度分为三个档次，分别是0℃至5℃、零下18℃和零下30摄氏度。其中，0至5℃仓用来储存水果及蔬菜，零下18℃仓用于肉类的存储，零下30℃仓用于制冰。冷链仓储对于温度要求极为严格，温度过高会导致储存时间变短，易发生腐败；温度过低则会影响生鲜品质甚至冻坏产品。而仓库占用的空间极大，控制仓库整体的温度难度很大，难以实现精确控制。

温度控制是当代人类社会一个重要的课题。在生活中，越来越多的场所、用品对于温度控制产生了大量需求；在生产中，温度控制的要求也在向精细化、快速化的方向发展。但这一切都离不开一个环节，便是温度的检测。温度检测的时延长短决定了温度控制的及时性；检测的精度决定了温度控制的精度。

社会需求地不断发展对温度控制技术不断提出新的需求，温控技术的需求的发展则是以温度检测技术的发展作为基石^[2]。温度的定义和测量都是基于物体放出和吸收的热量相等这一热平衡现象的。物体达到热平衡状态时，物体便与外界温度相同，二者之间不再有热量交换，根据该物体在此状态下的性质的变化（如电阻、形变量等），再以某一形态为基准划分刻度进行标定即可得到外界的温度。这便是温度计的工作原理。

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