湖南大学 基于IAP15F2K61S2与DS18B20的数字温度计 上篇

发布于 2021-06-01  275 次阅读


摘要

  在工业生产中,特别是在恒温装置中,温度的控制尤其重要,因而对温度报警处理系统的需求也越来越大。如何设计一款成本低廉,测量准确,操作简单的温度报警处理系统成为一个重要问题。传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件。热敏电阻的成本低,需要外加信号处理电路,而且可靠性相对较差,测温准确度低,检测系统也有一定的误差。与传统的温度计相比,这次设计的是基于DS18B20的数字温度计,它具有读数方便,测温范围广,测温精确,数字显示,适用范围宽等特点。

  在本设计中选用STC15K60S2型单片机作为主控制器件,采用DS18B20数字温度传感器作为测温元件,通过 LCD1602液晶显示屏传送数据,实现温度显示,通过按键可调节温度阈值。本设计应用C语言实现温度报警、温度的采集与显示。通过DS18B20直接读取被测温度值,送入单片机进行数据处理,之后进行输出显示。此外在数字温度计基础之上使用DS1302作为电子时钟功能,便于显示当前时间,并可进行调节,方便现场工作人员查看时间。该系统的总体设计其系统构成简单,信号采集效果好,数据处理速度快,便于实际监测使用。

关键词:温度报警处理系统,单片机STC15K60S2,温度传感器DS18B20,LCD1602,DS1302

Abstract

  In industry production, especially for the thermostatic device, temperature control is of great importance, so the demand of temperature alarming and processing system is increasing in industry. How to design a production with low cost, high precision, simple operation temperature alarming and processing system is an important question. Traditional temperature examination takes thermistor as temperature sensitive unit. Thermistor’s cost is low, needing the exterior signal processing electric circuit, moreover the reliability is poor, the temperature measurement accuracy is low and the examination system also has certain error. Compared with the traditional thermometer, what this design is based on the DS18B20 digital thermometer, which has the convenient reading function, broad temperature measurement scale, precise temperature measurement and the digit display that applicable scope wide and so on characteristics.

  Used in the design of STC15K60S2 MCU as the main controlling device, the digital temperature sensor DS18B20 as the temperature components of the anode through the LCD1602 liquid crystal display unit transmission of data to achieve temperature display and through the key the adjust the threshold of temperature. This design uses the C language to achieve the function of temperature alarming, temperature collecting and display. DS18B20 measured by direct reading temperature values and transferring data to MCU and output display. Moreover, the design uses DS1302 as the electronic clock function on the basis of digital thermometer. The electronic clock can displays real time conveniently and adjust setting time, which can help personnel watch the time easily. The system constitution is simple, the effect of signal gathering is excellent, the speed of data processing is quick, and advantageous for the actual examination use.

Keywords: Temperature alarming and processing system, MCU STC15K60S2, DS18B20, LCD1602, DS1302

绪论

课题背景

  温度检测与控制系统广泛应用于社会生活的各个领域,如家电、汽车、材料、电力电子等等,常用的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标有所不同,在工业企业中,特别是对特种材料的加工,需要让材料保持在一定的温度范围内加工,这样才能获得较好的性能,恒温装置应运而生。传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件。热敏电阻的成本低,需要外加信号处理电路,而且可靠性相对较差,测温准确度低,检测系统也有一定的误差。对于温度精准控制一直以来都是控制人员和现场技术人员努力解决的问题。数字温度传感器DS18B20,因其内部集成了A/D转换器,使得电路结构更加简单,而且减少了温度测量转换时的精度损失,使得测量温度更加精确。为此,在本次微机应用系统综合设计特此选择《基于DS18B20的数字温度计》课题,旨在解决实际工程问题。

系统概述

  本系统所设计的数字温度计采用的是DS18B20数字温度传感器测温。DS18B20是一种可组网的高精度数字式温度传感器,DS18B20直接输出的就是数字信号,由于其具有单总线的独特优点,可以使用户轻松地组建起传感器网络,并可使多点温度测量电路变得简单、可靠。与传统的温度计相比,具有读数方便,测温范围广,测温准确,只用一个引脚即可与单片机进行通信,大大减少了接线的麻烦,使得单片机更加具有扩展性等特点。

  该设计微控制器使用的是STC15K60S2单片机,该型号的单片机属于51单片机范畴。51单片机在工控、测量、仪器仪表中应用还是较为广泛。而输出温度的显示可以使用七段数码管或者是液晶屏显示,考虑到功能的多样与完备性,本课程设计采用1602液晶显示。

设计要求

  • ①具有实时稳定显示当前温度的功能,误差为0.1度;
  • ②可实现温度上下限值的设定和温度报警功能;
  • ③具有简单电子表功能,可显示年、月、日、星期、时、分、秒等(根据实际显示方式的不同,可选择部分或全部功能);
  • ④具有电子表的校准功能;
  • ⑤扩展功能:自定义其它功能,要求具有一定难度、创新性和综合性。

系统功能及使用说明

设计思路大致如下:

  本课程设计设定两个温度阈值Temperature_Low和Temperature_High,可以通过按键来设定两个阈值的取值;扩展功能为状态显示和报警控制装置。

功能:

  ①本课程设计的实用背景为恒温装置,当实际温度介于Temperature_Low与Temperature_High之间时,液晶显屏幕提示“Safe”,表明此时温度处于安全工作状态。如下图所示。

  ②当实际温度低于Temperature_Low时或者高于Temperature_High时,液晶显示屏幕提示“Warning!”,同时蜂鸣器报警,表明此时处于危险状态。如下图所示

  ③该智能装置可以通过按键切换到电子时钟的模式,方便进行操作装置的工作人员掌握时间信息

  按键功能介绍如下图所示

中篇:

湖南大学 基于IAP15F2K61S2的数字温度计 中篇


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