【基于单片机的电子温度计的设计5000字（论文）】

PAGEPAGE1基于单片机的电子温度计的设计目录TOC\o"1-3"\h\u123081温度计方案研究与论证 424941.1多功能红外线温度计的设计框架 4317901.1.1系统架构设计 4121641.1.2功能分析 468441.2系统器件的选型 566171.2.1MCU的选型 5104701.2.2显示器件的选择 5108811.2.3温度采集模块的选择 6239581.2.4按键的选择 641182硬件设计 7315012.1硬件系统架构设计 7168182.2单片机最小系统设计 7272192.2.1单片机芯片 73082.2.2时钟电路 7140692.2.3复位电路 8246892.3按键电路设计 856182.4MLX96014ESF非接触式红外测温模块电路的设计 8268832.5LCD1602液晶显示模块电路设计 8145313软件系统设计 9173133.1单片机程序开发环境 9301703.2KeiluVision4软件开发流程 9253794系统安装于调试 9230714.1实物安装与焊接 1062924.2软件测试 1049024.2.1静态调试 10248464.2.2动态调试 1024624结论 11812参考文献 12红外线温度计采用的是非接触的形式进行测温，打破了之前传统的接触式测温的模式。能够不接触不破坏被测物体的温度场的分布，对温度变化敏感，结果出来的快，测温的物体分布广，可测温度差大，稳定性良好，可同时测量被测物体周围环境的温度也可测量被测物体的温度。本文的设计将以51单片的主机核心作为一个控制处理中心，负责通过对所测量的各种温度信号来实时收集测量数据，然后对其进行数据分析和并计算所得出的测量温度计数值。并将视频采集后得到的视频数据用一个大的液晶屏幕上显示并输出来,这一部分主要原理是由视频光学信号系统，光电信号检测器，信号采集放大器和51单片机的视频信号采集处理，显示器和输入等几个部分共同工作组成而来的。该研究课题希望可以帮助考察我对于应用单片机的以及其应用相关的集成电路和应用软件库的编写计算机使用等知识的学习情况以及掌握程度，将理论知识转化成实践能力的全面训练和考察。1温度计方案研究与论证1.1多功能红外线温度计的设计框架1.1.1系统架构设计图1-1系统设计框图本系统核心是由MLX90614ESF红外非接触温度检测电路进行温度测量，然后将信息传送到单片机中，与经由按键电路设置的阈值进行比较，若超过阈值蜂鸣器报警，反之蜂鸣器不报警。1.1.2功能分析多功能红外线温度计具有以下功能：(1)自动按键功能:用户可以通过按下该键来设定温度的阈值,如果检测得到的温度超出了设定的温度阈值,则蜂鸣器报警,反之蜂鸣器就不报警。(2)液晶显示屏可以实现对当前目标的温度显示。(3)通过按键可以控制电路是否运行并进行阈值设置。1.2系统器件的选型基于单片机多功能红外线温度计的设计，在市场上元器件类型多，差距较大，有的价格高，不使用于研究，有的功能有偏差，也不适用于研究，所以针对不同的研究选择合适的元器件很有必要，这样不仅仅减少了研究的难度，也大大的节约了时间，节约了成本，避免了不必要的浪费。1.2.1MCU的选型(1)51单片机优点：被研究的时间长，运用的范围广，产量大所以价格低，低功耗，高效率，性价比高，所需要的成本低。缺点：面世的时间太过久远，和当前的单片机有技术上的差距，片内的资源也远不如当前单片机的丰富指令结构太多单一，运行速度慢，无法满足复杂程度较高的系统。(2)STC89C52单片机优点：是STC公司生产的一种低功耗高性能的CMOS8位微控制器，具有8K字节的系统可编程Flash存储器。接口丰富，而且价格也较低，适合用于相对于复杂的系统。缺点：模式只有12T和6T两种模式，没有1T这种模式，所以速度相对于12或者15这两种系列较慢。(3)PIC单片机优点PIC系列CMOS单片机具有独特的RISC结构，指令执行效率高，低电压，低功耗，驱动能力强，有优越的开发环境。缺点：性价比一般，且更适合汇编语言编程。综合比较得出，STC89C52单片机，性价比高，接口丰富，价格也比较低，能够满足本次系统设计的需求。且该类单片机运用于相对复杂的系统开发网上案例较多，所以教程比较丰富，方便学习经验，以便于自主开发。所以本系统采用STC89C52单片机作为本次系统设计的主控芯片。1.2.2显示器件的选择（1）LCD液晶显示优点：显示信息量充足，内部的资源丰富，能够准确的显示我所需表达的物理量，价格低，适用面广，功耗低，可靠性高，能够很容易的找到其使用教程。缺点：背光显示，可视的角度有限，在强光下显示效果不好。（2）LED灯优点：强光下可以显示清晰，编程较为简单，价格偏低，性价比较高。缺点：显示的数据不够多，内容也比较单一固定。综合所需，由于本研究所需显示的数据较多，且所需的数据类型较多，同时LCD编写简单，价格也较低，显示的内容也足够多，所以本研究选择LCD液晶显示。1.2.3温度采集模块的选择（1）PT100铂电阻温度传感器：优点：此传感器属于电阻传感器，此温度计有零度，性能比较稳定范围在-200℃~850℃。缺点：需要使用复杂的换算公式将电阻变化换算成温度变化，因为其阻值随温度变化而变化，这样会给系统带来误差，且本身体积较大。（2）AD590温度传感器：优点：较为常见的温度传感器，测量精准度高，测量范围广，此传感器属于电流传感器，所以较为稳定。缺点：价格高，体积也较大，速度变化过快会产生滤波效果，时效性差。（3）DS18B20温度传感器：优点：测量范围较广，精准度较高，成本低，稳定性也较好，体积较小。缺点：集成程度高，过于麻烦，不适用本研究。（4）MLX90614ESF非接触温度传感器：优点：属于非接触红外线温度传感器，实现真正的不接触，而且体积小，价格低，易集成，也可以进行非接触测温，准确度高，适用范围广。所以选择MLX90614ESF非接触温度传感器，实现真正的红外线温度计。1.2.4按键的选择（1）纽扣开关：优点：长相以及安装位置醒目，按下可以自锁不会复位。缺点：与轻触开关相比行程较长。不适用本研究（2）轻触开关：优点：可以改变接点状态，接点的容量小，结构较为简单，力取消后可以自锁不会复位。缺点：要与PCB电路板一起构成开关控制系统，不能独立控制。2硬件设计2.1硬件系统架构设计本电路设计由STC89C52单片机控制电路，LCD1602液晶显示电路，MLX90614ESF红外非接触温度检测电路，电路按键电路，电路蜂鸣器报警控制电路。1、液晶显示可以实时显示由MLX90614ESF检测所得到的被测物体周围环境温度，被测物体温度，显示中用E表示被测物体周围环境温度，用O表示被测物体温度。2、按键电路可以设定阈值，如果MLX90614ESF检测得到的被测物体温度超出了所设定的阈值，蜂鸣器会自动进行报警，反之蜂鸣器就不报警。2.2单片机最小系统设计STC89C52单片机最小系统主要包括复位电路、时钟电路和电源电路。拥有了这三部分电路后,单片机就能够正常工作运行了。2.2.1单片机芯片本次设计选取的是STC89C52单片机，该芯片是整个系统的主控芯片。主要用到的有：（1）VCC:承担供电电压（2）GND:接地引脚（3）P3.0RXD：串行输入口（4）P3.1TXD:串行输出口（5）P3.2/INTO:外部中断02.2.2时钟电路时钟控制电路主要由电容晶振y1、瓷片2和电容时频c1与晶振c2构成。有控制芯片的数字电路正常工作运行时需要一个TIME(时钟)控制电路,这个时钟控制电路自动发出系统时间,让其正常工作运行。这个工作方式叫做“拍”,为了提高他的正常信号工作处理能力,我们通过选择使用11.0592mhz的晶振和30pf的射频电容晶振来对其信号进行正确分类和合理组合,电容为了更好地能够帮助晶振起震的,满足了所有的要求数字射频控制器在一次上下通电后就已经能够正常工作运行。2.2.3复位电路复位控制电路主要由按键S1、电解器内部的按键EC1、以及连接电阻器的R1等部分元件构成。具有手动按键复位、上电自动复位两种。手动按键复位就是采集到的高端信号后进行手动复位。上电自动复位就是检测到高电平后，通过电阻与接地形成一条通路，然后将高电平变成低电平。2.3按键电路设计轻触按键是按键产品中的一款分类产品，它是一种电子开关，按下时就是接通电路，松开时就是断开电路，实现原理主要是通过按键下的电片来实现。在本系统中，按键作为上限温度的输入，起到了人机交互的作用。按键的单片机控制引脚时认为高电平，当按键按下后，单片机的相关引脚则认为变成低电平，从而进行电平的输入。2.4MLX96014ESF非接触式红外测温模块电路的设计MLX96014是一款非接触式红外测温的温度计。内部集成了低噪声放大器，17位ADC和DSP单元，使得温度计可以实现高精度，在温度测量范围内的分辨率为0.02℃。本传感器体积小，成本较低，易集成。模块参数：（1）模块型号：GY-906；（2）芯片：MLX90614；（3）供电电源3-5V；（4）传感器温度范围40-125℃；（5）物体温度范围70-380℃；（6）PWM读数输出；模块接口：（1）VCC接5V；（2）GND接地；（3）SCL时钟端，接单片机引脚；（4）SDA数据端，接单片机引脚；2.5LCD1602液晶显示模块电路设计LCD1602的液晶显示主要可以分为两种，一种采用的是数码字符显示，一种采用的是数码字段式显示，本产品设计中所采用的是数码字符式显示，液晶的数码式显示系统具有了体积小，功耗小，显示的内容较为丰富的特点，现在这是电路设计中较为常见的显示元器件了。其主要参数如下：一、模块参数（1）显示容量为16×2个字符；（2）芯片工作电压为4.5～5.5V；（3）工作电流为2.0mA（5.0V）；（4）模块最佳工作电压为5.0V；（5）字符尺寸为2.95×4.35（W×H）mm。二、LCD1602采用标准的14脚，其接口的引脚说明如下：（1）第1脚：VSS为地电源。（2）第2脚：VDD接5V正电源。（3）第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端。（4）第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。（5）第5脚：RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。（6）第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。（7）第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。3软件系统设计3.1单片机程序开发环境本次系统所采用的环境为keil

uvision4,keil

uvision4开发的软件，它是目前51系列单片机系统的一个主要程序开发。可以降低产品的开发周期，从而减少许多的成本。（1）KeiluVision4可以完成从编辑、编译、到连接、调试的一套开发流程。（2）KeiluVision4更加增强了对内核微控制器的开发支持，并对开发形式和开发界面进行相应的改进。3.2KeiluVision4软件开发流程首先建立“Project”工程，选择“NewuVisionProject”，为新建的工程命名后保存；然后选择开发单片机芯片的型号，本工程选择“STC89C52”，当工程建立完毕后，点击“SourceGroup”，可以往里面添c文件，点击Add就可以编辑文件了，也可以把c文件拷贝到建立的“Project”目录下面，这样工程软件就建立完毕了。4系统安装于调试4.1实物安装与焊接实物的安装是电子设计中重要的一环，它是将理论转成实物的重要一环，其中焊接在其中最为重要的一环，焊接需要在万能板上完成，主要分为5个步骤：保证万能板的干净，元器件布局，焊接的过程中动辄十几二十几根跳线，如果之前没有布局好容易导致导线折断。插件，围绕核心元件进行插件，这样会美观，而且会事半功倍的效果。注意烙铁头不能长时间接触元器件，避免元器件高温烧坏。也需要保证焊点光滑饱满，避免虚焊，也要保证没有短路。4.2软件测试最后一步调试便是电子硬件的一个整体性能调试了,主要调试是通过运用万用电压表、直流电源或者射频示波器等多种方法对已经进行焊接好的电子模块或者板子器件进行了一个整体硬件性能的综合调试,主要目的是通过检查各个电子器件在焊接模块上电时是不是都已经能够正常可靠地进行工作,主要调试可以大致划分以下为两个基本阶段:调试即各种动态硬件调试和各种静态硬件调试。4.2.1静态调试其中静态调试主要分为以下四种：（1）肉眼观察：主要方法是通过观察器件焊接的每一点焊线是否饱满,以及所有焊线相连的焊接器件之间都能否是不会互相中断连接或者判断器件的连接管脚是否不会被破坏焊接良好,出现了器件短路（2）使用万用表调试：首先检查各个电源管脚是否出现导线短路,然后仔细检查电源管脚的各种接线方式是否相同,有无可