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(完整版)基于51单片机数字温度计毕业设计论文

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(完整版)基于51单片机数字温度计毕业设计论文

摘要：本论文设计并实现了一个基于51单片机的数字温度计。该温度计采用DS18B20数字温度传感器进行温度测量，通过单片机进行数据处理和显示。系统硬件主要包括51单片机、DS18B20传感器、显示屏等。软件部分采用C语言编写，实现了温度的采集、处理和显示。本设计具有精度高、成本低、操作简便等优点，具有一定的实用价值。

随着科技的发展，温度测量技术在各个领域都得到了广泛的应用。传统的温度测量方法存在精度低、易受干扰、操作复杂等问题。因此，研究一种新型的高精度、低成本的数字温度计具有重要的现实意义。本文以51单片机为核心，设计并实现了一种基于DS18B20数字温度传感器的数字温度计，具有较高的精度和稳定性。

第一章数字温度计概述

1.1温度测量技术发展

(1)温度测量技术自人类文明之初就已经存在，经过长时间的发展，已经成为一门重要的科学。自古以来，人们就通过各种方法来测量温度，如使用水银温度计、酒精温度计等。随着科学技术的进步，温度测量技术也在不断革新。在20世纪初，随着热电偶、热电阻等新型温度传感器的出现，温度测量技术得到了长足的发展。例如，铂电阻温度计（Pt100）因其稳定性高、线性好等优点，被广泛应用于工业领域，特别是在石油、化工等行业中，成为了测量温度的重要工具。

(2)随着计算机技术的飞速发展，数字温度计应运而生，并逐渐取代了传统的机械式温度计。数字温度计具有精度高、稳定性好、读数直观等优点，广泛应用于科研、工业、医疗等领域。例如，在航空航天领域，精确的温度测量对于保证飞行安全具有重要意义。数字温度计的应用，使得飞机、火箭等航天器的温度测量更加精确，提高了飞行任务的可靠性。据统计，目前全球约有数十亿个数字温度计在使用，其中大部分采用单片机作为核心处理器。

(3)近年来，随着微电子技术和传感技术的发展，新型温度传感器的应用越来越广泛。如DS18B20数字温度传感器，其具有非接触式测量、抗干扰能力强、精度高、成本低等优点，被广泛应用于工业、家庭、医疗等领域。以家庭为例，DS18B20数字温度传感器可以用于智能家电的温度监测，如智能空调、热水器等，实现温度的实时监控和调节，提高生活品质。据相关数据显示，2019年全球数字温度传感器市场规模已超过10亿美元，预计未来几年还将保持高速增长态势。

1.2数字温度计的工作原理

(1)数字温度计的工作原理主要基于温度传感器将温度信号转换为电信号，再由单片机进行处理和显示。其中，最常用的温度传感器是热敏电阻和热电偶。热敏电阻是一种半导体材料，其电阻值随温度变化而变化，而热电偶则是基于两种不同金属接触时产生的热电效应来测量温度。以热敏电阻为例，其工作原理是当温度发生变化时，其电阻值也会随之改变，通过测量电阻值的变化，就可以计算出对应的温度值。例如，PT100铂电阻温度计在0℃时电阻值为100Ω，在100℃时电阻值约为138.5Ω。

(2)数字温度计的测量过程通常包括温度传感器的温度采集、信号转换和数据处理。在采集温度时，传感器将温度变化转化为电信号，该信号随后通过模数转换器（ADC）转换为数字信号。以DS18B20数字温度传感器为例，它能够将温度信号转换为数字信号，并通过单片机接口与单片机通信。在这个过程中，单片机通过读取传感器的数据寄存器，获取温度值。例如，DS18B20的分辨率可达0.0625℃，适用于对温度要求较高的场合。

(3)数字温度计的显示部分通常由LCD显示屏或数码管组成。单片机将处理后的温度数据输出到显示屏，以数字或图形的形式展示给用户。例如，在工业控制领域，数字温度计可以实时显示生产线上的温度，以便操作人员及时调整设备参数。在医疗领域，数字温度计可以用于测量患者的体温，通过显示屏直观显示体温数值，便于医生进行诊断。随着显示技术的发展，数字温度计的显示功能也在不断丰富，如触摸屏显示、图形化界面等，提高了用户体验。

1.3数字温度计的应用领域

(1)数字温度计在工业领域的应用十分广泛，尤其在过程控制和自动化系统中扮演着关键角色。在制造业中，数字温度计用于监控和控制加热、冷却和干燥等工艺过程，确保产品质量和生产效率。例如，在钢铁工业中，数字温度计用于监测炉温，确保钢材的加热和冷却过程符合标准。据统计，全球工业温度计市场规模在2020年达到约20亿美元，预计未来几年将保持稳定增长。

(2)在医疗领域，数字温度计是必不可少的诊断工具。医生通过测量患者的体温来判断是否存在发热症状，从而辅助诊断疾病。此