计算机测控技术 - 图文

单片机测温系统设计及其天气学释用

摘 要

在天气学中，天气变化往往会和温度有着密切的联系，通过对温度变化的记录与分析，可以得到温度和天气变化之间的关系，因而，掌握温度变化对于预知天气的变化有着关键的意义。

环境的检测主要由气象站完成，而气象站根据用途、安装及精确度可分为好多种。其中，便携式气象站是一款具有便于携带，使用较为方便，测量精度较高的可移动观测系统。它具有持续性，同步性的优点，同时，还具有范围广，测点多的空间优点，而且可以只有一人操作，节省了人力物力。而单片机测温系统就是便携式气象站的一种，它具备了便携式气象站的基本特点，能够对温度进行持续可靠的监测。

本论文以STC89C52单片机为基础，利用PROTEUS软件对单片机测温系统进行了初步的设计与制作。通过对周围环境的连续性监测，得到一系列数据，既起到了判断测温系统准确度的作用，同时也完成了对周围环境的监测。通过对实验数据的分析，得出如下结论：（1）阳光直射处的地表温度远高于常规意义上的预报温度。（2）温度的变化相比于天气的变化要提前很多，因而温度的变化对于预测天气变化有着较为重要的作用。

关键字：单片机测温系统，温度，天气，STC89C52

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目 录

第1章 绪 论 ................................................ 1

1.1 研究背景及意义 ........................................ 1 1.2 论文结构及主要内容 .................................... 2 第2章 单片机的设计与制作 .................................... 3

2.1 单片机电路图的设计 .................................... 3 2.2 单片机测温系统的程序设计 .............................. 7 第3章 温度测量实验及天气学释用 ............................. 22

3.1 对于单片机测量温度准确度的检测 ....................... 22 3.1.1 与教六楼气象站的比较 ........................... 22 3.1.2 与温度计的比对 ................................. 23 3.2 温度测量实验 ......................................... 24 第4章 结论 ................................................ 30

4.1 结论 ................................................. 30 参考文献 ..................................................... 33 附录 ......................................................... 35

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第1章 绪 论

1.1 研究背景及意义

在人类的历史长河中，发展是不变的主题，随着人类在各方面的不断进步，随之而来的问题也是层出不穷，而最为突出的便是环境问题，环境与人类的生存息息相关，也是人类进步与发展的基石。随着增加的人口数量和加速的工业化进程，环境逐渐成为人们关注的焦点。近年来全球极端天气频繁出现，对于人类生活的影响也日趋广泛，因而环境的监测成为了人类对于环境了解的重要手段。由于环境监测的重要性，因而准确性和连续性成为了环境监测的重要指标，而便携式温度监测系统在这一方面达到了较高的标准。此外要想提高对天气的预报能力，就必须将目前建立在天气尺度上的探测体系转移到中尺度的体系上来，就要发展新的探测体系，而地基大气遥感探测系统能够很好地满足这一要求[1]。

在生产实践过程中，经常需要对生产设备的某些场所 的温度进行测量与控制，在传统的温度测量系统中，温度信号经传感器转换为电压信号输出，这个电压信号还需要经过放大、滤波等处理环节后，才能送到显示器和控制器中去[2]。数据采集中，传感器的作用将会体现出来，一般将传感器放置在监测区，连续不间断地对监测区域进行测量，但在实际情况中，环境相对复杂，因而对传感器的工作有较大的影响，为了提高传感器的数据的准确性，因而在软件设计时应考虑到这一点，尽量减小外界不确定因素对于传感器监测的影响。除此之外，还要采用工作性能较好的，不易受外界干扰的传感器，比如本课题采用的DS18B20。

本课题所设计的便携式温度监测系统是单片机测温系统，它的测温范围是-55℃~125℃，精度是0.5℃，在LCD1602中显示的值是单片机中传输来的整型值乘以0.0625，除此之外，能够长时间无间断测量，不会出现中间停止的现象，符合便携式温度监测系统对于准确性和连续性的要求，因而，是较为准确和持久的便携式温度监测系统。

利用本测温系统对温度进行监测，同时记录这段时间内的天气变化，

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通过对温度和天气变化的记录和分析，得出温度和天气变化之间的关系，对每次测完温度后分析得到的关系进行记录，比较所有测温数据所得到的温度天气关系，分析其中之间是否存在相同的关系即在相同的温度变化的情况下，天气变化情况是否相同。

1.2 论文结构及主要内容

根据本实验的目的即通过单片机测温系统的设计与制作，得到测温系统后对温度进行监测，与同一时段的天气变化进行分析，确定温度和天气之间的相对应的关系。因而，本论文分为四章，各章内容简介如下：

第一章：绪论

介绍了本论文的目的及任务，并提出了提高准确度的方法。 第二章：单片机的设计与制作

对单片机进行了实验所必需的设计与制作，使其能够符合实验的基本条件。

第三章：温度测量实验及天气学释用

利用单片机测温系统对周围固定地点进行连续监测，得出温度数据，同时，记录天气的变化。

第四章：结论与分析

对测量得到的温度数据和天气的变化进行分析，得出两者之间的规律。

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第2章 单片机的设计与制作

单片机的设计与制作分为两个步骤，第一步是对单片机进行电路图及硬件的设计，这一步是单片机设计的基础；第二步是对于单片机运行程序的设计，程序是单片机运行的保障，使得单片机能够独立完成指定的功能。

2.1 单片机电路图的设计

单片机又称为微处理器或者微控制器，是较为常见的智能产品中信号处理的核心部件。单片机根据运行速度，数据位数，RAM,ROM等分为很多种类，其中又以MCS-51和52单片机较为常见，其较为广泛应用的主要原因就是它具有方便的开发工具、集成环境和软件支持[3]。

单片机是系统的核心，因而它的选型对于整个系统有着较大的影响，除此之外，不同的单片机对于系统的其他元器件也有着不同的要求，所以，选择单片机型号对系统的设计至关重要。本课题选用MCS-52单片机作为微处理器，因为其开发工具较为强大，能够对系统起到较好的控制，除此之外，MCS-52内置8kb的ROM，能够容纳一般程序，而且可靠性较好，因而选择MCS-52作为系统的核心。

2.1.1 总体设计

在进行单片机电路图设计时，运用PROTEUS软件进行设计，PROTEUS软件是一款较为方便的仿真软件，它的运行界面如图2.1所示，它不仅具有其他EDA的仿真功能，还可以仿真单片机及其外围的元器件。

本次课题中的单片机测温系统运用PROTEUS进行电路图的设计，在开始阶段，首先确定所用元器件的类型，单片机采用STC89C52，温度传感器采用DS18B20，显示器采用LCD1602，电源则采用5V电压。确定好元器件后，对元器件进行布局，单片机在中间位置，LCD1602在单片机的右上角，DS18B20则在单片机右下角，电源在单片机的左下角，板子是16cm×10cm。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ifwf.html