數(shù)字式溫度計課程設計論文

1、<p>　　電子信息工程實驗教學中心</p><p>　　《電子技術課程設計》設計報告</p><p>　　完成日期：2014年6月22號</p><p>　設計題目數(shù)字式溫度計的設計</p><p>　年級專業(yè)學 號姓 名成 績</p><p>　2011電子信息工程</p>&

2、lt;p>　2011電子信息工程2</p><p>　2011電子信息工程</p><p>　評語：</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　目錄1</b></p><p><b>　　⒈原理分析1</b><

3、/p><p><b>　　⒉方案選擇2</b></p><p>　?、?電路原理圖繪制及仿真（Mutilsim）3</p><p>　?、?PCB圖（protel）繪制5</p><p><b>　　5．綜合調(diào)試6</b></p><p>　　6.課程設計體會11<

4、;/p><p>　　原理分析 （小組所有成員共同完成）</p><p>　　DS18B20是一種數(shù)字溫度傳感器，它把溫度轉換成數(shù)字量以后存貯在自身內(nèi)部，和單片機通過連接一個I/O口連接，單片機把數(shù)據(jù)讀出，然后在數(shù)碼管或者液晶屏上顯示。</p><p>　　按照系統(tǒng)設計的功能和要求，確定系統(tǒng)由3個模塊組成：主控制器，測溫電路和顯示電路。</

5、p><p>　　1）主控模塊AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4K的可反復擦寫的FLASH只讀存儲器和128 BYTES的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器，40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口。AT89C52可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準MCS-

6、51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，其將通用的微處理器和Flash存儲器結合在一起，特別是可反復擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。</p><p>　　圖1 AT89C52引腳圖</p><p>　　2）DS18B20是美國DALLAS半導體公司近年推出的一種改進型智能溫度傳感器,與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比,它能夠直接讀出被測溫度,

7、并可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)9-12位的數(shù)字值讀數(shù)方式,無需外加測量電路及A/D轉換器,簡化了電路;而且從DS18B20讀出或寫入信息僅需一根口線,大大降低了單片機的硬件資源占用。基于DS18B20的單片機溫度控制器具有電路簡單、可靠性高的優(yōu)點。 </p><p>　　圖2 DS18B20內(nèi)部構圖</p><p><b>　　性能特點</b>

8、;</p><p>　　●獨特的單線接口僅需要一個端口引腳進行通信；</p><p>　　●多個DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能；</p><p><b>　　●無須外部器件；</b></p><p>　　●可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.0~5.5V；</p><p>&l

9、t;b>　　●零待機功耗；</b></p><p>　　●溫度以9或12位數(shù)字；</p><p>　　●用戶可定義報警設置；</p><p>　　●報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件；</p><p>　　●負電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。</p>

10、<p>　　3）顯示電路采用4位共陽LED數(shù)碼管，從P1口輸出段碼，列掃描用P3.0~P3.3來實現(xiàn)，列驅動用9012三極管。</p><p>　　方案選擇 （小組所有成員共同完成）</p><p>　　圖3 方案設計框圖</p><p>　　系統(tǒng)電路由電源電路、溫度信號產(chǎn)生電路、單片機控制電路和液

11、晶顯示電路等四部分組成。由兩節(jié)1.5V干電池為系統(tǒng)電路提供工作電壓。溫度信號產(chǎn)生電路采用DS18B20單總線系統(tǒng)電路，實時檢測環(huán)境溫度，并在內(nèi)部處理后產(chǎn)生數(shù)字溫度信號，輸出到單片機進行顯示處理。單片機控制電路由單片機最小系統(tǒng)電路組成，用于實時檢測并處理數(shù)字溫度信號，輸出數(shù)碼管控制命令，進而控制共陰極數(shù)碼管實時顯示當前的溫度值。本電路方案結構簡單，技術成熟，具有功能擴展空間特點。</p><p>　　本數(shù)字式溫度計

12、對溫度進行實時測量并顯示，其主要功能介紹：</p><p>　　（1）實時測量溫度，采用DS18B20傳感器。</p><p>　?。?）采集測溫范圍為-50～+120 ℃.</p><p>　?。?）溫度精度在0.1 ℃；誤差±0.2℃以內(nèi).</p><p>　?。?）顯示模塊，采用4個LED數(shù)碼管顯示.</p>&

13、lt;p>　?。?）供電采用電池供電方式。</p><p>　　至此，設計目的已全部實現(xiàn)。</p><p>　?、?電路原理圖繪制及仿真（Mutilsim） （譚海燕）</p><p><b>　　1）元件型號</b></p><p>　　圖4 元件清單<

14、/p><p>　　2）電路原理圖及仿真結果</p><p>　　圖 5 電路原理圖</p><p>　　圖6 仿真結果</p><p>　?、?PCB圖（protel）繪制 （鄭冰倩）</p><p><b>

15、　　1）PCB設計步驟</b></p><p>　?。?）繪制電路原理圖 </p><p>　　首先將所有元件都從庫中取出來，放置在圖紙上，并且調(diào)整好位置。使用連線工具將元件連接起來，設置元件屬性。使用Tool/Annotate菜單對元件進行編號，使用電氣檢查（ERC），使用Edit/Export to Spread 菜單建立元件列表。使用Design/Create

16、Netlist 菜單建立網(wǎng)絡表，畫電路板圖。 ? </p><p><b>　?。?）繪制PCB圖</b></p><p>　　使用向導，定義一個寬90mm、高70mm的單面PCB板，根據(jù)溫度計的原理圖，設計數(shù)顯溫度計的PCB圖。將原理圖的網(wǎng)絡表調(diào)入設計的單面板中，進行布局，啟動自動拉伸元 件，然后進行人工布局，布局一定要合理使線走的最短，最省。進性布線規(guī)則設定（銅

17、膜線線寬設為15mil，地線和電源線寬設為 30mil線間距設為15mil）然后進行布線，盡量使過線減少，走跨線的少，不能出現(xiàn)高亮線。</p><p><b>　　2）設計原則</b></p><p>　　（1）注意發(fā)熱元件應該遠離熱敏元件。</p><p>　　盡可能按照原理圖的元件安排對元件進行布局，信號從左邊進入、從右邊輸出，從上邊輸入、

18、從下邊輸出。 按照電路流程，安排各個功能電路單元的位置，使信號流通更加順暢和保持方向一致。</p><p>　?。?）元件放置的順序 首先放置與結構緊密配合的固定位置的元件，如電源插座、指示燈、開關和連接插件等。 再放置特殊元件，例如發(fā)熱元件、變壓器、集成電路等。 最后放置小元件，例如電阻、電容、二極管等。</p><p>　?。?）元件離電路板邊緣的距離，所有元件均應該放置在離板邊緣 3

19、mm 以內(nèi)的位置。</p><p>　?。?）銅膜線的不拐彎處應為圓角或斜角，而直角或尖角在高頻電路和布線密度高的情況下會影響電氣性能。當雙面板布線時，兩面的導線應該相互垂直、斜交或彎曲走線，避免相互平行，以減少寄生電容。</p><p>　?。?）元件布置要合理分區(qū)。元件在電路板上排列的位置要充分考慮抗電磁干擾問題。原則之一就是各個元件之間的銅膜線要盡量的短，在布局上，要把模擬電路、數(shù)字

20、電路和產(chǎn)生大噪聲的電路（繼電器、大電流開關等）合理分開，使它們相互之間的信號耦合最小。 </p><p>　?。?）屏蔽與接地：銅膜線的公共地線應該盡可能放在電路板的邊緣部分。在電路板上應該盡可能多地保留銅箔做地線，這樣可以使屏蔽能力增強。另外地線的形狀最好作成環(huán)路或網(wǎng)格狀。多層電路板由于采用內(nèi)層做電源和地線專用層，因而可以起到更好的屏蔽作用效果。</p><p><b>　　3

21、）PCB圖</b></p><p>　　圖7 PCB圖</p><p>　　5．綜合調(diào)試 （胡星樺）</p><p><b>　　1）軟件部分</b></p><p>　　圖8 程序流程圖<

22、;/p><p>　　主程序主要分為4大部分：初始化、讀取溫度、處理溫度、顯示溫度。</p><p><b>　　初始化子程序：</b></p><p><b>　　程序</b></p><p>　　#include<reg52.h></p><p>　　#includ

23、e<intrins.h></p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　sbit SEG1=P2^0; //段碼位1</p><p>　　sbit SEG2=P2^2; //段碼位2 &l

24、t;/p><p>　　sbit SEG3=P2^4; //段碼位3</p><p>　　sbit SEG4=P2^6; //段碼位4</p><p>　　sbit DQ1=P1^7; //傳感器1</p><p>　　uchar ng; //負號標志</p><p>　　ucha

25、r code tab[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x58,0xFF};//共陰數(shù)碼碼表</p><p>　　/* 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 C 無*/</p><p>　　uchar code df_Table[]= </p

26、><p><b>　　{</b></p><p>　　0,1,1,2,3,3,4,4,5,6,6,7,8,8,9,9</p><p>　　}; //溫度小數(shù)位對照表</p><p>　　uchar CurrentT = 0; //當前讀取的溫度整數(shù)部分</p><p

27、>　　uchar Temp_Value[]={0x00,0x00}; //從DS18B20讀取的溫度值</p><p>　　uchar Display_Digit[]={0,0,0,0};//待顯示的各溫度數(shù)位</p><p>　　bit DS18B20_IS_OK = 1; //傳感器正常</p><p><b>　　//延時&l

28、t;/b></p><p>　　//************************************************************************/</p><p>　　// 函數(shù): LCD_Delay()</p><p>　　// 描述: 延時t ms函數(shù)</p><p><b>　　//

29、參數(shù): t </b></p><p><b>　　// 返回: 無</b></p><p>　　// 備注: 12MHZ t=1延時時間約1ms</p><p>　　// 版本: 2011/01/01 First version</p><p>　　//****************

30、********************************************************/</p><p>　　void Delay_ms(unsigned int t)//延時1ms</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned int i,j;</p><p>

31、　　for(i=0;i<t;i++)</p><p>　　for(j=0;j<120;j++)</p><p><b>　　;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Delay(uint x)</p><p><b&g

32、t;　　{</b></p><p>　　while(--x);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*DS18B20的復位脈沖 主機通過拉低單總線至少480us以產(chǎn)生復位脈沖</p><p>　　然后主機釋放單總線并進入接收模式 此時單總線電平被拉高</p><p

33、>　　DS18B20檢測到上升沿后 延時15～60us，拉低總線60～240us產(chǎn)生應答脈沖 */</p><p>　　uchar Init_DS18B20()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar status;</p><p>　　DQ1 = 1; //D

34、S18B20置高電平</p><p>　　Delay(8); //延時</p><p>　　DQ1 = 0; //DS18B20置低電平</p><p>　　Delay(90); //延時480us以上</p><p>　　DQ1 = 1; //DS18B20置高電平</p><p>　　Delay(8);

35、 //延時</p><p>　　status = DQ1;//讀狀態(tài)</p><p>　　Delay(100); //延時</p><p>　　DQ1 = 1; //DS18B20置高電平</p><p>　　return status;//返回狀態(tài)</p><p><b>　　}</b>

36、;</p><p>　　uchar ReadOneByte()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar i,dat=0;</p><p>　　DQ1 = 1;//DS18B20置高電平</p><p>　　_nop_();//延時</p><p&

37、gt;　　for(i=0;i<8;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　DQ1 = 0;//DS18B20置低電平</p><p>　　dat >>= 1;//右移數(shù)據(jù)</p><p>　　DQ1 = 1;//DS18B20置高電平</p><p>

38、;　　_nop_();//延時</p><p>　　_nop_();//延時</p><p><b>　　if(DQ1)</b></p><p>　　dat |= 0X80;</p><p>　　Delay(30);//延時</p><p>　　DQ1 = 1;//DS18B20置高電平</

39、p><p><b>　　}</b></p><p>　　return (dat); </p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Read_Temperature()</p><p>　　{ EA=0;//關中斷</p><p&g

40、t;　　if(Init_DS18B20()==1)</p><p>　　DS18B20_IS_OK=0;</p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{ </b></p><p>　　WriteOneByte(0xcc); //跳過序列號</p>&

41、lt;p>　　WriteOneByte(0x44); //啟動溫度轉換</p><p>　　Init_DS18B20();</p><p>　　WriteOneByte(0xcc);//跳過序列號</p><p>　　WriteOneByte(0xbe);//讀取溫度寄存器</p><p>　　Temp_Value[0] = ReadO

42、neByte(); //溫度低8位</p><p>　　Temp_Value[1] = ReadOneByte();//溫度高8位</p><p>　　DS18B20_IS_OK=1;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　EA=1;//開中斷</p><p><b&

43、gt;　　}</b></p><p>　　void Display_Temperature()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　// uchar i;</p><p>　　uchar t = 150;//延時</p><p>　　ng =

44、0; //與負值標志</p><p>　　if((Temp_Value[1]&0xf8)==0xf8) //判斷是否為負</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Temp_Value[1] = ~Temp_Value[1];//取反</p><p>　　Temp_Va

45、lue[0] = ~Temp_Value[0]+1;//取反</p><p>　　if(Temp_Value[0]==0x00)</p><p>　　Temp_Value[1]++;</p><p>　　ng = 1;//負號</p><p><b>　　}</b></p><p&g

46、t;　　else{ng = 0;}</p><p>　　Display_Digit[0] = df_Table[Temp_Value[0]&0x0f]; //查表得溫度小數(shù)部分</p><p>　　CurrentT = ((Temp_Value[0]&0xf0)>>4) | ((Temp_Value[1]&0x07)<<4); //溫度整數(shù)部

47、分</p><p>　　Display_Digit[3] = CurrentT/100; //百</p><p>　　Display_Digit[2] = CurrentT%100/10; //十</p><p>　　Display_Digit[1] = CurrentT%10; //個</p><p><b>　　}

48、</b></p><p>　　void DIS_SEG(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(ng==1){P0=0x40;}else{P0=tab[Display_Digit[3]];} // 數(shù)碼管顯示負數(shù) 或正的百位</p><p>　　SEG1=0;

49、//片選百位數(shù)碼管 </p><p>　　Delay_ms(3); //延時3ms</p><p>　　SEG1=1;//關閉百位數(shù)碼管</p><p>　　P0=tab[Display_Digit[2]]; //溫度十位 </p><p>　　SEG2=0;//片選十位數(shù)碼管</p>&

50、lt;p>　　Delay_ms(3); //延時3ms</p><p>　　SEG2=1; //關閉十位數(shù)碼管</p><p>　　P0=(tab[Display_Digit[1]]+0x80); //溫度個位和小數(shù)點</p><p>　　SEG3=0;//片選個位數(shù)碼管</p><p>　　Delay_ms(3);

51、 //延時3ms</p><p>　　SEG3=1; //關閉個位數(shù)碼管</p><p>　　P0=tab[Display_Digit[0]]; //小數(shù)位</p><p>　　SEG4=0;//片選小數(shù)位數(shù)碼管</p><p>　　Delay_ms(3); //延時3ms</p><p>　　

52、SEG4=1; //關閉小數(shù)位數(shù)碼管</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main(void)</p><p>　　{ uchar i,j;</p><p>　　Read_Temperature(); //初始化DQ1</p><p>　　Delay_m

53、s(1000); //延時1s</p><p>　　Read_Temperature(); //讀溫度</p><p>　　//------------------------------------</p><p>　　Read_Temperature(); //讀溫度</p><p>　　if(DS18B2

54、0_IS_OK) </p><p>　　Display_Temperature(); //顯示溫度處理</p><p>　　//------------------------------------</p><p><b>　　while(1)</b></p><p>　　{ //--------

55、----在SEG上顯示溫度--------------------</p><p>　　for(j=0;j<25;j++){DIS_SEG();}</p><p>　　//--------------------溫度-----------------------</p><p><b>　　i++;</b></p><

56、p>　　if(i>5){Read_Temperature(); //讀溫度</p><p>　　if(DS18B20_IS_OK){Display_Temperature();} //溫度數(shù)據(jù)處理</p><p><b>　　i=0;</b></p><p>　　}//避免頻繁采集溫度<

57、;/p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　硬件調(diào)試結果</b></p><p>　　圖9 硬件調(diào)試圖</p><p><b>　　6.課程設計體會&

58、#160;</b></p><p>　　本次的課程設計使我們進一步鞏固了書本上的知識，做到了學以致用。這是我們第二次自己動手設計的電路，通過系統(tǒng)仿真軟件protues和編譯軟件keil，使我們進一步了解了單片機的設計制作過程，其中最為困難的是軟件部分，即編程部分，我們上網(wǎng)找了好多資料，雖然經(jīng)過自己的修改，但還是有很多功能不能實現(xiàn)，如溫度上下限設置。由于protues并不是很熟練，在使用的過程中有很多原