數(shù)字式溫度計(jì)課程設(shè)計(jì)論文

1、電子信息工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目數(shù)字式溫度計(jì)的設(shè)計(jì)年級(jí)專(zhuān)業(yè)學(xué)號(hào)姓名成績(jī) 電子信息工程 電子信息工程 電子信息工程評(píng)語(yǔ)： 目錄目錄1原理分析1方案選擇1電路原理圖繪制及仿真（Mutilsim）1 PCB圖（protel）繪制15綜合調(diào)試16.課程設(shè)計(jì)體會(huì)11 原理分析（小組所有成員共同完成） DS18B20是一種數(shù)字溫度傳感器，它把溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)字量以后存貯在自身內(nèi)部，和單片機(jī)通過(guò)連接一個(gè)I/O口連接，單片機(jī)把數(shù)據(jù)讀出，然后在數(shù)碼管或者液晶屏上顯示。按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能和要求，確定系統(tǒng)由3個(gè)模塊組成：主控制器，測(cè)溫電路和顯示電路。 1）主控模塊AT89C52是一個(gè)低電壓，高性

2、能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4K的可反復(fù)擦寫(xiě)的FLASH只讀存儲(chǔ)器和128 BYTES的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口。AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線(xiàn)編程。器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。 圖1 AT89C52引腳圖 2）DS18B20是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司

3、近年推出的一種改進(jìn)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(cè)溫度,并可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)9-12位的數(shù)字值讀數(shù)方式,無(wú)需外加測(cè)量電路及A/D轉(zhuǎn)換器,簡(jiǎn)化了電路;而且從DS18B20讀出或?qū)懭胄畔H需一根口線(xiàn),大大降低了單片機(jī)的硬件資源占用。基于DS18B20的單片機(jī)溫度控制器具有電路簡(jiǎn)單、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。 圖2 DS18B20內(nèi)部構(gòu)圖性能特點(diǎn)獨(dú)特的單線(xiàn)接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信；多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線(xiàn)上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能；無(wú)須外部器件；可通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)供電，電壓范圍為3.05.5V；零待機(jī)功耗；溫度以9或12位數(shù)字；用戶(hù)可定義報(bào)警設(shè)置；報(bào)警搜索命令識(shí)

4、別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件；負(fù)電壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 3）顯示電路采用4位共陽(yáng)LED數(shù)碼管，從P1口輸出段碼，列掃描用P3.0P3.3來(lái)實(shí)現(xiàn)，列驅(qū)動(dòng)用9012三極管。2 方案選擇（小組所有成員共同完成）圖3 方案設(shè)計(jì)框圖系統(tǒng)電路由電源電路、溫度信號(hào)產(chǎn)生電路、單片機(jī)控制電路和液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(hào)產(chǎn)生電路采用DS18B20單總線(xiàn)系統(tǒng)電路，實(shí)時(shí)檢測(cè)環(huán)境溫度，并在內(nèi)部處理后產(chǎn)生數(shù)字溫度信號(hào)，輸出到單片機(jī)進(jìn)行顯示處理。單片機(jī)控制電路由單片機(jī)最小系統(tǒng)電路組成，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)并處理數(shù)字溫度

5、信號(hào)，輸出數(shù)碼管控制命令，進(jìn)而控制共陰極數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的溫度值。本電路方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟，具有功能擴(kuò)展空間特點(diǎn)。本數(shù)字式溫度計(jì)對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量并顯示，其主要功能介紹：（1）實(shí)時(shí)測(cè)量溫度，采用DS18B20傳感器。（2）采集測(cè)溫范圍為-50+120 .（3）溫度精度在0.1 ；誤差±0.2以?xún)?nèi).（4）顯示模塊，采用4個(gè)LED數(shù)碼管顯示.（5）供電采用電池供電方式。 至此，設(shè)計(jì)目的已全部實(shí)現(xiàn)。電路原理圖繪制及仿真（Mutilsim）（譚海燕）1）元件型號(hào)圖4 元件清單2）電路原理圖及仿真結(jié)果圖 5 電路原理圖圖6 仿真結(jié)果PCB圖（protel）繪制（鄭冰倩） 1）PCB設(shè)計(jì)步

6、驟 （1）繪制電路原理圖 首先將所有元件都從庫(kù)中取出來(lái)，放置在圖紙上，并且調(diào)整好位置。使用連線(xiàn)工具將元件連接起來(lái)，設(shè)置元件屬性。使用Tool/Annotate菜單對(duì)元件進(jìn)行編號(hào)，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 Netlist 菜單建立網(wǎng)絡(luò)表，畫(huà)電路板圖。 l （2）繪制PCB圖使用向?qū)?，定義一個(gè)寬90mm、高70mm的單面PCB板，根據(jù)溫度計(jì)的原理圖，設(shè)計(jì)數(shù)顯溫度計(jì)的PCB圖。將原理圖的網(wǎng)絡(luò)表調(diào)入設(shè)計(jì)的單面板中，進(jìn)行布局，啟動(dòng)自動(dòng)拉伸元 件，然后進(jìn)行人工布局，布局一定要合理使線(xiàn)走的最短，最省。進(jìn)性布線(xiàn)規(guī)則

7、設(shè)定（銅膜線(xiàn)線(xiàn)寬設(shè)為15mil，地線(xiàn)和電源線(xiàn)寬設(shè)為 30mil線(xiàn)間距設(shè)為15mil）然后進(jìn)行布線(xiàn)，盡量使過(guò)線(xiàn)減少，走跨線(xiàn)的少，不能出現(xiàn)高亮線(xiàn)。 2）設(shè)計(jì)原則 （1）注意發(fā)熱元件應(yīng)該遠(yuǎn)離熱敏元件。（2） 盡可能按照原理圖的元件安排對(duì)元件進(jìn)行布局，信號(hào)從左邊進(jìn)入、從右邊輸出，從上邊輸入、從下邊輸出。 按照電路流程，安排各個(gè)功能電路單元的位置，使信號(hào)流通更加順暢和保持方向一致。（3）元件放置的順序 首先放置與結(jié)構(gòu)緊密配合的固定位置的元件，如電源插座、指示燈、開(kāi)關(guān)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。（4）元件離電路板邊緣的距離，

8、所有元件均應(yīng)該放置在離板邊緣 3mm 以?xún)?nèi)的位置。（5）銅膜線(xiàn)的不拐彎處應(yīng)為圓角或斜角，而直角或尖角在高頻電路和布線(xiàn)密度高的情況下會(huì)影響電氣性能。當(dāng)雙面板布線(xiàn)時(shí)，兩面的導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)該相互垂直、斜交或彎曲走線(xiàn)，避免相互平行，以減少寄生電容。（6）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(wèn)題。原則之一就是各個(gè)元件之間的銅膜線(xiàn)要盡量的短，在布局上，要把模擬電路、數(shù)字電路和產(chǎn)生大噪聲的電路（繼電器、大電流開(kāi)關(guān)等）合理分開(kāi)，使它們相互之間的信號(hào)耦合最小。 （7）屏蔽與接地：銅膜線(xiàn)的公共地線(xiàn)應(yīng)該盡可能放在電路板的邊緣部分。在電路板上應(yīng)該盡可能多地保留銅箔做地線(xiàn)，這樣可以使屏蔽能力增強(qiáng)。另

9、外地線(xiàn)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(xiàn)專(zhuān)用層，因而可以起到更好的屏蔽作用效果。3）PCB圖圖7 PCB圖5綜合調(diào)試（胡星樺）1）軟件部分圖8 程序流程圖主程序主要分為4大部分：初始化、讀取溫度、處理溫度、顯示溫度。初始化子程序：（1） 程序#include<reg52.h>#include<intrins.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit SEG1=P20; /段碼位1sbit SEG2=P22; /段碼位2 sbit SEG3=P24; /段碼位3sbit

10、 SEG4=P26; /段碼位4sbit DQ1=P17; /傳感器1uchar ng; /負(fù)號(hào)標(biāo)志uchar code tab=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x58,0xFF;/共陰數(shù)碼碼表 /* 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 C 無(wú)*/uchar code df_Table= 0,1,1,2,3,3,4,4,5,6,6,7,8,8,9,9; /溫度小數(shù)位對(duì)照表uchar CurrentT = 0; /當(dāng)前讀取的溫度整數(shù)部分uchar Temp_Value=0x00,0x00; /從DS18B20讀取的溫度值u

11、char Display_Digit=0,0,0,0;/待顯示的各溫度數(shù)位bit DS18B20_IS_OK = 1; /傳感器正常/延時(shí)/*/ 函數(shù): LCD_Delay()/ 描述: 延時(shí)t ms函數(shù)/ 參數(shù): t / 返回: 無(wú)/ 備注: 12MHZ t=1延時(shí)時(shí)間約1ms/ 版本: 2011/01/01 First version/*/void Delay_ms(unsigned int t)/延時(shí)1msunsigned int i,j;for(i=0;i<t;i+)for(j=0;j<120;j+);void Delay(uint x)while(-x);/*DS18B2

12、0的復(fù)位脈沖 主機(jī)通過(guò)拉低單總線(xiàn)至少480us以產(chǎn)生復(fù)位脈沖 然后主機(jī)釋放單總線(xiàn)并進(jìn)入接收模式 此時(shí)單總線(xiàn)電平被拉高 DS18B20檢測(cè)到上升沿后 延時(shí)1560us，拉低總線(xiàn)60240us產(chǎn)生應(yīng)答脈沖 */uchar Init_DS18B20()uchar status;DQ1 = 1; /DS18B20置高電平Delay(8); /延時(shí)DQ1 = 0; /DS18B20置低電平Delay(90); /延時(shí)480us以上DQ1 = 1; /DS18B20置高電平Delay(8); /延時(shí)status = DQ1;/讀狀態(tài)Delay(100); /延時(shí)DQ1 = 1; /DS18B20置高電平r

13、eturn status;/返回狀態(tài)uchar ReadOneByte()uchar i,dat=0;DQ1 = 1;/DS18B20置高電平_nop_();/延時(shí)for(i=0;i<8;i+)DQ1 = 0;/DS18B20置低電平dat >>= 1;/右移數(shù)據(jù)DQ1 = 1;/DS18B20置高電平_nop_();/延時(shí)_nop_();/延時(shí)if(DQ1)dat |= 0X80;Delay(30);/延時(shí)DQ1 = 1;/DS18B20置高電平return (dat); void Read_Temperature() EA=0;/關(guān)中斷if(Init_DS18B20()=

14、1)DS18B20_IS_OK=0;else WriteOneByte(0xcc); /跳過(guò)序列號(hào)WriteOneByte(0x44); /啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換Init_DS18B20();WriteOneByte(0xcc);/跳過(guò)序列號(hào)WriteOneByte(0xbe);/讀取溫度寄存器Temp_Value0 = ReadOneByte(); /溫度低8位Temp_Value1 = ReadOneByte();/溫度高8位DS18B20_IS_OK=1;EA=1;/開(kāi)中斷void Display_Temperature()/ uchar i;uchar t = 150;/延時(shí) ng = 0; /

15、與負(fù)值標(biāo)志if(Temp_Value1&0xf8)=0xf8) /判斷是否為負(fù)Temp_Value1 = Temp_Value1;/取反Temp_Value0 = Temp_Value0+1;/取反if(Temp_Value0=0x00)Temp_Value1+;ng = 1;/負(fù)號(hào)elseng = 0;Display_Digit0 = df_TableTemp_Value0&0x0f; /查表得溫度小數(shù)部分CurrentT = (Temp_Value0&0xf0)>>4) | (Temp_Value1&0x07)<<4); /溫度整數(shù)部

16、分Display_Digit3 = CurrentT/100; /百Display_Digit2 = CurrentT%100/10; /十Display_Digit1 = CurrentT%10; /個(gè)void DIS_SEG(void)if(ng=1)P0=0x40;elseP0=tabDisplay_Digit3; / 數(shù)碼管顯示負(fù)數(shù) 或正的百位SEG1=0; /片選百位數(shù)碼管 Delay_ms(3); /延時(shí)3ms SEG1=1;/關(guān)閉百位數(shù)碼管P0=tabDisplay_Digit2; /溫度十位 SEG2=0;/片選十位數(shù)碼管Delay_ms(3); /延時(shí)3ms SEG2=1;

17、/關(guān)閉十位數(shù)碼管P0=(tabDisplay_Digit1+0x80); /溫度個(gè)位和小數(shù)點(diǎn)SEG3=0;/片選個(gè)位數(shù)碼管Delay_ms(3); /延時(shí)3ms SEG3=1; /關(guān)閉個(gè)位數(shù)碼管 P0=tabDisplay_Digit0; /小數(shù)位SEG4=0;/片選小數(shù)位數(shù)碼管Delay_ms(3); /延時(shí)3ms SEG4=1; /關(guān)閉小數(shù)位數(shù)碼管void main(void) uchar i,j; Read_Temperature(); /初始化DQ1 Delay_ms(1000); /延時(shí)1sRead_Temperature(); /讀溫度/-Read_Temperature(); /

18、讀溫度if(DS18B20_IS_OK) Display_Temperature(); /顯示溫度處理/-while(1) /-在SEG上顯示溫度-for(j=0;j<25;j+)DIS_SEG();/-溫度- i+; if(i>5)Read_Temperature(); /讀溫度 if(DS18B20_IS_OK)Display_Temperature(); /溫度數(shù)據(jù)處理i=0; /避免頻繁采集溫度 2） 硬件調(diào)試結(jié)果圖9 硬件調(diào)試圖6.課程設(shè)計(jì)體會(huì)    本次的課程設(shè)計(jì)使我們進(jìn)一步鞏固了書(shū)本上的知識(shí)，做到了學(xué)以致用。這是我們第二次自己動(dòng)手設(shè)計(jì)的電路，通過(guò)系統(tǒng)仿真軟件protues和