智能數(shù)字模擬時鐘溫度計畢業(yè)設(shè)計說明書

畢業(yè)設(shè)計說明書題目：智能數(shù)字模擬時鐘溫度計產(chǎn)品設(shè)計工藝設(shè)計方案設(shè)計√類型：學(xué)生姓名：__________________________學(xué)號：___________________學(xué)院：_______電子信息工程學(xué)院________專業(yè)：_______應(yīng)用電子技術(shù)_____________班級：______________________學(xué)校指導(dǎo)教師：_______________________企業(yè)指導(dǎo)教師：_____________________________2016年4月30日

摘要本設(shè)計即用單片機對溫度進行實時檢測，本文所介紹的數(shù)字溫度計與傳統(tǒng)的溫度計相比，具有讀數(shù)方便，測溫范圍廣，測溫準(zhǔn)確，其輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對測溫比較準(zhǔn)確的場所，或科研實驗室使用，該設(shè)計控制器使用單片機sct15，通過熱光敏電阻對外界的光強度和溫度進行檢測與測量，用4位共陽極LED數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù),實現(xiàn)溫度顯示,能準(zhǔn)確達(dá)到設(shè)計要求。本溫度計屬于多功能溫度計,功能較強，還可以通過獨立按鍵對于時間進行調(diào)整和定時的鬧鈴。關(guān)鍵詞：STC15單片機，光，熱敏電阻，數(shù)碼管顯示

目錄摘要 2緒論 11.設(shè)計框圖 12.功能單元設(shè)計說明 12.1有源蜂鳴器 12.2繼電器控制電路 22.3數(shù)碼管顯示電路 32.4獨立鍵盤電路 42.5時鐘電路設(shè)計 42.6AD模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計 53．結(jié)論 5參考文獻 6致謝 6附錄 6 PAGE7緒論隨著人們生活水平的不斷提高,單片機控制無疑是人們追求的目標(biāo)之一，它所給人帶來的方便也是不可否定的，其中數(shù)字溫度計就是一個典型的例子，但人們對它的要求越來越高，要為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設(shè)施就需要從數(shù)單片機技術(shù)入手，一切向著數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。本設(shè)計所介紹的數(shù)字溫度計與傳統(tǒng)的溫度計相比，具有讀數(shù)方便，測溫范圍廣，測溫準(zhǔn)確，其輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對測溫比較準(zhǔn)確的場所，或科研實驗室使用，該設(shè)計控制器使用單片機STC151，測溫度使用熱敏電阻，用四位一體共陽極LED數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù),實現(xiàn)溫度顯示,能準(zhǔn)確達(dá)到要求。1.設(shè)計框圖核心電路是單片機（MCU）實驗板的主電路，采用STC增強型系列帶AD轉(zhuǎn)換的STC15W408AS為主控芯片，芯片容量8K，RAM有512字節(jié)。板子不設(shè)計外晶振電路，數(shù)碼管的顯示對晶振要求不高，因此直接采用內(nèi)部RC振蕩電路，省去外接晶振電路。增強型STC芯片接口豐富，除了內(nèi)部的RC振蕩電路外還集成有內(nèi)部復(fù)位電路，這將多出IO口的使用數(shù)量，電路更加方便省體積省錢。2.功能單元設(shè)計說明2.1有源蜂鳴器有源蜂鳴器就是將一個震蕩電路放在無源蜂鳴器里面一起做成一個元器件，只要給它提供電源震蕩電路就工作來驅(qū)動蜂鳴器發(fā)聲，控制電路就省去了制作振蕩脈沖變得更加方便。單片機的P35輸出高低電平經(jīng)R10電阻限流接入三極管B極，控制三極管的導(dǎo)通與截止（三極管為PNP型，低電平導(dǎo)通，高電平截止）從而控制蜂鳴器的工作，這里的三極管只起到開關(guān)的作用。2.2繼電器控制電路繼電器是一種利用低電流低電壓去控制高電流高電壓的開關(guān)器件。繼電器就是利用電磁鐵的吸合作用去控制開關(guān)觸點，從而控制設(shè)備的開關(guān)。單片機P55口輸出高低電平經(jīng)R9電阻控制三極管的導(dǎo)通與截止，從而控制繼電器的吸合與釋放。D2為續(xù)流作用，保護三極管不被反向擊穿。D1發(fā)光二極管指示繼電器的工作狀態(tài)，亮起時繼電器啟動，滅為繼電器釋放。繼電器的輸出端采用分離式，即輸出端不與內(nèi)電路連接，可控制不同電壓設(shè)備的開關(guān)。接線端子的中間引腳即2腳為公共端，1腳為常閉端，3腳為常開端。這里的常開常閉指繼電器靜態(tài)時的狀態(tài)，動作后常開常閉相反。受控設(shè)備接線方式：當(dāng)啟動繼電器時設(shè)備開關(guān)打開，則開關(guān)線連接1、2兩腳；反之當(dāng)啟動繼電器時設(shè)備開關(guān)斷開，則開關(guān)線接2、3兩腳。2.3數(shù)碼管顯示電路數(shù)碼管是由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只引出它們的各個筆劃和公共電極。LED數(shù)碼管常用的段數(shù)一般為7段，有的另加一個小數(shù)點。數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽兩類，對編程來講，一定要了解數(shù)碼管的這個特性，因為不同類型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。八個發(fā)光二極管排成“8”字形（還有小數(shù)點），通過各段LED燈亮滅的不同組合，可以顯示數(shù)字及一些簡單的字母或符號。在各種電器設(shè)備中，很少只用到一位數(shù)碼管，因此多位數(shù)碼管的顯示技術(shù)是必不可少的，本實驗板采用4個一位數(shù)碼管電路組成4位動態(tài)型驅(qū)動方式。電路使用4個一位共陽型數(shù)碼管，四個公共陽級由三極管放大電流來驅(qū)動，三極管由P10-P13控制開與關(guān)。數(shù)碼管的陰級直接由P2口連接驅(qū)動。例如，要十位的數(shù)碼管工作，P12輸出0，使三極管Q3導(dǎo)通，3、8腳得電，當(dāng)P2口相應(yīng)位有輸出0時，點亮相應(yīng)的LED燈組合各種字符數(shù)字。那么顯示兩位或更多位時需要動態(tài)掃描技術(shù)，動態(tài)掃描是指利用快速的循環(huán)顯示，由于人眼的視覺殘留效應(yīng)及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，實際上看起來與全部數(shù)碼管持續(xù)點亮的效果是一樣的。像電視圖像、電腦顯示器顯示內(nèi)容都是掃描生成的。管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點亮，當(dāng)某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮。2.4獨立鍵盤電路通過鍵盤向計算機輸入數(shù)字、字符等代碼，是最常用的輸入手段。按結(jié)構(gòu)形式鍵盤可分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤；而非編碼鍵盤又分為獨立式和行列式矩陣鍵盤。獨立鍵盤比較簡單，本電路由兩個按鍵組成，每個按鍵的一端連接IO口，另一端直接連接GND（0電位）。按鍵分別接入P33和P32，只要按下按鍵，相應(yīng)的IO口位將被拉為低電平（0），程序可以判斷相應(yīng)位是否為0來確認(rèn)按鍵已按下。2.5時鐘電路設(shè)計時鐘芯片DS1302是一款萬年歷芯片，使用此IC不增加系統(tǒng)資源，要時間信息時直接去讀取即可，芯片內(nèi)部存放了年、月、日、時、分、秒、星期等數(shù)據(jù)。大月小月還有平年閏年都由芯片做好了，不用我們?nèi)タ紤]，有如電腦主板上的時間信息。DS1302芯片是同步串行方式傳送數(shù)據(jù)，只要讀懂它的串行通訊協(xié)議，就可以用單片機IO口來模擬協(xié)議進行。采用DS1302芯片，該芯片為8腳IC。2、3兩腳是晶振32768Hz經(jīng)內(nèi)部16分頻得精確的秒計時。1腳是電源VCC輸入口，8腳為VCC2，這里是連接到一個鈕扣電池，當(dāng)板子斷開電源時，電池可繼續(xù)供電保持時間運行。SCLK為數(shù)據(jù)通訊的脈沖信號，I/O是數(shù)據(jù)通訊位，數(shù)據(jù)的傳輸是串入串出。RST為復(fù)位引腳，注意這個不是時間的復(fù)位，只是接口通訊的復(fù)位，可以將他充當(dāng)片選信號使用。R7~R9為數(shù)據(jù)通訊接口的上拉電阻。DS1302內(nèi)部除了時間信息寄存器還有RAM區(qū)，因此DS1302將這些數(shù)據(jù)信息地址化，為每個數(shù)據(jù)分配一個地址。要讀取數(shù)據(jù)得先向DS1302發(fā)送要讀數(shù)據(jù)的地址，比如讀年的地址是8DH。鬧鐘的數(shù)據(jù)也是保存在這個芯片的RAM區(qū)。2.6AD模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計AD轉(zhuǎn)換是把模擬量信號轉(zhuǎn)化為與其大小成正比的數(shù)字量信號。轉(zhuǎn)換的原理有幾類，其中以逐次逼近式ADC的轉(zhuǎn)換原理占多數(shù)，因為這種原理成本低也簡單，STC芯片自帶的就是這種原理的。在電路中，模擬量有兩個，分別是：熱敏電阻和光敏電阻，熱敏和光敏是通過與R2\R1的10K電阻分壓所得電壓進行采集。主芯片有8路ADC輸入在P1口上的第二功能引腳，此板電路緊使用兩路的ADC采集，接入單片機的P16和P17接口。STC15W408AS是10位精度的AD轉(zhuǎn)換，在本電路中采集的是溫度與光強度的變化，精度要求不高讀數(shù)據(jù)時只取高8位進行計算足以，因此數(shù)字量由8位一個字節(jié)組成，數(shù)值0~255。IC是5V供電，也就是ADC腳輸入電壓為5V時，內(nèi)部轉(zhuǎn)換到的數(shù)字量最為255，那么0V輸入時，數(shù)字量相應(yīng)的也為0，2.5V輸入便是127。對于ADC采集的數(shù)據(jù)是多少溫度需要由程序來通過B值表進行數(shù)據(jù)判斷所得。3．結(jié)論本設(shè)計是以溫度采集及控制過程設(shè)計為總目標(biāo)，以STC89C52單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)為總控制中心，輔助設(shè)計有溫度采樣電路、A/D轉(zhuǎn)換接口、加熱電路、LED數(shù)碼管動態(tài)串行顯示器等。本設(shè)計的重點、難點是：（1）要掌握芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，原理以及應(yīng)用等；（2）考慮從非電量信號到電量信號的電路實現(xiàn)原理以及與單片機的接口；（3）熟悉MCS-51編程的技術(shù)，實現(xiàn)單片機對溫度的調(diào)節(jié)控制；（4）整體電路的仿真調(diào)試。本次設(shè)計優(yōu)點：采用的單片機STC15自帶A/D轉(zhuǎn)換功能，不需要再用傳感器去作為連接點，直接用電阻去檢測從而輸出相應(yīng)的數(shù)字電壓值，輸入到芯片從而實行A/D轉(zhuǎn)換顯示數(shù)據(jù)，本產(chǎn)品看起來簡潔，但是功能齊全。參考文獻[1]張慶鋒.計算器LCD顯示屏與單片機的簡單接口[J].電子技術(shù)應(yīng)用，