基于單片機的電子式智能溫度計設(shè)計 嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計

基于單片機的電子式智能溫度計設(shè)計嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計第1頁共15頁計算機科學系課程設(shè)計報告環(huán)節(jié)名稱：嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計姓名：學號：班級：時間：2011-07-9地點：1408/科技制作中心指導教師：一、任務(wù)和要求1、課程設(shè)計任務(wù)：（1）．分組完成一個課題的制作。（2）．按要求完成課題的功能。（3）．繪制電路的原理圖，使用Protues仿真軟件進行仿真調(diào)試。（4）．利用ProtelDXP2004設(shè)計PCB電路圖，并進行PCB板子的制作。（5）．進行元器件的焊接、裝配，并進行硬件測試。（6）．進行軟、硬件聯(lián)機調(diào)試。（7）．安裝成產(chǎn)品。2、課程設(shè)計要求：本設(shè)計通過理論學習，資料查閱，軟、硬件設(shè)計，系統(tǒng)調(diào)試等環(huán)節(jié)，鞏固和提高所學的知識和應(yīng)用水平，進一步學習和領(lǐng)會嵌入式電子產(chǎn)品開發(fā)方法和技巧，提高自己的分析問題和解決問題的能力，提高學生的實際動手能力。學會提出問題，觀察和分析問題，得到最終的科學方法。培養(yǎng)團隊合作精神，嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L，務(wù)實的工作態(tài)度。為今后的畢業(yè)設(shè)計，及從事嵌入式電子產(chǎn)品的設(shè)計與維護奠定堅實的基礎(chǔ)。二、內(nèi)容和結(jié)果（1）設(shè)計意義：溫度計是日常生活、工業(yè)、醫(yī)學、環(huán)境保護、化工、石油等領(lǐng)域最常遇到的一個物理量。測量溫度的基本方法是使用溫度計直接讀取溫度。最常見到的測量溫度的工具是各種各樣的溫度計，例如，水銀玻璃溫度計，酒精溫度計，熱電偶或熱電阻溫度計等。它們常常以刻度的形式表示溫度的高低，人們必須通過讀取刻度值的多少來測量溫度。但是傳統(tǒng)的溫度計還不夠準確，并且不太方便查看，所以數(shù)字的溫度計開始應(yīng)運而生，也開始擴大了使用的范圍，所以這種溫度計不僅有很大的市場，同時還有很大的使用價值。利用單片機和溫度傳感器構(gòu)成的電子式智能溫度計就可以直接測量溫度，得到溫度的數(shù)字值，既簡單方便，又直觀準確。（2）本人所做工作：1．首先是計劃任務(wù)書的編寫，然后進行protues原理圖的繪制。2.進行電源部分的設(shè)計。3．顯示與溫度計算和主函數(shù)部分的程序編輯。4．后續(xù)的PCB轉(zhuǎn)印、焊接、調(diào)試修改。（3）主要功能：本次的課程設(shè)計的產(chǎn)品本來應(yīng)該具有的功能是：首先，具有上下限報警溫度的調(diào)節(jié)，同時還具有溫度報警的功能，但是只有在一定情況下才能夠運行報警的功能，否則只是一個很普通的溫度計；然后就是具有斷電后記憶上下限溫度的功能，同時具有在不掉電的情況下對調(diào)節(jié)的溫度進行復位；最后就是對于實時溫度的顯示。但是后期的制作過程中，出現(xiàn)了很多問題，不僅有硬件方面的還有軟件方面的問題，同時在最后時，沒有了單片機，電源線也出現(xiàn)了斷裂。實現(xiàn)的功能就只有：1、上下限報警溫度的調(diào)節(jié)，同時還具有溫度報警的功能。2、在一定情況下才能夠運行報警的功能，否則只是一個很普通的溫度計。3、在不掉電的情況下對調(diào)節(jié)的溫度進行復位。4、對于實時溫度的顯示。設(shè)計方案以及思路：單片機的性能不斷提高和完善，其資源又能滿足很多應(yīng)用場合的需要，加之單片機具有集成度高、功能強、速度快、體積小、功耗低、使用方便、價格低廉等特點，當前用CMOS工藝制成的各種單片機，由于功耗低，使用的溫度范圍大，抗干擾能力強、能滿足一些特殊要求的應(yīng)用場合，更加擴大了單片機的應(yīng)用范圍，也進一步促使單片機性能的發(fā)展。而現(xiàn)在單片機在農(nóng)業(yè)上也有了很多的應(yīng)用。所以此次的課程設(shè)計的東西還可以運用在農(nóng)業(yè)上，特別是對于溫度濕度要求較高的大棚當中，這樣的一個溫度報警就是非常實用的。同時單片機控制的方便，快捷。（1）電路原理圖：1．Protues仿真圖：2．Protel原理圖：（2）PCB圖4、原器件清單：元件名稱元件數(shù)值元件備注元件數(shù)量元件價格單片機AT89C5240引腳17電源連接線USB接口1充電器220V交流輸入5V直流輸出不帶線5數(shù)碼管共陰極四位一體14蜂鳴器直流10.5電阻100Ω180Ω200Ω1K10K兩腳各一個0.5瓷片電容30PF30PF0.1UF兩腳各一個0.3晶振12MHZ兩腳10.5極性電容470uF/16v150uF/5v兩腳各一個1溫度傳感器DS18B20三腳15存儲器24C02八腳11.5排阻內(nèi)8電阻1K共9針10.3發(fā)光二極管最好是兩種顏色（0.5mm）兩腳20.5三極管NPNPNP三腳各一個0.2按鍵按下自動恢復（四腳）50.2運行開關(guān)按下不恢復（六腳）10.1八腳底座八腳11.5四十腳底座四十腳13PCB版覆銅板9*10CM29*10CM22塑料板10*11CM210*11CM20.5螺絲釘40.5總價：35.15、（1）程序思路：程序利用單片機89C52來控制，同時輔助的還有獨立按鍵，溫度傳感器DS18B20，共陰極數(shù)碼管顯示。開啟本產(chǎn)品就進行溫度的測試并且還進行溫度的實時顯示。當運行按鍵按下時，進行報警的查找，當達到報警的條件就報警，否則就只是對實時溫度的檢測和對實時溫度的顯示。（2）功能模塊：電源部分：（220V交流輸入5V直流輸出）顯示部分：（共陰極數(shù)碼管）控制部分：報警部分：（一個LED燈一個蜂鳴器）（3）流程圖：主程序（DS18B20.C）：DS18B20.H把DATA數(shù)據(jù)傳給DQDATA=1;初始化傳感器voiddelay(uintnum)延時宏定義端口定義開始開始開中斷開定時器關(guān)閉報警把DATA數(shù)據(jù)傳給DQDATA=1;初始化傳感器voiddelay(uintnum)延時宏定義端口定義開始開始開中斷開定時器關(guān)閉報警顯示開機畫面等待按鍵結(jié)束讀取DS18B20讀取DS18B20字節(jié)KEYSCAN.H開始DATA=0;開始DATA=0;dat>>=1;DATA=1;if(DATA)dat|=0x80;宏定義端口定義宏定義端口定義return(dat)返回值return(dat)返回值voiddelay1(uintz)延時voiddelay1(uintz)延時if(shangxian<0)上限顯示處理if(shangxian<0)上限顯示處理寫入DS18B20字節(jié)DATA=0;DATA=dat&0x01;DATA=0;DATA=dat&0x01;DATA=1;dat>>=1;if(DATA)dat|=0x80;shang_f[1]=shangxianf%100/10;shang_f[1]=shangxianf%100/10;shang_f[2]=shangxianf%10;shangxianf=-(shangxian);if(shangxian>=0)ReadTemperature(void)讀溫if(shangxian>=0)ReadTemperature(void)讀溫a=Readonuchar();低位給ab=Readonuchar(); a=Readonuchar();低位給ab=Readonuchar(); 高位給bshang[0]=shangxian/100;shang[0]=shangxian/100;shang[1]=shangxian%100/10;shang[2]=shangxian%10;tvalue=b;tvalue=b;高位賦給tvalueif(xiaxian<0)下if(xiaxian<0)下限顯示處理tvalue<<=8;tvalue=tvalue|a;左移八位，與a整合xiaf[1]=xiaxianf%100/10;xiaf[1]=xiaxianf%100/10;xiaf[2]=xiaxianf%10;xiaxianf=-(xiaxian);tt=tvalue*(0.0625);tt=tvalue*(0.0625);tvalue=tt;return(tvalue);返回值return(tvalue);返回值if(xiaxian>=0)if(xiaxian>=0)#endif結(jié)束宏定義#endif結(jié)束宏定義xia[0]=xiaxian/100;xia[1]=xiaxian%100/10;xia[0]=xiaxian/100;xia[1]=xiaxian%100/10;xia[2]=xiaxian%10;結(jié)束voidAlarm()voidAlarm()報警程序if(((tvalue>shangxian)&&(set_st==0))||((tvalue<xiaxian)&&(set_st==0)))if(((tvalue>shangxian)&&(set_st==0))||((tvalue<xiaxian)&&(set_st==0)))報警否則不報警報警否則不報警檢測實時溫度顯示檢測實時溫度顯示如果voiddisplay_fu()如果voiddisplay_fu()wenduf[0]=aa/100;wenduf[0]=aa/100;wenduf[1]=aa%100/10;wenduf[2]=aa%10;aa=-(temp);結(jié)束結(jié)束#endif結(jié)束宏定義如果voiddisplay()#endif結(jié)束宏定義如果voiddisplay()if(xiaxian<-50)xiaxian=-50;wenduf[0]=aa/100;if(xiaxian<-50)xiaxian=-50;wenduf[0]=aa/100;wenduf[1]=aa%100/10;wenduf[2]=aa%10;shangxian--;if(shangxian<xiaxian)shangxian--;if(shangxian<xiaxian)shangxian=xiaxian;if(DEC==0)delay1(5);if(DEC==0)delay1(5);消抖按鍵函數(shù)程序if(shangxian>128)shangxian=128;if(SET==0)if(shangxian>128)shangxian=128;if(SET==0)調(diào)整鍵按下if(ADD==0)delay1(5);if(ADD==0)delay1(5);消抖delay1(5);消抖if(set_st==1)調(diào)節(jié)上限if(set_st==1)調(diào)節(jié)上限和下限set_st++;if(set_st>2)set_st=0;if(START==0)運行鍵按下查找報警while(!SET);等待松手if(START==0)運行鍵按下查找報警while(!SET);等待松手temp=ReadTemperature();讀溫度if(set_st==0)temp=ReadTemperature();讀溫度if(set_st==0)狀態(tài)標志位為06、（1）外觀設(shè)計圖：顯示顯示按按鍵部分這是最開始的外觀設(shè)計圖，本來是想做一個體溫計，但是由于某些原因改為了現(xiàn)在的。（2）制作工藝：外觀利用塑料的板子和螺絲釘制作而成，但是由于具體的情況限制，只是做了一邊，還不算得上是外殼。首先裁剪一塊大小和電路板差不多大小的塑料板子，然后用打磨的方式把邊距弄得平整光滑，最后依次上螺絲釘。7、產(chǎn)品樣圖：8、其他：DS18B20：寬電壓范圍3.0——5.5V，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。采用單總線接口，只需要一個I/O口即可。多點組網(wǎng)，多個DS18B20可以同時掛接在總線上。體積小巧，猶如一只三極管。測量溫度范圍在—55到+125℃，在—10到+85℃的時候精度為±0.5℃?？删幊谭直媛剩?—12位，對應(yīng)的可分辨溫度為0.5℃，0.25℃、0.125℃和0.0625℃。在9位分辨率時，最多在93.75ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，在12位分辨率時，最多在750ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字。測量結(jié)果以數(shù)字信號輸出，以單總線進行串行傳送。并且可以傳送CRC校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力。負壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但是不能夠正常工作。三、課程設(shè)計體會：本次的課程設(shè)計對我的提高很大，可以說是第一次制作這樣的東西，不見你要考慮到產(chǎn)品的功能，同時還應(yīng)該考慮到產(chǎn)品的外觀設(shè)計，可以說是比較全面的設(shè)計了。最主要還有就是要合理的布局硬件電路才能夠做到一個好的產(chǎn)品。當然在這次的課程設(shè)計當中遇到的困難對