數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)

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1、數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)一、課程設(shè)計(jì)目的：通過(guò)《電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)，使掌握現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法和計(jì)原則以及使用Protel軟件進(jìn)行原理圖和PCB板圖設(shè)計(jì)的方法。進(jìn)一步加深對(duì)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用的理解。二、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求1）數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)內(nèi)容：①數(shù)字式溫度計(jì)測(cè)溫范圍在-55~125℃，誤差在±0.5℃以內(nèi)。②顯示部分可以采用LED數(shù)碼管直讀顯示（四連排LED數(shù)碼管）。③可以用鍵盤（至少4個(gè)）設(shè)置溫度的上/下限，當(dāng)溫度不在范圍內(nèi)時(shí)，啟動(dòng)報(bào)警裝置。④發(fā)聲器件為8Ω、0.25W動(dòng)圈式揚(yáng)聲器；2）課程設(shè)計(jì)要求：1）獨(dú)立設(shè)計(jì)原理圖及相應(yīng)的硬件電路。2）獨(dú)立焊接電路板并對(duì)電路

2、板調(diào)試。3）針對(duì)選擇的設(shè)計(jì)題目，設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件。軟件要做到：操作方便，實(shí)用性強(qiáng)，穩(wěn)定可靠。4）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)格式規(guī)范，層次合理，重點(diǎn)突出。并附上設(shè)計(jì)原理圖、電路板圖及相應(yīng)的源程序。三、總體設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)以檢測(cè)溫度并顯示溫度提供上下限報(bào)警為目的，按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求，確定系統(tǒng)由5個(gè)模塊組成：主控器[4]、測(cè)溫電路，報(bào)警電路，按鍵電路及顯示電路。系統(tǒng)以DS18B20為傳感器用以將溫度模擬量轉(zhuǎn)化為電壓數(shù)字量以總線傳入單片機(jī)，以AT89S52為主芯片，在主芯片對(duì)DS18B20傳入的溫度值進(jìn)行處理，由單片機(jī)程序控制，將經(jīng)處理后的溫度由LED數(shù)碼管顯示出來(lái)。本系統(tǒng)具有電路簡(jiǎn)潔，性能

3、可靠等特點(diǎn)，易于實(shí)現(xiàn)。LED顯示溫度值鍵盤輸入控溫單片機(jī)AT89S52主控部分報(bào)警功能DS18B20采集溫度圖3-1數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)總體的原理圖3.1溫度的檢測(cè)每次測(cè)溫由單片機(jī)向測(cè)溫傳感器發(fā)出特定脈沖，測(cè)溫傳感器能夠檢測(cè)到脈沖并做相應(yīng)的工作。傳感器將模擬溫度信號(hào)經(jīng)過(guò)采集，數(shù)字處理，放大后輸出。DS18B20使用一個(gè)單線接口發(fā)送或接受信息，因此在單片機(jī)和DS18B20之間只需要一條線鏈接，用于讀寫(xiě)和溫度轉(zhuǎn)換的電源可以從數(shù)據(jù)線獲得，無(wú)需外接電源。3.2數(shù)字信號(hào)的處理送入單片機(jī)內(nèi)部的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)單片機(jī)的處理，將數(shù)據(jù)用LED數(shù)碼管顯示出來(lái)。其處理過(guò)程主要由單片機(jī)能存儲(chǔ)的程序進(jìn)

4、行控制。3.3溫度的顯示使用4位共陽(yáng)極LED數(shù)碼管顯示。單片機(jī)將溫度數(shù)據(jù)經(jīng)處理后由I/O口輸出，由特定的編碼用數(shù)碼管顯示出來(lái)。LED顯示具有顯示速度快，顯示結(jié)果明顯，易于制作等優(yōu)點(diǎn)。3.4按鍵檢測(cè)將按鍵的一段與單片機(jī)I/O口鏈接，一段與地鏈接，當(dāng)按鍵按下時(shí)可以由單片機(jī)內(nèi)的程序檢測(cè)到。通過(guò)按鍵使用者可以控制程序，使用不同的功能，開(kāi)關(guān)系統(tǒng)等。按鍵使用普通紐扣按鍵，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。3.5報(bào)警功能在單片機(jī)程序內(nèi)設(shè)置了報(bào)警溫度的上下限值，當(dāng)所測(cè)得的溫度超過(guò)了這一數(shù)值，將會(huì)由蜂鳴器發(fā)出報(bào)警。報(bào)警功能是本系統(tǒng)的重要功能之一，在工業(yè)應(yīng)用中常常需要在特定的溫度

5、條件下進(jìn)行報(bào)警，當(dāng)溫度超出范圍時(shí)及時(shí)的報(bào)警是十分必要的。一、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1總體電路設(shè)計(jì)溫度計(jì)電路設(shè)計(jì)原理圖控制器使用單片機(jī)AT89S52，溫度傳感器使用DS18B20，用4位共陰LED數(shù)碼管以動(dòng)態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn)溫度顯示。電路還包括按鍵電路，復(fù)位電路，報(bào)警電路，單片機(jī)外設(shè)電路等。整個(gè)系統(tǒng)的原理圖如圖4-1所示：4.2主控制器AT89S52AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)

6、編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。4.3顯示電路顯示電路用四位八段共陽(yáng)極數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管顯示方法可分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種。靜態(tài)顯示就是數(shù)碼管的8段輸入及其公共端電平一直有效。動(dòng)態(tài)顯示的原理是，各個(gè)數(shù)碼管的相同段連接在一起，共同占用8位段引管線；每位數(shù)碼管的陽(yáng)極連在一起組成公共端。利用人眼的視覺(jué)暫留性，依次給出各個(gè)數(shù)碼管公共端加有效信號(hào)，在此同時(shí)給出該數(shù)碼管加有效的數(shù)據(jù)信號(hào)，當(dāng)全段掃描速度大于視覺(jué)暫留速度時(shí)，顯示就會(huì)清晰顯示出來(lái)。4.4溫度傳感器DS18B20

7、溫度傳感器是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(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。DS18B20的性能特點(diǎn)如下：·獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信；·實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測(cè)溫；·可通過(guò)數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.0～5.5V；·在DS18B20中的每個(gè)器件上都有獨(dú)一無(wú)二的序列號(hào)；·溫度以9或12位數(shù)字量讀出；·報(bào)警搜索命令識(shí)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