電子溫度計(jì)臺(tái)歷論文1

1、電子溫度計(jì)臺(tái)歷論文1第四屆電子設(shè)計(jì)制作參賽人員：肖志平徐小波馬小飛學(xué) 院：職業(yè)技術(shù)學(xué)院班 級(jí)：05應(yīng)用電子技術(shù)（2 ）班目 錄摘要 31 .刖百32 .電子溫度計(jì)臺(tái)歷功能與硬件設(shè)計(jì)43 .軟件設(shè)計(jì) 124 .心得體會(huì) 5 .系統(tǒng)所需元件列表6 .參考文獻(xiàn) 7 .附錄 系統(tǒng)電路圖（Protel99SE制作）基于89S52和8155的電子溫度計(jì)臺(tái)歷摘要本文設(shè)計(jì)的電子溫度計(jì)臺(tái)歷電路的時(shí)間和溫度部分均采用單片 機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，以89S52為數(shù)據(jù)處理核心，并以8155擴(kuò)展系統(tǒng)。輔以 液晶（LCD ）顯示，溫度部分用DS1820傳感器實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單、可靠性高.通過(guò)軟件設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí).溫度測(cè)量、鬧鐘、報(bào)

2、警、 簡(jiǎn)易計(jì)算器等多種功能。ENGLISH ：關(guān)鍵字：電子臺(tái)歷、溫度計(jì)、單片機(jī)、LCD、DS1820Keywords:L前言:臺(tái)歷是日常生活中實(shí)用的設(shè)施，而普遍的臺(tái)歷多為一次性紙制品, 無(wú)法重復(fù)性使用；溫度又是生產(chǎn)生活中重要的環(huán)境指標(biāo)。為此，我們 借著學(xué)校電子制作大賽的機(jī)會(huì)，設(shè)計(jì)本電子溫度計(jì)臺(tái)歷。設(shè)計(jì)中選用比較常用的單片機(jī)芯片89S52和外圍接口芯片8155 , 并用LCD（ 1602 ）和溫度傳感器DS1820來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)和溫度測(cè)量的基 本功能。并依照競(jìng)賽設(shè)計(jì)題目要求擴(kuò)展了整點(diǎn)報(bào)時(shí)、溫度報(bào)警和電池 充電（斷電后時(shí)鐘繼續(xù)走時(shí)）等功能，可以充分地滿足日常生活的使 用需求。另外，我們還將在完成以上功

3、能的基礎(chǔ)之上，將簡(jiǎn)易計(jì)算器 功能整合到該系統(tǒng)中去我們經(jīng)過(guò)討論，確是了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)方案，用EDA軟件在電腦上制作了系統(tǒng)原理電路圖（附圖），用匯編語(yǔ)言對(duì)系統(tǒng)的軟件 進(jìn)行了設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)了本電子溫度計(jì)臺(tái)歷的設(shè)計(jì)任務(wù)。2.電子溫度計(jì)臺(tái)歷功能和系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)：2.1. 電子溫度計(jì)臺(tái)歷的功能根據(jù)設(shè)計(jì)課題的要求，利用89s52. LCD （ 1602 ）、DS18B20 設(shè)計(jì)完成的電子溫度計(jì)臺(tái)歷電路。時(shí)間部分電路能夠?qū)崟r(shí)計(jì)時(shí)，可以 對(duì)年、月、日、周、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，可調(diào) 整時(shí)間日期，另外擴(kuò)展了整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能。利用鍵盤操作即可實(shí)現(xiàn)校時(shí)、 校日期、設(shè)置多個(gè)鬧鐘功能間的切換。并且通過(guò)LCD

4、1602 （液晶） 顯示所有計(jì)時(shí)結(jié)果和鬧鐘的設(shè)定。溫度部分為高精度測(cè)量（精度小于等于0.5度，采集時(shí)間小于5 秒）,并能把實(shí)測(cè)的溫度在LCD上顯示，能夠完成對(duì)所在環(huán)境溫度 的實(shí)時(shí)圜空（實(shí)時(shí)顯示）。本溫度計(jì)還獷展了溫度報(bào)警功能，通過(guò)設(shè) 置上下報(bào)警溫度，當(dāng)溫度不在設(shè)置范圍內(nèi)時(shí)，報(bào)警裝置將自動(dòng)報(bào)警提本電子溫度計(jì)臺(tái)歷的電源系統(tǒng)還具有充電電池供電功能，且斷 電后時(shí)鐘能夠繼續(xù)走時(shí)；電路中還有對(duì)充電電池充電的環(huán)節(jié)。用戶能 夠很可靠地、方便地使用本臺(tái)歷。另外，為充分利用系統(tǒng)的硬件資源，通過(guò)鍵盤的切換和軟件設(shè) 計(jì)還實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易計(jì)算器功能。2.2. 各單元電路設(shè)計(jì)：令喬由由魄由源系綺語(yǔ)計(jì)本設(shè)計(jì)要求的供電系統(tǒng)皂+5V前

5、直流電源，可以實(shí)現(xiàn)電池供 電，并且擴(kuò)展了充電電路，使系統(tǒng)能夠斷電后能夠照常工作（繼續(xù)走 時(shí)和溫度的測(cè)量常見(jiàn)的有銀鎘和鍥氫的電池，其尺寸為5#、7# , 而容量在500MAH-1.2MAH之間。常用的充電方法要么沒(méi)有完 成以上的功能，或電路過(guò)于復(fù)雜。而本電源使用于單片機(jī)系統(tǒng)，當(dāng)生 產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)斷電可能會(huì)使單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)丟失。為此這里設(shè)計(jì)出一種 簡(jiǎn)單的單片機(jī)UPS （不間斷電源）電路。圖2.電源部分設(shè)計(jì)電路圖電路原理:電源220V經(jīng)過(guò)變壓器降壓，再經(jīng)過(guò)電橋的整流后經(jīng)過(guò)RCfl型濾波網(wǎng)絡(luò)濾除電源中的高頻脈動(dòng)成分后，電路分兩路，穩(wěn)壓輸出+5V 電壓，另外的一路通過(guò)充電環(huán)節(jié)對(duì)電池進(jìn)行充電。其中的R1決定充

6、 電部分的充電電流的大小。在此應(yīng)該綜合考慮充電時(shí)間和安全充電電 流兩方面因素來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，充電電流選擇約為40mA。R2為一小阻 值電阻和充電電池構(gòu)成充電回路，其中的二極管D起隔離作用。當(dāng) 停電時(shí)電池經(jīng)二極管D放電，為系統(tǒng)供電，所以該電路的設(shè)計(jì)是完 全符合電路各方面的要求的。時(shí)間部分：本電子溫度計(jì)臺(tái)歷除了可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒 進(jìn)行計(jì)時(shí)外，還可以實(shí)現(xiàn)閏年補(bǔ)償功能。另外本設(shè)計(jì)中的時(shí)間部分還 可以通過(guò)鍵盤電路調(diào)整時(shí)間和日期，可以設(shè)定多個(gè)鬧鐘并通過(guò)報(bào)警裝 置發(fā)出不同的提示音。方案一、利用臧字電路來(lái)實(shí)現(xiàn)以上功能，通常是采用74LS90. 74LS48和555電路產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能或通

7、過(guò)4518、 4511和由晶振加分頻電路產(chǎn)生的秒脈沖實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能。而對(duì)于報(bào)警.整點(diǎn)報(bào)時(shí)等功能就必須另外通過(guò)芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。該 方案中使用的元件多、電路的復(fù)雜程度隨著功能的增加而倍增。所以 就做電子臺(tái)歷而言（要求功能多樣、整機(jī)體積小）是十分不合適。方案二、 利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，其主要原理是利用單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘模塊,通過(guò)對(duì)程序的設(shè)計(jì)做一秒的延時(shí)，依次按照時(shí)間的進(jìn)制，通過(guò)累加, 進(jìn)位就可實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能。本部分電路的主要硬件為：89S52. 8155.顯示電路.報(bào)警裝置。其中的的單昂疆普 1纏叫的89s52并擴(kuò)展8155（帶RAM和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的可編程并行接口）為主要的處理芯片、用6MHz晶振、LCD顯示.報(bào)

8、警裝置和- 4*4的盤一起構(gòu)成了時(shí)鐘電路的硬件。其中利用鍵盤（4*4）實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間電路的設(shè)置和校準(zhǔn)功能。z-x原理圖LCD顯示3 t 2J 4 JJ.-iS33RF3三.4.1麗芬疫升、,f=F-方案1設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)到用多塊LED數(shù)碼管顯示電路的問(wèn)題，其中有年、 月、日.時(shí)間幾個(gè)部分的需要數(shù)碼管顯示，另外加上驅(qū)動(dòng)電路。整個(gè) 電路如果用數(shù)碼管來(lái)做的話就非常的繁雜了。數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)顯示部分電路：由以上電雌們可以很臬益晶睛附譽(yù)懿路確是原理圖，還是在實(shí)際的PCB制作上都將有不少的問(wèn)題產(chǎn)生。為此，綜合制作和設(shè)計(jì)產(chǎn)品實(shí)用性兩方面的因素后，本電子溫度計(jì)臺(tái)歷的 顯示部分用1602的LCD來(lái)實(shí)現(xiàn)。方案21602液晶顯示是

9、16*2的顯示部分，其主要的參數(shù)如下：主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量；16X2個(gè)字符（STN型）模塊最佳工作電壓：5.0V工作電壓：4.8-5.2V字符尺寸：4,95X7,95(WXH)nn工作電流：2.0mA(5.0V)工作溫度：o-5or背光源顏色：黃綠存儲(chǔ)溫度：-20 70 c背光源電流；<150mA6.LCD1602部分參數(shù)表由上表采用1602可以對(duì)電路工作結(jié)果顯示，1602液晶顯示通過(guò) 軟件的設(shè)計(jì)可以分開(kāi)顯示時(shí)間（年、月、日、時(shí)鐘、鬧鐘、星期）和 溫度。并且還便于系統(tǒng)的功能擴(kuò)展，可以很方便的將計(jì)算器和游戲功 能實(shí)現(xiàn)。相比方案1 .而言，液晶顯示比數(shù)碼管顯示在本設(shè)計(jì)項(xiàng)目中的 優(yōu)勢(shì)就大很多

10、。并且電路在制作中布線和電路板格局上都就得到很大 程度上的優(yōu)化。此外電路原理簡(jiǎn)單，采用8155的PA 口線將時(shí)間等 信號(hào)經(jīng)BUS的傳輸?shù)桨寺贩聪蝌?qū)動(dòng)電路推動(dòng)后送于LCD1602中，以實(shí)現(xiàn)顯示功能。八路反向驅(qū)動(dòng)1602液晶顯示圖7.實(shí)現(xiàn)1602液晶顯示的框圖溫度部分:溫度是日常生產(chǎn)生活中一個(gè)比較重要的環(huán)境指標(biāo)，我們經(jīng)常需要對(duì)其進(jìn)行測(cè)量。傳統(tǒng)的溫度計(jì)主要是利用固體、液體的熱脹冷縮來(lái) 實(shí)現(xiàn)，常用的方案有:方案由于本設(shè)計(jì)是測(cè)溫電路，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感 溫效應(yīng)，在將隨破測(cè)溫度變化的電壓或電流采集過(guò)來(lái)，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn) 換后，就可以用單片機(jī)迸行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將破 測(cè)溫度顯示出

11、來(lái)，這種設(shè)計(jì)需要用到A/D轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較 麻煩。它們的精度是很難達(dá)到要求。并且這種溫度計(jì)還無(wú)法實(shí)現(xiàn)在深 遠(yuǎn)距離的測(cè)量。方案二進(jìn)而看的用溫度傳感器，在單片機(jī)電路設(shè)計(jì)中，大多都是使用 傳感器，所以這是非常容易想到的，所以可以采用一只溫度傳感器 DS 18B20即可實(shí)現(xiàn)溫度傳感功能。DS18B20是集溫度檢測(cè)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出為一身的傳感器芯片。 具有超小的體積，超低的硬件開(kāi)銷，抗干擾能力強(qiáng)，精度高等優(yōu)點(diǎn)。 為此DS18B20是用單片機(jī)技術(shù)進(jìn)行溫度相關(guān)的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中的優(yōu)秀的 傳感器?？梢院苋菀字苯幼x取破測(cè)溫度值，迸行轉(zhuǎn)換，就可以滿足設(shè) 計(jì)要求。DS18B20的主要特征：1.全數(shù)字化的溫度轉(zhuǎn)換及輸出

12、；3 .最高分辨率為12位，精度可達(dá)±0.5P ；4 .克檢測(cè)溫度范圍:-55X- +125X ；5 .內(nèi)置EEPROM ,有限溫報(bào)警功能；圖8.DS18B20與單片機(jī)的硬件連接基于DS18B20的如上優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合本設(shè)計(jì)中溫度部分要達(dá)到的設(shè) 計(jì)指標(biāo)，可以很容易看出，方案一中涉及的環(huán)節(jié)較多、且元件數(shù)量多、 電路復(fù)雜、且精度并不是很高、調(diào)試起來(lái)較敏容易受到環(huán)境的干擾）。 而方案二，電路比較簡(jiǎn)單，軟件設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單，可靠性高，故本設(shè) 計(jì)采甫方案二DS18B°可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時(shí)DS18B20的1腳接地，2腳作為信后線，3腳接電源。另一種是 寄生電源供電

13、方式，如圖4所示單片機(jī)端口接單線總線，為保證在 有效的DS18B20時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè)MOSFET管來(lái) 完成對(duì)總線的上拉。當(dāng)DS18B20處于與存儲(chǔ)器操作和溫度A/D轉(zhuǎn)換操作時(shí)，總線上 必須有強(qiáng)的上拉，上拉開(kāi)啟時(shí)間最大為10us。采用寄生電源供電方 式時(shí)VDD端接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài) 的。至于溫度部分的測(cè)量結(jié)果將通過(guò)1602液晶顯示電路來(lái)顯示出 來(lái)，且有效數(shù)字為小數(shù)點(diǎn)后的兩位，另外上下限溫度的設(shè)置還可以通 過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)溫度報(bào)警功能。盤部分電路：通過(guò)8155的PB 口線來(lái)實(shí)現(xiàn)：P0 - P3為行，P4 - P7構(gòu)成列,按鍵的去抖動(dòng)采用軟件

14、方式。在檢測(cè)到有鍵按下時(shí)，執(zhí)行10ms延時(shí) 子程序，再確認(rèn)該鍵是否仍保持閉合狀態(tài)。若仍然保持為閉合狀態(tài), 則確認(rèn)為該鍵閉合；若延時(shí)后，該鍵不處于閉合狀態(tài)，則按鍵抖動(dòng)處 理，認(rèn)為鍵沒(méi)有按下。通過(guò)軟件的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)電路的控制（校準(zhǔn)時(shí)間日期.鬧鐘的設(shè)定）, 另外擴(kuò)展簡(jiǎn)易計(jì)算器功能時(shí)?？梢詮膯纹瑱C(jī)芯片中的口線中設(shè)置一個(gè) 切換開(kāi)關(guān)。計(jì)算器功能：本設(shè)計(jì)的計(jì)算器電路以89S52型8位單片機(jī)作為數(shù)據(jù)處理的核 心，用8155并行擴(kuò)展口構(gòu)成顯示/鍵盤電路，系統(tǒng)的工作原理簡(jiǎn)單, 可靠性高，價(jià)格低廉。通過(guò)軟件設(shè)計(jì)，它具有完成整數(shù)加、減、乘、 除四則基本運(yùn)算的功能，可以作為簡(jiǎn)單的計(jì)算器使用。并且其中的硬件電路都是溫度計(jì)臺(tái)歷

15、電路中共享的部件。可以 通過(guò)軟件的設(shè)計(jì)和鍵盤電路的切換來(lái)實(shí)現(xiàn)，本部分的難點(diǎn)是在于軟件 部分的設(shè)計(jì)。硬件部分只需在89S52的口線中設(shè)置一切換電路 開(kāi)關(guān)控制口線接電平的高低來(lái)實(shí)現(xiàn)鍵盤功能的切換。系統(tǒng)總體的設(shè)計(jì)：該電子溫度計(jì)臺(tái)歷分可分為時(shí)間和溫度兩大模塊，采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法來(lái)設(shè)計(jì)，另外再加上電源和校時(shí)等幾大單元構(gòu)成。含充電電路的電源系統(tǒng)LCD 1602口ftATS9S528155K LCD驅(qū)動(dòng)溫度部分鬧鐘、報(bào)時(shí)、報(bào)警電路鍵盤圖L系統(tǒng)硬件原理框圖89S52單片機(jī)為電子溫度計(jì)臺(tái)歷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理核心單元，并通 過(guò)8155外圍接口擴(kuò)展芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)間和溫度兩大功能模塊，另外還擴(kuò) 展了簡(jiǎn)易計(jì)算器功能。時(shí)間模

16、塊采用89S52計(jì)時(shí)再經(jīng)8155擴(kuò)展傳輸至1602 ( LCD )顯 示結(jié)果，并通過(guò)鍵盤對(duì)時(shí)間的校準(zhǔn)和鬧鐘的設(shè)定。另外由單片機(jī)控制 鬧鐘和整點(diǎn)信號(hào)輸出并經(jīng)過(guò)報(bào)警電路實(shí)現(xiàn)鬧鐘和整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能。溫度模塊由89s52和傳感器DS 18B20完成溫度的檢;則和溫度信 號(hào)處理。處理結(jié)果再LCD1602顯示輸出，同時(shí)利用軟件設(shè)定上下限 溫度，由公用報(bào)警電路實(shí)現(xiàn)溫度報(bào)警功能。本系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、比較充分利用硬件資源。在能夠完成基 本功能的前提下，盡量節(jié)省元器件，顯示清晰，功能完成效率比較高 高，價(jià)格低廉，原理覆蓋也比較完善。電子溫度計(jì)臺(tái)歷的軟件設(shè)計(jì):時(shí)間部分的軟件設(shè)計(jì):采用模塊程序設(shè)計(jì)的思想編寫軟件，整個(gè)系

17、統(tǒng)的軟件由一個(gè)主程 序和多個(gè)子程序組成，每個(gè)子程序作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的模塊，實(shí)現(xiàn)一 個(gè)基本的功能，可以為多個(gè)程序共享。這樣，便于程序的編寫、調(diào)試, 也容易分工完成。體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)化編程的優(yōu)勢(shì)。其中電子溫度計(jì)臺(tái)歷系 統(tǒng)中的程序設(shè)計(jì)就是采用自頂向下的程序設(shè)計(jì)方法:圖9.總體程序流程圖定時(shí)中斷程序流程圖圖10.定時(shí)中斷程序流程圖調(diào)用功能流程圖:圖11 .調(diào)用功能流程圖溫度部分的軟件設(shè)計(jì):溫度部分系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，溫度轉(zhuǎn)換 命令子程序，計(jì)算溫度子程序，顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。主程序主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理DS18B20的測(cè)量的當(dāng)前溫度i,溫度測(cè)量每is進(jìn)行一次。這

18、樣可以在一秒之內(nèi)測(cè)溫度流程圖量一次被測(cè)溫度，其程序流程見(jiàn)圖所示：主程序流程圖讀出溫度子程序讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)，在讀出時(shí)需 送行CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫。其程序流程圖如下：溫度轉(zhuǎn)換流程圖溫度轉(zhuǎn)換命令子程序溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開(kāi)始命令，當(dāng)采用12位 分辨率的轉(zhuǎn)換時(shí)間約為750ms ,在本程序設(shè)計(jì)中采用1s顯示程序延時(shí)法等待轉(zhuǎn)換的完成。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖如上圖，圖9所示 計(jì)算溫度子程序計(jì)算溫度子程序?qū)AM中讀取值進(jìn)行BCD碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定，其程序流程圖如圖10所示。計(jì)算溫度流程圖顯示數(shù)據(jù)刷新流程圖顯示數(shù)據(jù)刷新子程

19、序顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對(duì)顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷 新操作，當(dāng)最高顯示位為0時(shí)將符號(hào)顯示位移入下一位。計(jì)算器軟件設(shè)計(jì):采用模塊程序設(shè)計(jì)的思想編寫軟件，整個(gè)系統(tǒng)的軟件由一個(gè)主程 序和多個(gè)子程序組成，每個(gè)子程序作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的模塊，實(shí)現(xiàn)一 個(gè)基本的功能，可以為多個(gè)程序共享。這樣，便于程序的編寫、調(diào)試, 也容易分工完成。體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)化編程的優(yōu)勢(shì)。數(shù)字鍵盤輸入系統(tǒng)的整個(gè)軟件由主程序和顯示子程序.鍵盤掃描 子程序、顯示移位子程序.BCD碼壓縮子程序.BCD碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn) 制數(shù)子程序.二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為壓縮型BCD碼子程序、壓縮型BCD 碼拆分子程序、加法運(yùn)算子程序、減法運(yùn)算子程序、乘法運(yùn)算子程序、 除法運(yùn)算子程序、延時(shí)子程序等多個(gè)子程序組成。程序流程電子溫度計(jì)臺(tái)歷系統(tǒng)所需元件列表:DS89S52鍵盤電容蜂鳴器8155電阻按鈕開(kāi)關(guān)78051602LCD變壓器