基于單片機的熱敏電阻測溫系統(tǒng)設(shè)計(共15頁)

1、吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院電氣信息工程系課程設(shè)計（論文）吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院電氣信息工程系課程設(shè)計 共 PAGEREF _Toc356645441 h II 頁，第 PAGE II 頁 目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc393306778 摘 要 PAGEREF _Toc393306778 h I HYPERLINK l _Toc393306779 ABSTRACT PAGEREF _Toc393306779 h II HYPERLINK l _Toc393306780 第1章 緒論(xln) PAGEREF _Toc393306780 h 1 HYPERLIN

2、K l _Toc393306781 1. 設(shè)計(shj)目的 PAGEREF _Toc393306781 h 1 HYPERLINK l _Toc393306782 1.2 設(shè)計(shj)要求 PAGEREF _Toc393306782 h 1 HYPERLINK l _Toc393306783 1.3 設(shè)計內(nèi)容 PAGEREF _Toc393306783 h 1 HYPERLINK l _Toc393306784 第2章 硬件概述 PAGEREF _Toc393306784 h 2 HYPERLINK l _Toc393306785 2.1 STC15W202S介紹 PAGEREF _Toc

3、393306785 h 2 HYPERLINK l _Toc393306786 2.2 LED數(shù)碼管簡介 PAGEREF _Toc393306786 h 3 HYPERLINK l _Toc393306787 2.3 熱敏電阻簡介5 HYPERLINK l _Toc393306788 第3章 程序設(shè)計介紹 PAGEREF _Toc393306788 h 6 HYPERLINK l _Toc393306789 3.1 整體流程 PAGEREF _Toc393306789 h 6 HYPERLINK l _Toc393306790 3.2 轉(zhuǎn)化流程 PAGEREF _Toc393306790 h

4、6 HYPERLINK l _Toc393306791 3.3 LED顯示器流程設(shè)計 PAGEREF _Toc393306791 h 7 HYPERLINK l _Toc393306792 第四章、實際電路焊接9 HYPERLINK l _Toc393306793 4.1 焊接和調(diào)試電路的方法和技巧9 HYPERLINK l _Toc393306794 4.2、實物焊接10 HYPERLINK l _Toc393306795 第五章 總結(jié) PAGEREF _Toc393306795 h 11 HYPERLINK l _Toc393306796 致謝 PAGEREF _Toc393306796

5、h 12 HYPERLINK l _Toc393306797 參考文獻 PAGEREF _Toc393306797 h 13 第 PAGE II頁 共 PAGEREF _Toc356645441 h II頁 第 PAGE III 頁 共 PAGEREF _Toc356645441 h II頁摘 要現(xiàn)代人類生活(shnghu)中所用的幾乎每件有電子器件的產(chǎn)品中都會集成有單片機的參與(cny)。手機(shu j)、電話、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標等電子產(chǎn)品中都含有單片機。 汽車上一般配備40多片單片機，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百片單片機在同時工作！單片機的數(shù)量遠遠超過PC

6、機和其他計算機的總和。單片機是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的微型計算機系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。我們這次設(shè)計是采用STC15W202S芯片，通過軟件編程對熱敏電阻計算進而得到測溫的效果。，關(guān)鍵字： 單片機、集成電路芯片、微型計算機系統(tǒng)、STC15W202SABSTRACTModern human life used in almost every pi

7、ece of be integrated single chip in all electronics products. Mobile phone, telephone, calculator, household appliances, electronic toys, palmtop computer and mouse and other electronic products all contain the single chip microcomputer. General car with more than 40 single chip, complex industrial

8、control systems may have even hundreds of single chip in the work at the same time! The sum of SCM far exceeds the number of PC and other computer.Single chip is an integrated circuit chip, is the use of large scale integrated circuit technology has the ability to handle data central processor CPU R

9、AM random access memory, read-only memory ROM, a variety of I/O port and interrupt system, timer / counter and other functions (which may also include a display drive circuit, pulse width modulation circuit, analog multiplexer, A/D converter integrated circuit) to a small but perfect microcomputer s

10、ystem on one piece of silicon, is widely used in the field of industrial control. This design is the use of STC15W202S chip, through software programming of the thermistor calculation and temperature effect.Keywords: single chip, integrated circuit chip, computer system, STC15W202S 第 PAGE 12頁 共13頁 第

11、 PAGE 16頁 共13頁第1章 緒論(xln)1. 設(shè)計(shj)目的(md)單片機是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的各種部件集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的微型計算機系統(tǒng)。我們本次設(shè)計是通過對最小系統(tǒng)單片機的設(shè)計對單片機系統(tǒng)進行初步的理解和學(xué)習(xí)，為我們?nèi)蘸蟮膶W(xué)習(xí)進行鋪墊。1.2 設(shè)計要求1、能夠按照要求獨立完成課程設(shè)計部分；2、學(xué)會查閱技術(shù)手冊和文獻資料；3、進一步熟悉常用集成電路的設(shè)計方法；4、填寫設(shè)計任務(wù)書，撰寫課程設(shè)計論文。1.3 設(shè)計內(nèi)容1、通過設(shè)計單片機測溫系統(tǒng)，熟悉單片機并行I/O端口的運用方法。2、通過單片機實現(xiàn)軟件邏輯控制。 3、進行-

12、25度 +80度的數(shù)字溫度計測量。4、采用數(shù)碼管顯示測量數(shù)據(jù)，其他功能自由發(fā)揮。5、提高查表指令循環(huán)程序的運用于調(diào)試能力。6、學(xué)習(xí)繪制流程圖，掌握編程方法。第2章 硬件設(shè)計2.1 STC15W202S介紹(jisho) STC15W202S是一種帶4K字節(jié)(z ji)FLASH存儲器的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。STC15W202S是一種帶2K字節(jié)(z ji)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃速存儲

13、器組合在單個芯片中，ATMEL的STC15W202S是一種高效微控制器。STC15W202S單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。圖2-1 芯片引腳圖STC15W202S 提供以下標準功能：4k 字節(jié)Flash 閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32 個I/O 口線，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它

14、所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。圖2-2 電路圖2.2 LED數(shù)碼管簡介(jin ji)LED數(shù)碼管由多個(du )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，只需引出它們的各個筆劃，公共電極。數(shù)碼管實際上是由七個發(fā)光管組成8字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點就是8個。這些段分別(fnbi)由字母a,b,c,d,e,f,g,dp來表示。圖2-3 LED數(shù)碼管當數(shù)碼管特定的段加上電壓后，這些特定的段就會發(fā)亮，以形成我們眼睛看到的字樣了。如：顯示一個“2”字，那么應(yīng)當是a亮b亮g亮e亮d亮f不亮c不亮dp不亮。LED數(shù)碼管有一般亮和超亮等不同之分，也有0.5寸、1寸等不同的尺寸。小尺寸數(shù)碼

15、管的顯示筆畫常用一個發(fā)光二極管組成，而大尺寸的數(shù)碼管由二個或多個發(fā)光二極管組成，一般情況下，單個發(fā)光二極管的管壓降為1.8V左右，電流不超過30mA。發(fā)光二極管的陽極連接到一起連接到電源正極的稱為共陽數(shù)碼管，發(fā)光二極管的陰極連接到一起連接到電源負極的稱為共陰數(shù)碼管。常用LED數(shù)碼管顯示的數(shù)字和字符是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。圖2-4 LED數(shù)碼管可放在PCB電路板上按紅綠蘭順序呈直線排列，以專用驅(qū)動芯片控制(kngzh)，構(gòu)成變化無窮的色彩和圖形。外殼采用阻燃PC塑料制作，強度高，抗沖擊，抗老化，防紫外線，防塵，防潮。LED護欄管具有功耗小，無熱量，耐沖擊

16、，長壽命等優(yōu)點，配合控制器，即可實現(xiàn)流水，漸變，跳變，追逐等效果。如果應(yīng)用于大面積工程中，連接電腦同步控制器，還可顯示圖案，動畫視頻等效LED數(shù)碼全彩燈管可以組成一個模擬LED顯示屏，模擬顯示屏可以提供各種全彩效果及動態(tài)顯示圖像字符，可以采用脫機控制或計算機連接實行同步控制；可以顯示各式各樣的全彩動態(tài)效果。圖2-5 LED數(shù)碼管電路圖2.3 熱敏電阻(r mn din z)簡介(jin ji)熱敏電阻器是敏感元件的一類，按照溫度系數(shù)不同分為正溫度系數(shù)熱敏電阻器（PTC）和負溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC）。熱敏電阻器的典型特點是對溫度敏感，不同的溫度下表現(xiàn)出不同的電阻值。正溫度系數(shù)熱敏電阻器（PT

17、C）在溫度越高時電阻值越大，負溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC）在溫度越高時電阻值越低，它們同屬于半導(dǎo)體器件。熱敏電阻是開發(fā)早、種類多、發(fā)展較成熟的敏感元器件熱敏電阻由半導(dǎo)體陶瓷材料組成， 熱敏電阻是用半導(dǎo)體材料，大多為負溫度系數(shù)，即阻值隨溫度增加而降低。圖2-6 熱敏電阻(r mn din z)溫度變化會造成(zo chn)大的阻值改變，因此它是最靈敏的溫度傳感器。但熱敏電阻的線性度極差，并且與生產(chǎn)工藝有很大關(guān)系。制造商給不出標準化的熱敏電阻曲線。熱敏電阻體積非常小，對溫度變化的響應(yīng)也快。但熱敏電阻需要使用電流源，小尺寸也使它對自熱誤差極為敏感。利用的原理是溫度引起(ynq)電阻變化若電子和空穴的

18、濃度分別為n、p，遷移率分別為n、p，則半導(dǎo)體的電導(dǎo)為：=q（nn+pp）因為n、p、n、p都是依賴溫度T的函數(shù)，所以電導(dǎo)是溫度的函數(shù)，因此可由測量電導(dǎo)而推算出溫度的高低，并能做出電阻-溫度特性曲線。這就是半導(dǎo)體熱敏電阻的工作原理熱敏電阻包括正溫度系數(shù)（PTC）和負溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻，以及臨界溫度熱敏電阻（CTR）。第3章 程序設(shè)計介紹3.1 整體流程我們的流程是這樣，先通過熱敏電阻測量溫度，把電信號傳入轉(zhuǎn)化器，從轉(zhuǎn)化器將電信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號傳入到單片機中，然后單片機進行數(shù)據(jù)的處理，輸出信號給LED顯示器，LED顯示器進行進制轉(zhuǎn)化，最后將所得數(shù)字顯示在顯示器上，流程圖如圖3-1所示圖3

19、-1 整體(zhngt)流程圖其中(qzhng)程序(chngx)主要是由主程序和子程序兩部分構(gòu)成。主程序主要實現(xiàn)系統(tǒng)的初始化，溫度信號采集。 系統(tǒng)的初始化包括寄存器的初始化（控制寄存器、堆棧、中斷寄存器等），LED顯示的初始化，輸出端口的初始化，采集、累計數(shù)據(jù)的初始化。 在過程最開始的溫度信號采集由熱敏電阻測溫系統(tǒng)采集，并進行轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號傳入到單片機中。3.2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化 在設(shè)計過程中轉(zhuǎn)化是一個非常重要過程，是將外部的我們測定的信號轉(zhuǎn)化成可以被單片機識別的數(shù)字信號。在轉(zhuǎn)化過程中，需要一個判斷機制，判斷測定信號是否被轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，這樣也可以方便排查錯誤。轉(zhuǎn)化過程的流程圖如圖3-2所示。

20、圖3-2數(shù)模轉(zhuǎn)化流程圖3.3 LED顯示器流程(lichng)設(shè)計由前面(qin mian)知道LED數(shù)碼管由多個發(fā)光二極管封裝在一起(yq)組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成。在工作過程中單片機接收轉(zhuǎn)化器傳入的數(shù)字信號，顯示器應(yīng)該已經(jīng)完成初始化的過程，等待由單片機傳來的數(shù)據(jù)。圖3-3 LED顯示流程圖如圖3-3所示，在顯示的過程中也是有判斷過程，判斷是否完成進制的轉(zhuǎn)化，最后輸出特定電壓使LED顯現(xiàn)出我們需要測量的數(shù)據(jù)。第四章、實際電路(dinl)焊接4.1 焊接和調(diào)試電路(dinl)的方法和技巧 1.焊接電路分每個模塊進行(jnxng)焊接；每焊完一個模塊進行檢查調(diào)試； 2.焊接電路

21、的時候，注意電路焊接沒有虛焊，用萬用表端接測試應(yīng)該焊接在一起的線路有沒有接在一起； 3.全部的電路模塊焊接好后，檢查所有的電源線和底線有沒有全部接到一起，還是用萬用表進行測試，方法和檢查是否有虛焊一樣； 4.進行電路的調(diào)試，檢查是否可以正常工作，如果說可以一次性的成功出結(jié)果，那就最好，如果說是問題那就要調(diào)試檢查；5.檢查電路的邏輯原理圖是否有問題，檢查元器件是否都是完好，檢查是否焊接的時候是按照原理圖焊接，是否有焊錯的地方在這些檢查過程當中，用示波器結(jié)合萬用表測試各個節(jié)點的電平與觀察示波器的波形是否是理論應(yīng)該顯示的波形。通過這次的實驗，我從中了解了數(shù)字鐘和貫通了書上的知識，同時也了解到了自己對

22、理論和實際應(yīng)用的統(tǒng)一和對器件在實際中的使用還有很大的不足，不能在使用器件時選擇合適的參數(shù)的器件，不能根據(jù)器件的編號知道器件的基本功能。在這方面需要很大的提高。在做的過程中也提升了我的動手能力，實踐能力得到了一定的鍛煉，加深了對數(shù)字電路設(shè)計方面(fngmin)的興趣。從開始的朦朧到后面得到的結(jié)果。通過這次的學(xué)習(xí)，使我們專業(yè)的學(xué)生具有運用所學(xué)的理論知識來分析問題和解決問題的能力，全面、系統(tǒng)地鞏固和提高在校期間所學(xué)到的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識。通過對多種環(huán)節(jié)、多種內(nèi)容的操作和訓(xùn)練，讓我們的動手操作技能得到了鞏固。在實踐能力上有了一定的提高。此外，在設(shè)計期間我學(xué)會了如何把所學(xué)的知識應(yīng)用實踐中，讓實踐和理論相

23、結(jié)合，真正做到學(xué)以致用。再次實驗對于我以后學(xué)習(xí)、找工作真是受益匪淺。相信這些寶貴的經(jīng)驗會成為我今后成功的重要(zhngyo)的基石。在經(jīng)過兩年的學(xué)習(xí)對專業(yè)知識和理解。我增強感性認識(gnxng rn shi)，并從中進一步了解、鞏固與深化已經(jīng)學(xué)習(xí)過的知識，了解運作方式，將我們所學(xué)到的專業(yè)知識和具有實踐相結(jié)合，以提高我們的專業(yè)素質(zhì)和能力。4.2、實物焊接圖4-1 設(shè)計作品正面圖4-2 設(shè)計作品背面第五章 總結(jié)(zngji) 通過理論與實踐的結(jié)合，進一步深入的體會到一種學(xué)習(xí)的方法，特別是對與電子設(shè)計方面。首先要明確總體的設(shè)計方案與方法；其次(qc)是對各個部分進行設(shè)計與改進；最后將各個部分整合在一起進行比較、觀察。通過這次的學(xué)習(xí)，使我們在專業(yè)的學(xué)習(xí)上具有了一定運用所學(xué)理論知識來分析問題和解決問題的能力。全面、系統(tǒng)地鞏固和提高在校期間所學(xué)到的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識。