選修課終期報告

1、電子創(chuàng)新設(shè)計與實踐終期報告設(shè)計題目數(shù)字溫度計學(xué)號1101014122姓名周貴龍一、設(shè)計目的與內(nèi)容跟著科學(xué)技術(shù)的不停發(fā)展，溫度的檢測、控制應(yīng)用于很多行業(yè)，數(shù)字溫度計就是此中一例，它的反響速度快、操作簡單，對環(huán)境要求不高，所以獲得寬泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的溫度丈量大多使用熱敏電阻，但熱敏電阻的靠譜性差，丈量溫度正確率低，并且一定經(jīng)過特意的接口電路將模擬信號變換成數(shù)字信號才能由單片機(jī)進(jìn)行辦理。數(shù)字溫度計與傳統(tǒng)溫度計對比擁有構(gòu)造簡單、靠譜性高、成本低、丈量范圍廣、體積小、功耗低、顯示直觀等特色。該設(shè)計使用AT89C51，DS18B20以及通用液晶顯示屏1602LCD等。經(jīng)過本次設(shè)計能夠更為認(rèn)識數(shù)字溫度計工作原

2、理和熟習(xí)單片機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用，穩(wěn)固所學(xué)的知識。數(shù)字溫度計主要運(yùn)用在工業(yè)生產(chǎn)和實驗研究中，如電力、化工、機(jī)械制造、糧食儲存等領(lǐng)域。溫度是表征其對象和過程狀態(tài)的重要參數(shù)之一。比方：發(fā)電廠鍋爐溫度一定控制在必定的范圍以內(nèi)，很多化學(xué)反響一定在適合的溫度下才能進(jìn)行。沒有適合的溫度環(huán)境，很多電子設(shè)施就不可以正常工作。所以，溫度的丈量和控制是特別重要的。溫度丈量范圍為0119，精準(zhǔn)度0.1。能夠手動設(shè)置溫度上下限報警值，當(dāng)溫度高出所設(shè)報警值時將發(fā)出報警鳴喊聲，并顯示溫度值，該溫度計合用于人們的平時生活和工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。二、工作原理因為溫度計的應(yīng)用很廣，所以溫度計的設(shè)計也不完整同樣。從前一般采納熱電偶、玻璃液

3、體溫度計、雙金屬溫度計、壓力式溫度計、熱電阻和非接觸式溫度計等進(jìn)行溫度丈量。此中熱電偶的溫度丈量范圍較寬，它無需使用驅(qū)動電源即可直接產(chǎn)生電壓（溫差電勢）信號，該信號既可用直流丈量儀器（如電位差計、數(shù)字電壓表、毫伏計等）讀取，以經(jīng)過熱電偶溫度特征分度表查出對應(yīng)的溫度；也能夠用線性校訂電路將小信號電壓放大后，經(jīng)過顯示儀表的刻度讀數(shù)。在某些輸油、輸氣管道應(yīng)用中，常常要求對溫度進(jìn)行長時間監(jiān)測，且要求能夠快速正確地讀數(shù)。此時，上述各種溫度計則難以勝任。而假如將熱電偶產(chǎn)生的熱電動勢變換成數(shù)字信號后由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)辦理，并經(jīng)過液晶來顯示其溫度結(jié)果，這類方法反響快速，丈量精度高，功耗小，顯示直觀。所以，由熱電

4、偶、A/D變換電路、單片機(jī)和液晶模塊構(gòu)成的數(shù)字式低功耗高精度溫度計能夠取代各樣機(jī)械式溫度計來達(dá)成特別狀況下的溫度測控工作，且便于實現(xiàn)小型化設(shè)計。但在本設(shè)計中，數(shù)字溫度計應(yīng)用的對象是一般家庭里，主要包含以下幾部分：(1).取樣電路溫度傳感器就是能將溫度信號反應(yīng)到電信號上去，這個我們能夠用熱敏電阻及一些熱傳感器來實現(xiàn)，因為熱敏電阻的阻值與溫度不可線性關(guān)系，所以這里主假如用溫度傳感器將溫度信號線性地反應(yīng)到電壓上來實現(xiàn)溫度取樣，丈量溫度信號為模擬量。(2).放大電路放大電路能夠有三極管放大或是用集成運(yùn)算放大器放大，因為在這里放大器的功能是為了調(diào)理傳感器與A/D變換器的關(guān)系，故能夠用集成運(yùn)算放大器經(jīng)過負(fù)

5、反應(yīng)構(gòu)成隨意比率電路，依據(jù)芯片的參數(shù)需要而選擇適合的放大(3).驅(qū)動電路驅(qū)動電路是為了讓顯示器將A/D所變換的數(shù)據(jù)無誤地表現(xiàn)出來。這里主假如驅(qū)動LED顯示及保護(hù)LED的電路，要想讓LED正常工作，必要供給適合的電壓，保證電流不可以超出LED的最大電流，免得燒壞LED管。在這里主要包含一些三極管及電阻，配合驅(qū)動電路來制LED控顯示。(4).A/D變換及剖析A/D變換主要的任務(wù)是對模擬電信號進(jìn)行剖析，將其信號變換成數(shù)碼顯示出來，可能的話還能夠?qū)π盘栠M(jìn)行剖析預(yù)辦理。這里也主假如采用MC14433芯片，采納這個芯片能夠大大減少A/D變換及譯碼電路，因為它自己輸出就是BCD碼，并且是按十進(jìn)制位串行輸出的

6、，同時它還包含了時序電路即用來串行輸出用掃描顯示用的電路及超出適用范圍時發(fā)出提示信號，極大簡化了電路，進(jìn)而提升了電路的穩(wěn)固性及減少功耗。(5).顯示電路顯示電路能夠用各樣種類的七段LED顯示，出于對器件考慮，在這里僅用最常有的7段碼顯示即可。三、電路圖設(shè)計本設(shè)計主要構(gòu)成部分應(yīng)當(dāng)是由模擬傳感器、線性放大電路、A/D變換剖析、驅(qū)動電路及顯示五部分構(gòu)成。下邊主要詳盡介紹各個電路的詳細(xì)功能。1.取樣電路設(shè)計。NationalSemiconductor企業(yè)的LM35A溫度傳感器集成芯片，它能將溫度與電流形成線性關(guān)系，以電壓的形式輸入A/D變換器進(jìn)行變換與剖析。變換公式如式(1)，0時輸出為0V，每高升1

7、，輸出電壓增添10mV。LM35有多種不一樣封裝型式。在常溫下，LM35不需要額外的校準(zhǔn)辦理即可達(dá)到C、CC41的正確率。其電源供給模式有單電源與正、負(fù)雙電源兩種，正、負(fù)雙電源的供電模式可供給負(fù)溫度的量測；兩種接法的靜默電流-溫度關(guān)系，單電源模式在25下靜默電流約50A，特別省電。Vout_lm35（T）=10mV/CTC(1)2.信號放大電路這里的放大電路采納的中LM307N集成運(yùn)算放大器，依據(jù)A/D變換的需要而設(shè)計，R4與R6同樣，進(jìn)而構(gòu)成兩倍放大電路。3.譯碼驅(qū)動電路為了讓LED正常工作，設(shè)計了這個譯碼驅(qū)動電路，這里采納的是74LS48芯片。4.A/D變換電路在這部分電路里面，主要就是用

8、MC14433集成A/D變換器，這與其強(qiáng)盛的功能是離不開的。如圖4中R1、R1/C1、C01、C02、CLKI、CLKO分別為構(gòu)成積分器、自動調(diào)零賠償電路及改變電路時鐘頻次電路。這里用的是常用的參數(shù)，時鐘頻次是66KHz，UI,UAG則為輸入信號的兩極，UR為參照電壓，即變換最大電壓，能過對UAG與UR的調(diào)理，能夠?qū)鞲衅鬏敵龅碾妷盒盘栒_地從零開始線性增添，這也是本電路設(shè)計的核心部分，經(jīng)過這個設(shè)置，還能夠擴(kuò)大數(shù)字溫度計的合用范圍，對顯示部分電路稍作改正就能夠?qū)﹂_爾文溫度直接顯示，不過精度有改變了。D1穩(wěn)壓管是為保證輸入的電壓不超出A/D變換器的變換范圍。此外，芯片工作采納的是雙電壓工作的。5

9、.顯示電路顯示電路主假如由三個LED七段顯示器，從左到右分別為十位、個位及小數(shù)位。1U71U81U9aaa222bababa333cccfbfbfb444ddd5g5g5geeceeceec666fff7d7d7dgdpgdpgdp888dpdpdpGNDGNDGND999選通控制Q6Q7Q8R222整體電路圖+5VVCCC1R1470KC20.1uF0.1uF45678R9U10300k+5VR7VCC100R4R6100k100k04D1Q51Vs2U6As1R8VR53OUTPUT2D80.6k2kNGR31LM3551k11-VCCii12CRC0/03iCCRCLKIUi1CLKOU

10、agOR9DUQ014EOCQ1Q22MC14433Q3UrUss4321eUddSSSSeDDDDU67892111111011U7U8U9154BI/RBOa131a1a1a512222RBIbbababa311333VCCLTccfbcfbcfb71044423Adddd201U1195g5g5gBeeeceeceec212156f6f6fCf226147d7d7dD74LS48gdpgdpgdp13g888dpGNDdpGNDdpGND24+5VVCC999Q9D2-5V-VCCQ6Q7Q8-5V溫度過高指示Q10D3R10R2溫度過低指示2222Q11四、程序設(shè)計整個系統(tǒng)的功能是由硬

11、件電路配合軟件來實現(xiàn)的，當(dāng)硬件基本定型后，軟件的功能也就基本定下來了。從軟件的功能不一樣可分為兩大類：一是監(jiān)控軟件（主程序），它是整個控制系統(tǒng)的核心，特意用來協(xié)調(diào)各履行模塊和操作者的關(guān)系。二是履行軟件（子程序），它是用來達(dá)成各樣實質(zhì)性的功能如丈量、計算、顯示、通信等。每一個履行軟件也就是一個小的功能履行模塊。這里將各履行模塊一一列出，并為每一個履行模塊進(jìn)行功能定義和接口定義。各履行模塊規(guī)劃好后，就能夠規(guī)劃監(jiān)控程序了。第一要依據(jù)系統(tǒng)的整體功能選擇一種最適合的監(jiān)控程序構(gòu)造，而后依據(jù)及時性的要求，合理地安排監(jiān)控軟件和各履行模塊之間地調(diào)動關(guān)系。主程序流程見圖開始MCU初始化DS18B20初始化大于某一

12、值小于某一值判斷溫度能否在設(shè)定范圍內(nèi)黃燈亮燈滅綠燈亮顯示溫度結(jié)束2DS18B20初始化18B20初始化流程圖見圖5-2。開始C51存放器初始化N18B20存在？Y溫度變換命令讀取溫度溫度數(shù)據(jù)辦理溫度顯示N溫度比較高出范圍？Y報警#include#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintuchari;sbitlcdrs=P30;sbitlcdrw=P31;sbitlcden=P32;sbitd1=P10;sbitd2=P11;ucharcodet0=thetemperature;ucharcodet1=is;ucharcodewendu=0123

13、456789;/利用一個溫度表解決溫度顯示亂碼sbitDQ=P37;/定義ds18B20總線IO/液晶顯示模塊voiddelay(uintz)uintx,y;for(x=100;x1;x-)for(y=z;y1;y-);voidwrite_com(ucharcom)lcdrs=0;P2=com;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;voidwrite_date(uchardate)lcdrs=1;P2=date;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;voidinit_lcd()lcden=0;lcdrw=0;write_com(0 x

14、38);write_com(0 x01);write_com(0 x0c);write_com(0 x06);write_com(0 x80);for(i=0;i16;i+)write_date(t0i);delay(0);write_com(0 x80+0 x40);for(i=0;i0;i-)DQ=0;/給脈沖信號dat=1;DQ=1;/給脈沖信號if(DQ)dat|=0 x80;tmpDelay(4);return(dat);voidWriteOneChar(unsignedchardat)/寫一個字節(jié)unsignedchari=0;for(i=8;i0;i-)DQ=0;DQ=dat&0

15、 x01;tmpDelay(5);DQ=1;dat=1;unsignedintReadtemp()/讀取溫度unsignedchara=0;unsignedcharb=0;unsignedintt=0;floattt=0;Init_DS18B20();WriteOneChar(0 xCC);/跳過讀序號列號的操作WriteOneChar(0 x44);/啟動溫度變換Init_DS18B20();WriteOneChar(0 xCC);/跳過讀序號列號的操作WriteOneChar(0 xBE);/讀取溫度存放器a=ReadOneChar();/連續(xù)讀兩個字節(jié)數(shù)據(jù)b=ReadOneChar();

16、/讀低8位/讀高8位t=b;t37)d1=0;d2=1;delay(500);if(num110)d1=1;d2=0;delay(500);elsed1=1;d2=1;shi=num/100;ge=num/10%10;xiaoshu=num%10;write_com(0 x80+0 x40+5);write_date(wendushi);write_com(0 x80+0 x40+6);write_date(wenduge);write_com(0 x80+0 x40+7);write_date(0 x2e);write_com(0 x80+0 x40+8);write_date(wenduxiaoshu);voidmain()init_lcd();while(1)display();delay(10);五仿真電路圖V15VV25VR280.6KR3100KU1A312LM324MR6V31K_LIN50%1VKey=AR510.0KGNDR1