一種熱敏電阻式傳感器的應用設計

1、課程設計任務書20122013學年第二學期專業(yè)： 電子信息工程 學號： XXXXX 姓名： XXXX 課程設計名稱： 單片機原理及應用課程設計 設計題目： 一種熱敏電阻式傳感器的應用設計 完成期限：自 2013 年 6 月3 日至 2013 年 6 月 17 日共 2 周設計依據、要求及主要內容：1、 課題意義 本課題利用電子技術設計出一個室內保持恒溫檢測系統(tǒng)是個具有多個接口通道的多通道數據采集及檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)可安裝連接多個探測端。監(jiān)測不同地點的溫度值時，裝配相應數量的探測器。每個探測通道的工作原理及電子線路都相同。 為對室內保持恒溫進行監(jiān)測，防止室內溫度變化超出規(guī)定范圍，需設計一套室內保持

2、恒溫檢測系統(tǒng)。熱敏電阻式傳感器電路是其中重要環(huán)節(jié)之一。熱敏電阻式傳感器先將探測溫度信號送至電橋電路，用模擬電子電路將橋路輸出電壓信號放大，在51系列單片機的指令下進行A/D轉換，并移位寄存，再經驅動器數碼管顯示。亦可加入報警裝置。也可用USB接口所具有的各種優(yōu)越性，將數據傳輸中得到上位機。 目前市場上普遍存在的溫度檢測儀器大都是單點測量而且溫度信息傳遞不及時精度達不到要求，不利于控制者根據溫度變化及時做出決定。為此本設計開發(fā)了一種能夠同時測量多點，并實時性高、精度高、通過顯示器顯示溫度信息，并能進行溫度超限報警的測控產品。 二、課題實現方法 本課題利用電子技術設計它是將被測室內溫度用數碼顯示電

3、路進行定量顯示的測溫系統(tǒng)。熱敏電阻式傳感器、橋式電路、51單片機、A/D轉換器、時基門電路、計數及數碼顯示電路等組成。通過本課題練習，學生對綜合知識應用能力、設計能力將有較大提高，對今后從事電子產品的研制、生產、經營維修等打下基礎。學生可以先查閱相關資料（網上查找或參考相關書籍手冊），明確課題的方向和目的，然后學習完成課題所需的理論知識，了解數字轉速表的工作原理；在理解的基礎上確定設計電路方案，設計電路，畫出原理圖及PCB印制版圖，最后提交課程設計說明書一份。 三、設計內容 1設計一個具有隨溫度變化的熱敏電阻式傳感器裝置，當室內被測溫度發(fā)生變化時，使前置極的橋式電路失去平衡，則輸出一個隨溫度變

4、化的模擬電壓。經A/D成數字被送至寄存器或被顯示電路顯示。當超出預警值時，也可報警。 2設計要求畫出電路原理圖（或仿真電路圖）；元器件及參數選擇；電路仿真與調試；PCB文件生成與打印輸出。 3制作要求自行裝配和調試，并能發(fā)現問題和解決問題。 4編寫設計報告，寫出設計與制作的全過程，附上有關資料和圖紙，有心得體會。 四、設計要求 1、設計熱敏電阻式傳感器裝置； 2、設計橋式電路和模擬放大電路； 3、設計A/D轉換電路和51單片機電路； 4、設計一個報警電路電路； 5、 設計一個三位十進制計數及LED顯示組件電路。 五、參考文獻 1 賈秀美.數字電路實踐技術（第一版）.中國科學技術出版社，2000

5、. 2 王毓銀.脈沖與數字電路（第三版）.高等教育出版社，1999. 3 路勇.電子電路實踐及仿真（第一版）.清華大學出版社，2004. 4 岳怡.數字電路與數字電子技術（第一版）.西北工業(yè)大學出版社，2001. 5 劉常澍.數字邏輯電路（第一版）.國防工業(yè)出版社，2002. 6 蕭寶瑾.protel 99 SE操作指導與電路設計實例（第一版）.太原理工大學，2004. 7 趙學良，張國華.電源電路M.北京:電子工業(yè)出版社,1995. 8 張義申，陸坤等.電子設計技術M.西安: 西安電子科技大學出版.1996. 9劉君華，智能傳感器系統(tǒng).西安：西安電子科技大學出版.2000. 10紀樹賡，自動

6、顯示技術與儀表.3板.北京：機械工業(yè)出版社，1996. 指導教師（簽字）： 教研室主任（簽字）： 批準日期： 年 月 日一種熱敏電阻式傳感器的應用設計摘要本設計基于單片機STC89C52的數字式室內溫度控制系統(tǒng)設計，控制程序主要包括主程序、讀出溫度子程序、按鍵子程序、控制風機子程序等。通過按鈕在實測溫度和預設溫度之間相互顯示，當實測溫度達到預設溫度上限時報警，同時啟動風機。關鍵詞：單片機STC89C52，熱敏傳感器DS18B20，室內溫度監(jiān)控，數碼管 目錄1 、設計任務分析.32、 室內溫度報警控制系統(tǒng)設計.32.1 硬件設計.3 2.1.1單片機及其外圍電路設計.4 2.1.2 LED數碼管

7、顯示.5 2.1.3 按鍵設計.6 2.1.4 DS18B20溫度傳感器設計.7 2.1.5 繼電器風機控制設計.7 2.1.6 報警裝置.72.2軟件設計. .8 2.2.1 LED數碼管顯示. .8 2.2.2 按鍵設計程序.9 2.2.3 DS18B20程序.10 2.2.4 繼電器及風機控制.11 2.2.5 蜂鳴器程序設計.122.3 系統(tǒng)調試.12總結.13致謝.14參考文獻.15室內溫度報警控制系統(tǒng)設計1 設計任務分析分析本設計的要求：這里需要做到有以下幾個模塊：CPU、溫度測量溫度、鍵盤模塊、溫度顯示模塊、報警模塊等六個模塊。其系統(tǒng)結構框圖如圖1所示：圖1 系統(tǒng)結構方框圖CPU

8、：這里CPU的選擇是很多的，可以使用51系列、PIC、DSP甚至ARM等，考慮到使用的簡單以及能夠就地取材，所以選擇手里有的STC89C52這款51系列的單片機1。溫度測量溫度：這里使用溫度傳感器測量溫度，需要將測量的溫度送給CPU，考慮到與上面所選的的那片機兼容的單片機，這里使用大家比較熟悉的而且用的比較多的DS18B202。鍵盤模塊：按鈕設計用來調節(jié)預設溫度，有調節(jié)加溫，調節(jié)減溫，同時還要考慮的，預設溫度與實際溫度之間還有有個切換。溫度顯示模塊：CPU計算出來的溫度值需要將其顯示出來才能更加明顯的熟悉實際溫度和預設的溫度，這里可以采用12864或1206的LCD液晶屏，也可以采用數碼管顯示

9、。報警裝置：溫度達到上限時就報警，采用可以發(fā)出聲音的裝置就行了，考慮到能夠與單片機兼容，所以就用簡單的蜂鳴器就夠用了。風機：風機用來控制溫度，若溫度高了，就打開風機，如果溫度低了，就關閉風機。2 室內溫度報警控制系統(tǒng)設計單片機接收溫度傳感器接收到的數據，單片機處理好數據之后就送給顯示端，如果實際溫度與預設溫度之間的比較，通過比較值來控制風機的運作。2.1硬件設計首先，考慮到實驗的方便，這里使用的單片機實驗板，其硬件已經固定了，這里用的就是這個實驗板上所有已有的固定接線了的硬件部分，而且實驗板上的某些部分可以不用了。硬件由四部分組成，有單片機及其外圍電路、LED數碼管顯示部分、鍵盤部分以及溫度傳

10、感器部分。單片機及其外圍電路由11.0592MHZ晶振加上兩個30pf的瓷片電容接地；單片機的復位端經電阻下拉接地，然后按鈕和電解電容并聯接電源；同時P0口接10K排阻上拉。LED顯示模塊這里可以選擇1602或12864的液晶顯示屏，同時也可以選擇使用數碼管，考慮到自己操作的方便所以這里選擇用數碼管來顯示。按鍵設計模塊，考慮到實驗板上有四個按鈕，分別接單片機P32、P33、P34、P35端口，而且這里的P33已經同DS18B20的數據DQ端連接上了，所以這里只用剩余的三個按鈕。溫度傳感器設計模塊，考慮到DS18B20的構造簡單，用法靈活，所以使用它來測量溫度。其接線簡單，使用方便。報警裝置使用

11、一個能發(fā)出聲音的簡單元件就行了?？紤]到直接能夠與所選用的單片機能夠兼容，所以選用直流5V的蜂鳴器。2.1.1單片機及其外圍電路設計單片機及其外圍電路設計硬件電路圖如圖2所示：圖2 單片機及其外圍電路圖2中單片機所用的晶振為11.0592MHZ，所用的單片機就是實驗板上的單片機，其中單片機的P0口接10K的上拉電阻3。2.1.2 LED數碼管顯示這里我們用的是數碼管顯示溫度，硬件設計LED控制電路如圖3所示：圖3 LED控制電路LED顯示電路如圖4所示：圖4 LED顯示電路通過單片機P26引腳控制一個三極管來控制五個數碼管的顯示，同時每個數碼管都是分別由單片機的P20、P21、P22、P23、P

12、24引腳控制，同時數碼管的八個腳分別接P0對應的八個腳4。2.1.3 鍵盤模塊實驗板上有四個按鈕，其設計電路圖如圖5：圖5 按鍵設計因為P33這個引腳已經用在溫度傳感器上了，所以這里只用到了K1、K3、K4這三個按鈕，K1用來在環(huán)境溫度顯示和預設溫度顯示之間的切換，K3用來增加預設溫度，K4用來減小預設溫度?？紤]到硬件消抖的復雜，這里就沒有用到硬件消除抖動，所以后面軟件部分用軟件消抖5。2.1.4 DS18B20溫度傳感器設計DS18B20共有三個引腳，分別是VCC、DQ、GND，兩個電源引腳和數據端6，溫度傳感器DS18B20的硬件接線圖如圖6所示：圖6 DS18B20傳感器電路硬件電路2.

13、1.5 繼電器風機控制設計通過單片機控制繼電器的通斷達到控制風機的運作，繼電器控制硬件接線圖如圖7所示7：圖7 繼電器風機控制硬件接線圖2.1.6 報警裝置通過單片機P37控制三極管控制蜂鳴器，報警裝置硬件接線圖如圖8所示：圖8 報警裝置硬件接線圖2.2 軟件設計2.2.1 LED數碼管顯示實驗板上共有五個數碼管，這里使用實驗板上的后四個數碼管，前三個顯示溫度值(其中個位顯示帶小數點)，最后一個數碼管顯示溫度符號“”8。LED顯示程序流程圖如圖9所示：圖9 LED顯示流程圖2.2.2 按鍵設計程序三個按鍵，一個功能按鍵，一個增溫按鍵，一個減溫按鍵，功能按鈕選擇是顯示預測溫度還是預設溫度。按鍵設

14、計程序流程圖如圖10：圖10 按鍵設計程序流程圖因前面沒有使用硬件電路進行按鈕防抖動，所以這里使用軟件消抖，消抖流程圖如圖11所示9：圖11 按鈕消抖程序流程圖2.2.3 DS18B20程序DS18B20程序流程圖如圖12所示：圖12 DS18B20程序流程圖2.2.4 繼電器及風機控制風機控制路程圖如圖13所示：圖13 風機控制路程圖2.2.5 蜂鳴器程序設計當實際溫度達到預設溫度的上限的時候就報警，其報警流程圖如圖14：圖14 報警流程圖2.3 系統(tǒng)調試硬件這里所用的是單片機實驗板，接上電源線然后接上串口線，上電后燒寫一個.HEX文件進入單片機，測試單片機能否燒寫正常。接上DS18B20，

15、然后燒入寫好的程序，如果能夠達到如下的結果10：燒寫程序之后就顯示當前環(huán)境下的溫度，通過按鈕K1，調節(jié)預設溫度與環(huán)境溫度顯示之間的調換，此按鈕可以在實測溫度與預設溫度之間的調換。顯示實測溫度時加溫減溫按鈕不能用，當調到預設溫度時，顯示的是預測溫度(初始化時為25)，這時調節(jié)加溫減溫按鈕可以調節(jié)預設溫度。當實際溫度達到預設值時，報警器報警。當達到這些效果時，就證明了調試成功。 總結兩個星期的單片機課程設計又快告一段落了，在這短短的兩個星期里，卻留下了很多難忘的回憶，同學們相互幫助研究問題，老師誨人不倦的教導，都是我們大學生活中美好的回憶。雖然這些東西以前也接觸過，但是真正又重新來一次還是感覺不同

16、。但是為了課程設計我們還是需要將以前的心態(tài)撇開，重新接受它，將它作為一個新的任務展開。論文一直是我的弱項，我也想借這個機會學習一下論文的編寫，畢竟以后的學習還是離不開這個論文的書寫的，所以還是需要老師的孜孜不倦的教導！最后，再次向所有關心支持指導幫助過我完成論文的老師和同學，表示最誠摯的謝意！致謝非常感謝楊老師的指導！因為我們都是課程設計做的不多，對課程設計了解不是很全面，比較迷茫。但是老是總是不厭其煩的為我們一遍一遍講解，直到我們聽懂為止。老師還給出一個模版供我們參考。特別是老師針對我們做課程設計不太熟練的情況，對于實驗報告怎么寫給與了仔細的指導，包括頁面的布局，字體的大小、類型等等一些很小的細節(jié)都一一點出來，這讓我們感覺非常親切。經過我一個星期的努力，報告終于完成的時候心里很有成就感！同時也非常感謝幫助過我的同學們，正是有這樣一群可愛的同學的幫助，我才能完成任務。特別是我們小組內的組長和同學們，讓我明白了團隊合作的重要性，培養(yǎng)了我團隊合作的能力！參考文獻1 賈秀美.數字電路實踐技術（第一版）.中國科學技術出版社，2000. 2 王毓銀.脈沖與數字電路（第三版）.高等教育出版社，1999. 3 路勇.電子電路實踐及仿真（第一版）.清華大學出版社，2