温度传感器设计报告.doc

温度传感器设计报告温度传感器设计报告xx工程学院班级姓名一、设计电路31、设计要求32、设计目的3二、设计原理31、设计模块图32、溫度感測器lm3541）、lm35简介：42）、lm35封装介绍：43、单片机at89c5154、adc0809介绍71）主要特性72）内部结构73）外部特性（引脚功能）8三、原理图91、温度采集模块92、单片机控制及ad转换模块93、显示模块104、报警模块105、电源模块116、总电路原理图11四、pcb图12五、程序13六、实物展示181、完成品182、接电展示18七、元器件清单18八、总结18一、设计电路1、 设计要求1）、温度低于或超出设定温度范围时发出报警。2）、温度值可在数码管上实时数字显示。3）、报警温度可以由人工自由设定。2、设计目的1）、在学完了电子设计与制作课程的基本理论，基本知识后，能够综合运用所学理论知识、拓宽知识面，系统地进行电子电路的工程实践训练，锻炼动手能力，培养工程师的基本技能，提高分析问题和解决问题的能力。2）、熟悉集成电路的引脚安排，掌握各芯片的逻辑功能及使用方法了解面包板结构及其接线方法，了解数字钟的组成及工作原理3）、培养独立思考、独立准备资料、独立设计规定功能的数字系统的能力。4）、培养书写综合设计实验报告的能力二、设计原理1、 设计模块图温度采集模块键盘输入模块 显示模块单片机控制模块蜂鸣器报警模块图1：模块图2、溫度感測器lm35 1）、lm35简介： lm35是由national semiconductor所生產的溫度感測器，其輸出電壓與攝氏溫標呈線性關係，轉換公式如式(1)，0時輸出為0v，每升高1，輸出電壓增加10mv。lm35有多種不同封裝型式，外觀如圖1所示。在常溫下，lm35不需要額外的校準處理即可達到ccc41的準確率。其電源供應模式有單電源與正負雙電源兩種，其接腳如圖2所示，正負雙電源的供電模式可提供負溫度的量測；兩種接法的靜默電流-溫度關係如圖3所示，單電源模式在25下靜默電流約50a，非常省電。 2）、lm35封装介绍： 图2：封装形式1 图3：封装形式2图4：封装形式4（此次采用的封装）3、单片机at89c51at89c51是美国atmel公司生产的低电压，高性能cmos8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（perom）和128 bytes的随机存取数据存储器（ram），器件采用atmel公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准mcs-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（cpu）和flash存储单元，功能强大at89c51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。功能特性概述：at89c51 提供以下标准功能：4k 字节flash 闪速存储器，128字节内部ram，32 个io 口线，两个16位定时计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，at89c51可降至0hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止cpu的工作，但允许ram，定时计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存ram中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。引脚功能说明：1、vcc：电源电压2、gnd：地3、p0 口：p0 口是一组8 位漏极开路型双向io 口，也即地址数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个ttl逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在fiash编程时，p0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。4、p1口：p1是一个带内部上拉电阻的8位双向io口，p1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个ttl逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（iil）。fiash编程和程序校验期间，p1接收低8位地址。5、p2口：p2是一个带有内部上拉电阻的8位双向io口，p2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个ttl逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（iil）。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行movxdptr指令）时，p2口送出高8位地址数据。在访问8 位地址的外部数据存储器（如执行movxri 指令）时，p2 口线上的内容（也即特殊功能寄存器（sfr）区中r2寄存器的内容），在整个访问期间不改变。flash编程或校验时，p2亦接收高位地址和其它控制信号。6、p3口：p3口是一组带有内部上拉电阻的8 位双向io 口。p3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个ttl逻辑门电路。对p3 口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。作输入端时，被外部拉低的p3 口将用上拉电阻输出电流（iil）。p3口除了作为一般的io口线外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示：图5p3口还接收一些用于flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。7、rst：复位输入。当振荡器工作时，rst引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。8、aleprog： 当访问外部程序存储器或数据存储器时，ale（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部存储器，ale 仍以时钟振荡频率的l6 输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ale脉冲。对flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉（prog）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（sfr）区中的8eh单元的do 位置位，可禁止ale 操作。该位置位后，只有一条movx和movc指令ale才会被激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ale无效。9、psen：程序储存允许（psen）输出是外部程序存储器的读选通信号，当at89c51 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次psen有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，这两次有效的psen信号不出现。10、eavpp：外部访问允许。欲使cpu仅访问外部程序存储器（地址为0000hffffh），ea端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位lb1被编程，复位时内部会锁存ea端状态。如ea端为高电平（接vcc端），cpu则执行内部程序存储器中的指令。flash存储器编程时，该引脚加上+12v的编程允许电源vpp，当然这必须是该器件是使用12v编程电压vpp。11、xtal1：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。12、xtal2：振荡器反相放大器的输出端。图6 at89c51引脚图4、adc0809介绍1）主要特性1）8路8位ad转换器，即分辨率8位。 2）具有转换起停控制端。 3）转换时间为100s4）单个5v电源供电 5）模拟输入电压范围05v，不需零点和满刻度校准。 6）工作温度范围为-4085摄氏度 7）低功耗，约15mw。 2）内部结构 adc0809是cmos单片型逐次逼近式ad转换器，内部结构如图1322所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型da转换器、逐次逼近 3）外部特性（引脚功能）图7 adc0809引脚图adc0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图1323所示。下面说明各引脚功能。 in0in7：8路模拟量输入端。2-12-8：8位数字量输出端。adda、addb、addc：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路ale：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。 start： ad转换启动信号，输入，高电平有效。 eoc： ad转换结束信号，输出，当ad转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。 oe：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当ad转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。clk：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640khz。 ref（+）、ref（-）：基准电压。 vcc：电源，单一5v。 gnd：地。 adc0809的工作过程是：首先输入3位地址，并使ale=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。start上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 ad转换，之后eoc输出信号变低，指示转换正在进行。直到ad转换完成，eoc变为高电平，指示ad转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当oe输入高电平 时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。三、原理图1、温度采集模块图8 温度采集模块2、 单片机控制及ad转换模块图9单片机控制及ad转换模块3、 显示模块图9 显示模块4、 报警模块 图10 报警模块5、电源模块图11 电源模块6、总电路原理图图12-1总电路原理图图12-2电路总原理图四、pcb图图13-1 pcb封装图图13-2 pcb封装图五、程序#include sbit clk = p22;sbit led_red = p26;sbit bee = p25;sbit led_green = p27;sbit on = p10;sbit clk_164 = p20;sbit data_164 = p21;sbit st = p35;sbit eoc = p37;sbit oe = p36;sbit pina = p30;sbit pinb = p31;sbit pinc = p32;sbit s1 = p11;sbit s2 = p12; unsigned char code a = 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;unsigned char b=0x76,0x38,0x3f,0x71,0x73;unsigned int t1,t2,tp1,tp2,tp,i,g,f,z,h=30,l=10;longdelay()for(g=0;g32600;g+);delayz()delayf()for(f=0;f2600;f+);void delay(unsigned int t)unsigned char k;while(t-)for(k=0; k125; k+);void write164(unsigned char n)unsigned char i,tmp; for(i=0;i8;i+) tmp=n; data_164=tmp&0x80; clk_164=0; delayz(); n0;i-) for(j=100;j0;j-);void startadc(unsigned char address)pinc = (bit) (address & 0x04);pinb = (bit) (address & 0x02);pina = (bit) (address & 0x01);st = 0; longdelay(5);st = 1;unsigned int readdata(void)unsigned int temp;while(!eoc);oe = 0;delay(4);temp = p0 & 0xff; return(temp);void main(void)write164(b3);write164(b3);write164(b2); while(on=1);while(on=0); tmod=0x02; ea =1; et0 =1;th0=0xfe;tl0=0xfe; initio();tr0=1;while(1) write164(ah%10); write164(ah/10); write164(b0); longdelay(); longdelay(); write164(al%10); write164(al/10); write164(b1); longdelay(); longdelay(); if(s1=0) write164(atp1%10); write164(atp1/10); write164(a1); while(s1=1); while(s1=0); if(s2=0) write164(atp2%10); write164(atp2/10); write164(a2); while(s2=1); while(s2=0); startadc(0); t1=readdata(); tp1=(t1*100/255);startadc(1);t2=readdata(); tp2=(t2*100/255);tp=(tp1+tp2)/2; write164(atp%10); write164(atp/10); write164(b4); longdelay(); longdelay(); longdelay(); if(tph)led_red=0;bee=0;delayf();bee=1;delayf();bee=0;d