数字温度计的设计

1、数字温度计的设计 一、 课程设计目的：通过电子系统设计课程设计，使掌握现代电子系统设计的方法和计原则以及使用Protel软件进行原理图和PCB板图设计的方法。进一步加深对电子系统设计和应用的理解。二、 课程设计的内容及要求1）数字温度计的设计内容： 数字式温度计测温范围在-55125，误差在±0.5以内。 显示部分可以采用LED数码管直读显示（四连排LED数码管）。 可以用键盘（至少4个）设置温度的上/下限，当温度不在范围内时，启动报警装置。 发声器件为8、0.25W动圈式扬声器；2）课程设计要求：1）独立设计原理图及相应的硬件电路。2）独立焊接电路板并对电路板调试。3）针对选择的设

2、计题目，设计系统软件。软件要做到：操作方便，实用性强，稳定可靠。4）设计说明书格式规范，层次合理，重点突出。并附上设计原理图、电路板图及相应的源程序。三、 总体设计方案本设计以检测温度并显示温度提供上下限报警为目的，按照系统设计功能的要求，确定系统由5个模块组成：主控器4、测温电路，报警电路，按键电路及显示电路。系统以DS18B20为传感器用以将温度模拟量转化为电压数字量以总线传入单片机，以AT89S52为主芯片，在主芯片对DS18B20传入的温度值进行处理，由单片机程序控制，将经处理后的温度由LED数码管显示出来。本系统具有电路简洁，性能可靠等特点，易于实现。 LED显示温度值键盘输入控温单

3、片机AT89S52主控部分报警功能DS18B20采集温度 图3-1 数字温度计设计总体的原理图3.1 温度的检测每次测温由单片机向测温传感器发出特定脉冲，测温传感器能够检测到脉冲并做相应的工作。传感器将模拟温度信号经过采集，数字处理，放大后输出。DS18B20使用一个单线接口发送或接受信息，因此在单片机和DS18B20之间只需要一条线链接，用于读写和温度转换的电源可以从数据线获得，无需外接电源。3.2 数字信号的处理送入单片机内部的数字信号经过单片机的处理，将数据用LED数码管显示出来。其处理过程主要由单片机能存储的程序进行控制。3.3 温度的显示 使用4位共阳极LED数码管显示。单片机将温度

4、数据经处理后由I/O口输出，由特定的编码用数码管显示出来。LED显示具有显示速度快，显示结果明显，易于制作等优点。3.4 按键检测 将按键的一段与单片机I/O口链接，一段与地链接，当按键按下时可以由单片机内的程序检测到。通过按键使用者可以控制程序，使用不同的功能，开关系统等。按键使用普通纽扣按键，具有结构简单，价格低廉，使用方便等优点。3.5 报警功能在单片机程序内设置了报警温度的上下限值，当所测得的温度超过了这一数值，将会由蜂鸣器发出报警。报警功能是本系统的重要功能之一，在工业应用中常常需要在特定的温度条件下进行报警，当温度超出范围时及时的报警是十分必要的。四、 硬件系统设计4.1总体电路设

5、计温度计电路设计原理图控制器使用单片机AT89S52，温度传感器使用DS18B20，用4位共阴LED数码管以动态扫描法实现温度显示。电路还包括按键电路，复位电路，报警电路，单片机外设电路等。整个系统的原理图如图4-1所示： 图4-1 系统原理图4.2主控制器 AT89S52AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S

6、52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。4.3显示电路显示电路用四位八段共阳极数码管显示。数码管显示方法可分为静态显示和动态显示两种。静态显示就是数码管的8段输入及其公共端电平一直有效。动态显示的原理是，各个数码管的相同段连接在一起，共同占用8 位段引管线；每位数码管的阳极连在一起组成公共端。利用人眼的视觉暂留性，依次给出各个数码管公共端加有效信号，在此同时给出该数码管加有效的数据信号，当全段扫描速度大于视觉暂留速度时，显示就会清晰显示出来。图4-2 四位八段数码管的管脚4.4 温度传感器DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，

7、与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现912位的数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下：·独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；·实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温；·可通过数据线供电，电压范围为3.05.5V；·在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号；·温度以9或12位数字量读出；·报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度(温度报警条件)的器件；·负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能工作。 图4-3 DS18B20的接入图

8、4.5 按键电路的设计 按键电路将按键的一段与单片机I/O口链接，一段与地链接，当按键按下时可以由单片机内的程序检测到。按键采用普通的按钮按键。 图4-4 按键电路图4.6蜂鸣器报警电路所测温度超出上、下限温度极限值时，为实现报警功能，设计了蜂鸣器报警电路。 图4-5 报警电路五、 软件系统设计 系统程序主要包括主程序、读出温度子程序、温度转换命令子程序、计算温度子程序、显示数据刷新子程序等等。系统程序采用单片机C语言编写。程序简洁，可靠性高，可维护性好。读出温度子程序的主要功能是读出RAM中的9字节，在读出时需进行CRC校验，校验有错时不进行温度数据的改写。Y发DS18B20复位命令发跳过R

9、OM命令发读取温度命令读取操作，CRC校验9字节完？CRC校验正？确？移入温度暂存器结束NNY 温度数据移入显示寄存器十位数0？百位数0？十位数显示符号百位数不显示百位数显示数据（不显示符号） 结束NNYY 图5-2显示数据刷新流程图图5-1 读温度流程图 六、 总结 经过将近两周的电子系统课程设计，终于完成了我的数字温度计的设计，虽然没有完全达到设计要求，但从心底里说，还是高兴的，毕竟这次设计把实物都做了出来。在指导老师和同学的帮助下，我确实学到了不少平时在课堂上所学不到的知识。这样的课程设计不论是对我们的理论知识还是实践能力都有很大的帮助，可以使我们能更快更准确的掌握专业方面的理论知识。我感觉这次设计我们得到更多的是，对办任何事情我们都要先经过认真细致的观察和分析，才能确定我们到底该如何去做它，要不然，只会是事倍功半，耽误我们的办事效率。我觉得这个方面的经验是最宝贵的，也是我们在毕业后，进入社会所必须的能力。我们也只有具备了这个基本的能力后，才不至于在以后的生活，学习和工作中误入歧途，对自己和对他人造成不必要的损失。总之，通过这次电子系统设计，我真正学到了很多东西，真正体会到了理论联系实际的重要性。我想如果在平时多搞几次这样的设计，那我们的知识会掌握的更多，更牢固。最