选修课终期报告

1、电子创新设计与实践终期报告设计题目数字温度计学号1101014122姓名周贵龙一、设计目的与内容跟着科学技术的不停发展，温度的检测、控制应用于很多行业，数字温度计就是此中一例，它的反响速度快、操作简单，对环境要求不高，所以获得宽泛的应用。传统的温度丈量大多使用热敏电阻，但热敏电阻的靠谱性差，丈量温度正确率低，并且一定经过特意的接口电路将模拟信号变换成数字信号才能由单片机进行办理。数字温度计与传统温度计对比拥有构造简单、靠谱性高、成本低、丈量范围广、体积小、功耗低、显示直观等特色。该设计使用AT89C51，DS18B20以及通用液晶显示屏1602LCD等。经过本次设计能够更为认识数字温度计工作原

2、理和熟习单片机的发展与应用，稳固所学的知识。数字温度计主要运用在工业生产和实验研究中，如电力、化工、机械制造、粮食储存等领域。温度是表征其对象和过程状态的重要参数之一。比方：发电厂锅炉温度一定控制在必定的范围以内，很多化学反响一定在适合的温度下才能进行。没有适合的温度环境，很多电子设施就不可以正常工作。所以，温度的丈量和控制是特别重要的。温度丈量范围为0119，精准度0.1。能够手动设置温度上下限报警值，当温度高出所设报警值时将发出报警鸣喊声，并显示温度值，该温度计合用于人们的平时生活和工、农业生产领域。二、工作原理因为温度计的应用很广，所以温度计的设计也不完整同样。从前一般采纳热电偶、玻璃液

3、体温度计、双金属温度计、压力式温度计、热电阻和非接触式温度计等进行温度丈量。此中热电偶的温度丈量范围较宽，它无需使用驱动电源即可直接产生电压（温差电势）信号，该信号既可用直流丈量仪器（如电位差计、数字电压表、毫伏计等）读取，以经过热电偶温度特征分度表查出对应的温度；也能够用线性校订电路将小信号电压放大后，经过显示仪表的刻度读数。在某些输油、输气管道应用中，常常要求对温度进行长时间监测，且要求能够快速正确地读数。此时，上述各种温度计则难以胜任。而假如将热电偶产生的热电动势变换成数字信号后由单片机进行数据办理，并经过液晶来显示其温度结果，这类方法反响快速，丈量精度高，功耗小，显示直观。所以，由热电

4、偶、A/D变换电路、单片机和液晶模块构成的数字式低功耗高精度温度计能够取代各样机械式温度计来达成特别状况下的温度测控工作，且便于实现小型化设计。但在本设计中，数字温度计应用的对象是一般家庭里，主要包含以下几部分：(1).取样电路温度传感器就是能将温度信号反应到电信号上去，这个我们能够用热敏电阻及一些热传感器来实现，因为热敏电阻的阻值与温度不可线性关系，所以这里主假如用温度传感器将温度信号线性地反应到电压上来实现温度取样，丈量温度信号为模拟量。(2).放大电路放大电路能够有三极管放大或是用集成运算放大器放大，因为在这里放大器的功能是为了调理传感器与A/D变换器的关系，故能够用集成运算放大器经过负

5、反应构成随意比率电路，依据芯片的参数需要而选择适合的放大(3).驱动电路驱动电路是为了让显示器将A/D所变换的数据无误地表现出来。这里主假如驱动LED显示及保护LED的电路，要想让LED正常工作，必要供给适合的电压，保证电流不可以超出LED的最大电流，免得烧坏LED管。在这里主要包含一些三极管及电阻，配合驱动电路来制LED控显示。(4).A/D变换及剖析A/D变换主要的任务是对模拟电信号进行剖析，将其信号变换成数码显示出来，可能的话还能够对信号进行剖析预办理。这里也主假如采用MC14433芯片，采纳这个芯片能够大大减少A/D变换及译码电路，因为它自己输出就是BCD码，并且是按十进制位串行输出的

6、，同时它还包含了时序电路即用来串行输出用扫描显示用的电路及超出适用范围时发出提示信号，极大简化了电路，进而提升了电路的稳固性及减少功耗。(5).显示电路显示电路能够用各样种类的七段LED显示，出于对器件考虑，在这里仅用最常有的7段码显示即可。三、电路图设计本设计主要构成部分应当是由模拟传感器、线性放大电路、A/D变换剖析、驱动电路及显示五部分构成。下边主要详尽介绍各个电路的详细功能。1.取样电路设计。NationalSemiconductor企业的LM35A温度传感器集成芯片，它能将温度与电流形成线性关系，以电压的形式输入A/D变换器进行变换与剖析。变换公式如式(1)，0時输出为0V，每高升1

7、，输出电压增添10mV。LM35有多种不一样封裝型式。在常温下，LM35不需要额外的校准办理即可达到C、CC41的正确率。其电源供给模式有单电源与正、负双电源两种，正、负双电源的供电模式可供给负温度的量測；两种接法的静默电流-温度关系，单电源模式在25下静默电流約50A，特别省电。Vout_lm35（T）=10mV/CTC(1)2.信号放大电路这里的放大电路采纳的中LM307N集成运算放大器，依据A/D变换的需要而设计，R4与R6同样，进而构成两倍放大电路。3.译码驱动电路为了让LED正常工作，设计了这个译码驱动电路，这里采纳的是74LS48芯片。4.A/D变换电路在这部分电路里面，主要就是用

8、MC14433集成A/D变换器，这与其强盛的功能是离不开的。如图4中R1、R1/C1、C01、C02、CLKI、CLKO分别为构成积分器、自动调零赔偿电路及改变电路时钟频次电路。这里用的是常用的参数，时钟频次是66KHz，UI,UAG则为输入信号的两极，UR为参照电压，即变换最大电压，能过对UAG与UR的调理，能够将传感器输出的电压信号正确地从零开始线性增添，这也是本电路设计的核心部分，经过这个设置，还能够扩大数字温度计的合用范围，对显示部分电路稍作改正就能够对开尔文温度直接显示，不过精度有改变了。D1稳压管是为保证输入的电压不超出A/D变换器的变换范围。此外，芯片工作采纳的是双电压工作的。5

9、.显示电路显示电路主假如由三个LED七段显示器，从左到右分别为十位、个位及小数位。1U71U81U9aaa222bababa333cccfbfbfb444ddd5g5g5geeceeceec666fff7d7d7dgdpgdpgdp888dpdpdpGNDGNDGND999选通控制Q6Q7Q8R222整体电路图+5VVCCC1R1470KC20.1uF0.1uF45678R9U10300k+5VR7VCC100R4R6100k100k04D1Q51Vs2U6As1R8VR53OUTPUT2D80.6k2kNGR31LM3551k11-VCCii12CRC0/03iCCRCLKIUi1CLKOU

10、agOR9DUQ014EOCQ1Q22MC14433Q3UrUss4321eUddSSSSeDDDDU67892111111011U7U8U9154BI/RBOa131a1a1a512222RBIbbababa311333VCCLTccfbcfbcfb71044423Adddd201U1195g5g5gBeeeceeceec212156f6f6fCf226147d7d7dD74LS48gdpgdpgdp13g888dpGNDdpGNDdpGND24+5VVCC999Q9D2-5V-VCCQ6Q7Q8-5V温度过高指示Q10D3R10R2温度过低指示2222Q11四、程序设计整个系统的功能是由硬

11、件电路配合软件来实现的，当硬件基本定型后，软件的功能也就基本定下来了。从软件的功能不一样可分为两大类：一是监控软件（主程序），它是整个控制系统的核心，特意用来协调各履行模块和操作者的关系。二是履行软件（子程序），它是用来达成各样实质性的功能如丈量、计算、显示、通信等。每一个履行软件也就是一个小的功能履行模块。这里将各履行模块一一列出，并为每一个履行模块进行功能定义和接口定义。各履行模块规划好后，就能够规划监控程序了。第一要依据系统的整体功能选择一种最适合的监控程序构造，而后依据及时性的要求，合理地安排监控软件和各履行模块之间地调动关系。主程序流程见图开始MCU初始化DS18B20初始化大于某一

12、值小于某一值判断温度能否在设定范围内黄灯亮灯灭绿灯亮显示温度结束2DS18B20初始化18B20初始化流程图见图5-2。开始C51存放器初始化N18B20存在？Y温度变换命令读取温度温度数据办理温度显示N温度比较高出范围？Y报警#include#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintuchari;sbitlcdrs=P30;sbitlcdrw=P31;sbitlcden=P32;sbitd1=P10;sbitd2=P11;ucharcodet0=thetemperature;ucharcodet1=is;ucharcodewendu=0123

13、456789;/利用一个温度表解决温度显示乱码sbitDQ=P37;/定义ds18B20总线IO/液晶显示模块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;/给脉冲信号dat=1;DQ=1;/给脉冲信号if(DQ)dat|=0 x80;tmpDelay(4);return(dat);voidWriteOneChar(unsignedchardat)/写一个字节unsignedchari=0;for(i=8;i0;i-)DQ=0;DQ=dat&0

15、 x01;tmpDelay(5);DQ=1;dat=1;unsignedintReadtemp()/读取温度unsignedchara=0;unsignedcharb=0;unsignedintt=0;floattt=0;Init_DS18B20();WriteOneChar(0 xCC);/跳过读序号列号的操作WriteOneChar(0 x44);/启动温度变换Init_DS18B20();WriteOneChar(0 xCC);/跳过读序号列号的操作WriteOneChar(0 xBE);/读取温度存放器a=ReadOneChar();/连续读两个字节数据b=ReadOneChar();

16、/读低8位/读高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);五仿真电路图V15VV25VR280.6KR3100KU1A312LM324MR6V31K_LIN50%1VKey=AR510.0KGNDR1