智能数字模拟时钟温度计毕业设计说明书

毕业设计说明书题目：智能数字模拟时钟温度计产品设计工艺设计方案设计√类型：学生姓名：__________________________学号：___________________学院：_______电子信息工程学院________专业：_______应用电子技术_____________班级：______________________学校指导教师：_______________________企业指导教师：_____________________________2016年4月30日

摘要本设计即用单片机对温度进行实时检测，本文所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该设计控制器使用单片机sct15，通过热光敏电阻对外界的光强度和温度进行检测与测量，用4位共阳极LED数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到设计要求。本温度计属于多功能温度计,功能较强，还可以通过独立按键对于时间进行调整和定时的闹铃。关键词：STC15单片机，光，热敏电阻，数码管显示

目录摘要 2绪论 11.设计框图 12.功能单元设计说明 12.1有源蜂鸣器 12.2继电器控制电路 22.3数码管显示电路 32.4独立键盘电路 42.5时钟电路设计 42.6AD模数转换电路设计 53．结论 5参考文献 6致谢 6附录 6 PAGE7绪论随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该设计控制器使用单片机STC151，测温度使用热敏电阻，用四位一体共阳极LED数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到要求。1.设计框图核心电路是单片机（MCU）实验板的主电路，采用STC增强型系列带AD转换的STC15W408AS为主控芯片，芯片容量8K，RAM有512字节。板子不设计外晶振电路，数码管的显示对晶振要求不高，因此直接采用内部RC振荡电路，省去外接晶振电路。增强型STC芯片接口丰富，除了内部的RC振荡电路外还集成有内部复位电路，这将多出IO口的使用数量，电路更加方便省体积省钱。2.功能单元设计说明2.1有源蜂鸣器有源蜂鸣器就是将一个震荡电路放在无源蜂鸣器里面一起做成一个元器件，只要给它提供电源震荡电路就工作来驱动蜂鸣器发声，控制电路就省去了制作振荡脉冲变得更加方便。单片机的P35输出高低电平经R10电阻限流接入三极管B极，控制三极管的导通与截止（三极管为PNP型，低电平导通，高电平截止）从而控制蜂鸣器的工作，这里的三极管只起到开关的作用。2.2继电器控制电路继电器是一种利用低电流低电压去控制高电流高电压的开关器件。继电器就是利用电磁铁的吸合作用去控制开关触点，从而控制设备的开关。单片机P55口输出高低电平经R9电阻控制三极管的导通与截止，从而控制继电器的吸合与释放。D2为续流作用，保护三极管不被反向击穿。D1发光二极管指示继电器的工作状态，亮起时继电器启动，灭为继电器释放。继电器的输出端采用分离式，即输出端不与内电路连接，可控制不同电压设备的开关。接线端子的中间引脚即2脚为公共端，1脚为常闭端，3脚为常开端。这里的常开常闭指继电器静态时的状态，动作后常开常闭相反。受控设备接线方式：当启动继电器时设备开关打开，则开关线连接1、2两脚；反之当启动继电器时设备开关断开，则开关线接2、3两脚。2.3数码管显示电路数码管是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只引出它们的各个笔划和公共电极。LED数码管常用的段数一般为7段，有的另加一个小数点。数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类，对编程来讲，一定要了解数码管的这个特性，因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电路有差异外，编程方法也是不同的。八个发光二极管排成“8”字形（还有小数点），通过各段LED灯亮灭的不同组合，可以显示数字及一些简单的字母或符号。在各种电器设备中，很少只用到一位数码管，因此多位数码管的显示技术是必不可少的，本实验板采用4个一位数码管电路组成4位动态型驱动方式。电路使用4个一位共阳型数码管，四个公共阳级由三极管放大电流来驱动，三极管由P10-P13控制开与关。数码管的阴级直接由P2口连接驱动。例如，要十位的数码管工作，P12输出0，使三极管Q3导通，3、8脚得电，当P2口相应位有输出0时，点亮相应的LED灯组合各种字符数字。那么显示两位或更多位时需要动态扫描技术，动态扫描是指利用快速的循环显示，由于人眼的视觉残留效应及发光二极管的余辉效应，实际上看起来与全部数码管持续点亮的效果是一样的。像电视图像、电脑显示器显示内容都是扫描生成的。管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。2.4独立键盘电路通过键盘向计算机输入数字、字符等代码，是最常用的输入手段。按结构形式键盘可分为编码键盘和非编码键盘；而非编码键盘又分为独立式和行列式矩阵键盘。独立键盘比较简单，本电路由两个按键组成，每个按键的一端连接IO口，另一端直接连接GND（0电位）。按键分别接入P33和P32，只要按下按键，相应的IO口位将被拉为低电平（0），程序可以判断相应位是否为0来确认按键已按下。2.5时钟电路设计时钟芯片DS1302是一款万年历芯片，使用此IC不增加系统资源，要时间信息时直接去读取即可，芯片内部存放了年、月、日、时、分、秒、星期等数据。大月小月还有平年闰年都由芯片做好了，不用我们去考虑，有如电脑主板上的时间信息。DS1302芯片是同步串行方式传送数据，只要读懂它的串行通讯协议，就可以用单片机IO口来模拟协议进行。采用DS1302芯片，该芯片为8脚IC。2、3两脚是晶振32768Hz经内部16分频得精确的秒计时。1脚是电源VCC输入口，8脚为VCC2，这里是连接到一个钮扣电池，当板子断开电源时，电池可继续供电保持时间运行。SCLK为数据通讯的脉冲信号，I/O是数据通讯位，数据的传输是串入串出。RST为复位引脚，注意这个不是时间的复位，只是接口通讯的复位，可以将他充当片选信号使用。R7~R9为数据通讯接口的上拉电阻。DS1302内部除了时间信息寄存器还有RAM区，因此DS1302将这些数据信息地址化，为每个数据分配一个地址。要读取数据得先向DS1302发送要读数据的地址，比如读年的地址是8DH。闹钟的数据也是保存在这个芯片的RAM区。2.6AD模数转换电路设计AD转换是把模拟量信号转化为与其大小成正比的数字量信号。转换的原理有几类，其中以逐次逼近式ADC的转换原理占多数，因为这种原理成本低也简单，STC芯片自带的就是这种原理的。在电路中，模拟量有两个，分别是：热敏电阻和光敏电阻，热敏和光敏是通过与R2\R1的10K电阻分压所得电压进行采集。主芯片有8路ADC输入在P1口上的第二功能引脚，此板电路紧使用两路的ADC采集，接入单片机的P16和P17接口。STC15W408AS是10位精度的AD转换，在本电路中采集的是温度与光强度的变化，精度要求不高读数据时只取高8位进行计算足以，因此数字量由8位一个字节组成，数值0~255。IC是5V供电，也就是ADC脚输入电压为5V时，内部转换到的数字量最为255，那么0V输入时，数字量相应的也为0，2.5V输入便是127。对于ADC采集的数据是多少温度需要由程序来通过B值表进行数据判断所得。3．结论本设计是以温度采集及控制过程设计为总目标，以STC89C52单片机最小应用系统为总控制中心，辅助设计有温度采样电路、A/D转换接口、加热电路、LED数码管动态串行显示器等。本设计的重点、难点是：（1）要掌握芯片的内部结构，原理以及应用等；（2）考虑从非电量信号到电量信号的电路实现原理以及与单片机的接口；（3）熟悉MCS-51编程的技术，实现单片机对温度的调节控制；（4）整体电路的仿真调试。本次设计优点：采用的单片机STC15自带A/D转换功能，不需要再用传感器去作为连接点，直接用电阻去检测从而输出相应的数字电压值，输入到芯片从而实行A/D转换显示数据，本产品看起来简洁，但是功能齐全。参考文献[1]张庆锋.计算器LCD显示屏与单片机的简单接口[J].电子技术应用，