数字温度计的设计毕业论文

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date数字温度计的设计毕业论文数字温度计的设计毕业论文黄 冈 师 范 学 院专 科 生 毕 业 论 文 题 目: 数字温度计的设计 专业班级： 应用电业技术电子1211班 学 号： XXX 学生姓名： XX 指导教师： XXX 论文完成日期: 2014 年 11 月 郑 重 声 明本人的毕业论文是在熊杰老师的指导下独立撰写并完成的。毕业论文没有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德

2、、学术规范和侵权行为，如果有此现象发生，本人愿意承担由此产生的各种后果，直至法律责任；并可通过网络接受公众的查询。特此郑重声明。毕业论文作者(签名)： XX 2014 年 11 月 5 日-目 录第一章 绪论31.1前言31.2设计务任和要求3第二章 系统总体方案及硬件设计42.1数字温度计设计方案论证42.1.1方案一42.1.2 方案二42.2系统总体设计42.3模块简介62.3.1 主控制器62.3.2 显示电路62.3.3温度传感器72.3.4报警温度调整按键8第三章 系统软件算法分析93.1主程序流程图93.2读出温度子程序93.3温度转换命令子程序93.4 计算温度子程序103.5

3、 显示数据刷新子程序103.6按键扫描处理子程序11第四章 电路仿真12第五章 电路板制作过程145.1 原理图编辑145.2 PCB制作15第六章 电路调试过程16总结与体会17谢 辞19参考资料20附目录21 第一章 绪论1.1前言随着电子技术的不断发展，我们能应用到的电子产品也越来越多。而生活中我们用的很多电子产品都越来越轻巧，价格也越来越便宜利用电子芯片实现的东西也越来越来越多，比如数字温度计。当然，非电子产品的常用温度计也很便宜。此次课设论文所介绍的是自己动手制作的一个高精度数字温度计。本次课设不但丰富了课余生活，还从实践中学到并了很多新知识，并从中巩固了以前的知识。用Protel

4、99软件来设计制作电路板PCB(Printed circuit Bound)。在PCB上，布置一系列的芯片、电阻、电容等元件，通过PCB上的导线相连，构成电路，一起实现一定的功能。电路通过连接器或者插槽进行输入/输出，有时还有显示部分（如发光二极管LED、.数码显示器等）。可以说，PCB是一块连接板，它的主要目的是为元件提供连接，为整个电路提供输入输出端口和显示，电气连接通性是PCB最重要的特性之一。PCB在各种电子设备中有如下功能：（1）提供集成电路等各种电子元件固定、装配的机械支撑。（2）实现集成电路等各种电子元件之间的布线和电气连接或电绝缘，提供所要的电气特性。（3）为电动装配提供阻焊徒

5、刑，为元器件插装、检查、维修提供识别符和图形。1.2设计务任和要求1.2.1、基本范围-201001.2.2、精度误差小于0.51.2.3、LED 数码直读显示1.2.4、可以任意设定温度的上下限报警功能第二章 系统总体方案及硬件设计2.1数字温度计设计方案论证2.1.1方案一由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D 转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D 转换电路，其中还涉及到电阻与温度的对应值的计算，感温电路比较麻烦。而且在对采集的信号进行放大时容易受温度

6、的影响从而出现较大的偏差。2.1.2 方案二考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，电路简单，精度高，软硬件都以实现，而且使用单片机的接口便于系统的再扩展，满足设计要求。从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，费用较低，可靠性高，软件设计也比较简单，故采用了方案二。2.2系统总体设计温度计电路设计总体设计方框图如图2.1所示，控制器采用单片机STC89C52，温度传感器采用DS18B20，用4位LED 数码管以串口传送数据实现温度显示。图2.1有

7、了总体设计方案后，下面就是原理图的制作了。原理图如下图2.2及图2.3示。为了降低绘制PCB是的麻烦度，特意将数码管电路与主控制电路分开画，最后两者是用导线连接。数码管位选接P20P23，段选接P0口。图2.2数码管电路图2.3单片机控制电路2.3模块简介系统由单片机最小系统、显示电路、按键、温度传感器等组成。2.3.1 主控制器单片机STC89C52 具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。晶振采用12MHZ。复位电路采用上电加按钮复位。 图2.4晶振电路 图2.5复位电路2.3.2 显示电路显示电路采

8、用4 位共阴极LED 数码管，P0 口由上拉电阻提高驱动能力，作为段码输出并作为数码管的驱动。P2 口的低四位作为数码管的位选端。采用动态扫描的方式显示。2.3.3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，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位的数字值读数方式。DS18B20 的性能特点如下：1、独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；2、多个DS18B20 可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能3、无须外部器件；4、可通过数据线供电，电压范围为3.05.5；5、零待机功耗；6

9、、温度以或位数字；7、用户可定义报警设置；8、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；9、负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作；DS18B20 可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时DS18B20 的1 脚接地，2 脚作为信号线，3 脚接电源。为保证在有效的DS18B20 时钟周期内提供足够的电流，可用一个MOSFET 管来完成对总线的上拉。当DS18B20 处于写存储器操作和温度A/D 转换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10us。采用寄生电源供电方式时VDD 端接地。由于单线制只有一根线，因此发送接口必须是三态

10、的。图2.6温度传感器与单片机的连接2.3.4报警温度调整按键本系统设计三个按键，采用查询方式，一个用于选择切换设置报警温度和当前温度，另外两个分别用于设置报警温度的加和减。均采用软件消抖。第三章 系统软件算法分析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，按键扫描处理子程序等。3.1主程序流程图主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20 的测量的当前温度值，温度测量每1s 进行一次。这样可以在一秒之内测量一次被测温度，其程序流程见图3.1 所示。图3.1 主程序流程图3.2读出温度子程序读出温度子程序的主要功能是读出RA

11、M 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。其程序流程图如图3.2 示3.3温度转换命令子程序温度转换命令子程序主要是发温度转换开始命令，当采用12 位分辨率时转换时间约为750ms，在本程序设计中采用1s 显示程序延时法等待转换的完成。温度转换命令子程序流程图如图3.3 所示 图3.2读文读流程图 图3.3温度转换流程图3.4 计算温度子程序计算温度子程序将RAM 中读取值进行BCD 码的转换运算，并进行温度值正负的判定，其程序流程图如图3.4 所示。3.5 显示数据刷新子程序显示数据刷新子程序主要是对分离后的温度显示数据进行刷新操作，当标志位位为1时将符号

12、显示位移入第一位。程序流程图如图3.5。图3.4 计算温度流程图 图3.5显示数据刷新流程图3.6按键扫描处理子程序按键采用扫描查询方式，设置标志位，当标志位为1 时，显示设置温度，否则显示当前温度。如下图3.6 示。 图3.6按键扫描处理流程图第四章 电路仿真通过仿真软件验证该原理图的可行性。采用protues软件对电路仿真，可以得到预期效果。因protues软件中没有STC89C52故用AT89C52代替。仿真图如图4.1示。 图4.1电路仿真图 右图4.2为温度传感器的仿真效果图，此图验证了传感器的温度与数码管显示的数字一致。 当按下SET 键一次时，进入温度报警上线调节，此时显示软件设

13、置的温度报警上线，按ADD或DEC 分别对报警温度进行加一或减一。当再次按下SET 键时，进入温度报警下线调节，此时显示软件设置的温度报警下线，按ADD或DEC 分别对报警温度进行加一或减一。当第三次按下SET 键时，退出温度报警线设置。显示当前温度。验证了电路图正确性后，下面就进入PCB的绘制了 第五章 电路板制作过程 随着计算机技术的发展，电路设计中的很多工作都可以交由计算机来完成。Protel 99SE系统是一套建立在PC环境下的EDA电路集成设计系统，由于其高度的集成性与扩展性，很快就成为PC平台上最流行的电子设计自动化软件。在完成本课程设计过程中，充分运用了Protel99SE的电路及PCB设计功能加快了设计进程，下面将就电路板的制作过程做详细阐述。Protel进行电路设计有两个步骤如下图所示:图5.1 PROTEL设计步骤5.1 原理图编辑原理图的设计是整个电路设计的基础，它决定了后面工作的进展。原理图的设计过程可以按下图所示的设计流程进行。