电子技术毕业设计

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1、毕业设计（论文）题目：温度测量报警系统指导教师：吴秋萍姓名：李伟学 号：1002739专业：应用电子技术班 级：（二）班起止日期：2011年 11 月 8 日 至 2013年 3 月 1 日教务处制毕业设计指导任务书毕业设计题目温度测量报警系统学生姓名李伟 专 业应用电子技术指导教师吴秋平 职 称毕业设计的内容及要求：温度的测量和控制在激光器、光纤光栅的使用及其他的工农业生产和科学研究中应用 广泛。温度检测的传统方法是使用诸如热电偶、热电阻、半导体PN结之类的模拟温度传 感器。信号经取样、放大后通过模数转换，再交自单片机处理。被测温度信号从温敏元件 到单片机，经过众多器件，易受干扰、不易控制且

2、精度不高。因此，本文介绍一种新型的 可编程温度传感器DS18B20，他能代替模拟温度传感器和信号处理电路，直接与单片机沟 通，完成温度米集，数据处理以及智能报警。DS18B20与AT89S51结合实现最简温度检测 系统，该系统结构简单，抗干扰能力强；LM386功放音频与AT89S51结合实现智能报警系 统.此系统适合于普遍环境下进行温度测量与控制，有广泛的应用前景。毕业设计进度计划：1、期限：自 2011年11 月8 日起至 2013年3月1日2、具体进度安排：时间完成内容2011.11.8 至2011 128制定设计题目并收集相关资料2011129至2012.2.15对于设计内容制定相应的设

3、计方案2012.2.16 至2012.6.28根据设计方案明确系统配置及相应原件的性能和工作状态2012.9 12 至2013.2.25完成电路焊接，程序编写及各项仿真工作毕业设计教师指导记录表班级应用电子（二）班指导教师吴秋平号 学第一次指导掌W: 时内 导导 指指第二次指导采 温W:抓 时内于 导导不 指指互第三次指导诉系 告个各匕匕 厶冃 电不 在器 途稳 用正 及端 用三 作的8 曙 70使 皿太3彌状一湍 5眾O个87两 了的 日绍它 5介和 月们态 M我状 年给作 12体工 20具常 :正。 间容的稳 时内它平 导导们的 指指我统第四次指导导指 日飙 5麗 月年2加 2:协W: 时

4、内 导导 指指第五次指导W: 时内 导导 指指第六次指导W: 时内 导导 指指目录1 前言 - 4 -1.1 单片机的介绍与发展 21.2 本课题国内外研究现状及发展趋势 31.3 本课题设计目的、意义以及实现方法 32 方案设计 32.1 原理方框图 32.2 方案介绍 42.2.1 电源2.2.2 温度传感器2.2.3 显示器 52.2.4 方案选择 53 系统配置介绍 53.1 7805 三端正稳压器53.2 DS18B20 温度传感器 63.3 核心处理单元 AT89C51 73.2.1 主要特性： 73.2.2 管脚说明： 73.2.3 振荡器特性 83.2.4 芯片擦除： 83.2

5、.5 AT89S51 的介绍 83.4 led 数码管使用及驱动 93.5 lm386 功放芯片及扬声器94 总电路原理图 115 电路 protues 仿真图 116 电路制板及其仿真图 127 软件设计 -21-7.1 Protel99se eda 软件的介绍 -22-7.2 Keil uVision2 编程软件的介绍 -22-7.3 PROTEUS7.1 仿真软件-22-7.4 主程序流程图 -23-8 系统测试 -24 -9 结论 -25 -参考文献 16附录 程序清单 - 26 -谢辞231.1 单片机的介绍与发展单片机又称单片微型计算机，也称为微型控制器，是微型计算机的一个重要分支

6、，单片 机是20世纪70年代中期发展起来的一重大规模集成电路芯片，是集CPU、RAM、ROM、I/O接 口和中断系统于同一硅片上的器件。单片机体积小、价格低、可靠性高，其非凡的嵌入式应 用形态对于满足嵌入式应用需求具有独特的优势。计算机系统的发展已朝着三个方向发展。这三个方向就是：巨型化，单片化，网络化。 以解决复杂系统计算和高速数据处理的仍然是巨型机在起作用，故而，巨型机在目前在朝高 速及处理能力的方向努力。单片机在出现时， Intel 公司就给其单片机取名为嵌入式微控制 器(embedded microcontroller)。单片机的最明显的优势，就是可以嵌入到各种仪器、设备 中。这一点是

7、巨型机和网络不可能做到的。单片机技术发展过程可分为三个主要阶段：第一，单芯片微机形成阶段。1976年，Intel公司推出了 MCS-48系列单片机。8位CPU、 1K 字节 ROM、 64 字节 RAM、 27 根 I/O 线和 1 个 8 位定时/计数器。其特点是：存储器容量较 小，寻址范围小(不大于4K)，无串行接口，指令系统功能不强。第二，性能完善提高阶段。 1980 年， Intel 公司推出了 MCS-51 系列单片机：8 位 CPU、 4K 字节 ROM、 128 字节 RAM、 4 个 8 位并口、 1 个全双工串行口、 2 个 16 位定时/计数器。寻 址范围64K，并有控制功

8、能较强的布尔处理器。其特点是：结构体系完善，性能已大大提高, 面向控制的特点进一步突出。现在， MCS-51 已成为公认的单片机经典机种 。第三，微控制器化阶段。 1982 年， Intel 推出 MCS-96 系列单片机。芯片内集成： 16 位 CPU、8K字节ROM、232字节RAM、5个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。 寻址范围64K。片上还有8路10位ADC、1路PWM输出及高速I/O部件等。其特点是：片内面向测控系统外围电路增强，使单片机可以方便灵活地用于复杂的自动测控 系统及设备。“微控制器”的称谓更能反应单片机的本质。单片机的特点：第一，单片机的存储器 ROM

9、 和 RAM 是严格区分的。 ROM 称为程序存储器，只存放程序、 固定常数及数据表格。 RAM 则为数据存储器，用作工作区及存放用户数据。这样的结构主要 是考虑到单片机用于控制系统中，有较大的程序存储器空间，把开发成功的程序固化在 ROM 中，而把少量的随机数据存放在 RAM 中。这样，小容量的数据存储器能以高速 RAM 形式集成 在单片机内，以加速单片机的执行速度。但单片机内的 RAM 是作为数据存储器用，而不是当 作高速缓冲存储器(Cache)使用。第二，采用面向控制的指令系统。为满足控制的需要，单片机有更强的逻辑控制能力， 特别是具有很强的位处理能力。第三，单片机的 I/O 引脚通常是

10、多功能的。由于单片机芯片上引脚数目有限，为了解决 实际引脚数和需要的信号线的矛盾，采用了引脚功能复用的方法。引脚处于何种功能，可由 指令来设置或由机器状态来区分。第四，单片机的外部扩展能力强。在内部的各种功能部分不能满足应用需求时，均可在 外部进行扩展(如扩展ROM、RAM, I/O接口，定时器/计数器，中断系统等)，与许多通用的微 机接口芯片兼容，给应用系统设计带来极大的方便和灵活性。单片机的诞生标志着计算机正式形成了通用计算机系统合嵌入式计算机系统两个分支。 目前单片机已渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找的哪个领域没有单片机的踪迹。计算 机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和

11、数据处理，广泛适用的各种智能IC 卡 ，导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄 像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物，这些都离不开单片机。更不用说自 动控制凌厉的机器人、智能仪表、医疗器械了。目前单片机的最新技术进步，包括数字单片机的工艺及技术，模糊单片机的工艺及技术 单片机的可靠性技术，以及以单片机为核心的嵌入式系统。1.2 本课题国内外研究现状及发展趋势1.1 国外温度控制系统的发展情况自 70 年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是在微电子技术和计算机技术的迅猛 发展以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国外温度控制系统发展迅速，并在

12、智能化、 自适应、参数自整定等方面取得成果，在这方面，以日本、美国、德国、瑞典等国技术领先 都生产出了一批商品化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表，并在各行业广泛应用。1.2 国内温度控制系统的发展概况温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器来 讲，总体发展水平仍然不高，同国外的日本、美国、德国等先进国家相比仍然有着较大的差 距。目前，我国在这方面总体技术水平处于 20 世纪 80 年代中后期水平，成熟产品主要以 “点位”控制及常规的 PID 控制器为主，它只能适应一般温度系统控制，难于控制滞后、复 杂、时变温度系统控制。而适应于较高控制场合的智能化、自适应控

13、制仪表，国内技术还不 十分成熟，形成商品化并在仪表控制参数的自整定方面，国外已有较多的成熟产品，但由于 国外技术保密及我国开发工作的滞后，还没有开发出性能可靠的自整定软件。控制参数大多 靠人工经验及现场调试来确定。这些差距，是我们必须努力克服的。随着我国经济的发展及加入WTO,我国政府及企业对此都非常重视，对相关企业资源进 行了重组，相继建立了一些国家、企业的研发中心，并通过合资、技术合作等方式，组建了 一批合资、合作及独资企业，使我国温度等仪表工业得到迅速的发展。当前，由于国内、国外的温度控制系统、计算机控制等控制手段较多，因此，需对相关 问题进行研究，以确定系统合适的设计方案。1.3 本课

14、题设计目的、意义以及实现方法温度控制在我国电子、冶金、机械等工业领域应用非常广泛。由于其具有工况复杂、参 数多变、运行惯性大、控制滞后等特点，它对控制调节器要求很高。近年来，国内外对温度 控制调节器进行了广泛、深入的研究，特别是随着计算机技术的发展，温度控制器的研究取 得巨大的进展，形成了一批商品化的温度调节器，如：智能化PID、模糊控制、自适应控制 等，其性能、控制效果好，可广泛应用于温度控制系统及企业相关设备的改造。为企业的设 备的技术改造服务。本文研究的是是用常用的 C51 系列单片机对系统周边温度采集并控制报警的总体方案， 从技术上分析、研究设备的控制系统、温度采集器、系统报警的选择和

15、确定。同时，本文还 研究简易性、廉价性，实用性温度控制系统的控制及其参数整定；分析 C51 单片机的控制回 路及控制程序；并对整个系统的设计进行调试，分析、评价。温度采集报警系统利用易得廉价的 ATMEL89S51 单片机最小系统设计,并用单线的温度采 集器DS18B20对温度进行采集,A/D转换后将其送入单片机系统，再由单片机系统将测出的数 据送入数码管部分显示出来，对报警系统采用LM386功放音频实现越值智能报警。2 方案设计2.1 原理方框图2.2.1 电源1直流稳压电源的基本原理直流稳压电源一般由电源变压器T、整流滤波电路及稳压电路所组成，。各部分的作用：(1) 电源变压器T的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流 电压ui。变压器副边与原边的功率比为P2/ Pi=n，式中n是变压器的效率。(2) 整流滤波电路：整流电路将交流电压 Ui 变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤 除较大的纹波成分，输