温度测量显示电路设计-(课程设计报告)

课程设计课程名称测控电路课题名称温度测量显示电路设计专业班级姓名学号指导教师2011年月日1课程设计任务书课程名称测控电路课题名称温度测量显示电路设计专业班级姓名学号指导教师任务书下达日期2011年6月22日任务完成日期2011年月日2设计内容与设计要求设计内容：以设计为主完成一个温度范围为0-500C的温度测量显示电路的设计与制作。1、主要设计内容：（1）系统原理框图设计与分析（包括传感器的选择与确定）；（2）系统方案设计、比较及选定（给出两种以上的方案比较）；（3）系统原理图设计（包含测量电路、放大电路、A/D转换及显示电路等）；（4）确定原理图中元器件参数（给出测量电路、放大电路计算公式与数据）；2、运用protel软件绘出系统原理电路图（鼓励能完成印刷电路板图的绘制）。设计要求：1）确定并分析系统设计要求；2）进行系统的方案设计；3）要绘制原理框图，绘制原理电路4）要有必要的计算及元件选择说明5）如果采用单片机，必需绘制软件流程图6）写说明书7）答辩所设计的方案能满足题目要求并实现相应的功能，所编写的设计说明书应语句通顺，用词准确，层次清楚，条理分明，重点突出。3主要设计条件1、Protel软件。2、参考文献若干。说明书格式1.课程设计说明书封面。2.课程设计任务书。3.说明书目录。4.正文5.总结。6.参考文献。7.附录。8.课程设计评分表。正文部分包括（概述、总体设计、硬件电路设计及调试等）进度安排4第1周：星期一上午：布置课题任务，课题内容介绍。星期一下午：仔细阅读设计任务书，明确设计任务与要求，收集设计资料。星期二～星期五：阅读相关资料，设计方案确定，相关元器件选型。第2周：星期一～星期二：电路设计。星期三～星期四：编写设计说明书,准备答辩。星期五：答辩。参考文献[1][2][3][4][5]5目录一．摘要..........................................................7二．设计目的与意义.................................................8三．方案论证与确定.................................................93.1系统方案的确定...............................................93.1.1方案一.................................................93.1.2方案二................................................103.1.3方案三................................................103.2传感器方案的确定............................................103.2.1方案一................................................103.2.2方案二................................................113.3测量显示方案的确定..........................................113.3.1方案一................................................113.3.2方案二................................................11四．系统工作原理分析..............................................124.1微控制器原理................................................124.2传感器原理..................................................134.2.1DS18B20简介...........................................134.2.2DS18B20内部结构.......................................134.2.3DS18B20测温原理.......................................164.3温度数值分析................................................16五．电路制作与软件调试............................................1665.1硬件制作....................................................175.2软件调试....................................................175.2.1主程序流程............................................175.2.2子程序流程............................................18六．附录..........................................................226.1课程设计心得体会............................................226.2系统电路原理图..............................................236.3PCB图.......................................................246.4数字温度计实物图.............................错误!未定义书签。6.5程序代码....................................................24七．参考文献......................................................31八．致谢..........................................................327一．摘要在现今科技高速发展的时代，各行各业对控制和测量的要求越来越高，其中，温度测量和控制在很多行业中都有比较重要的应用，尤其在工业上，如炼钢时对温度高低的控制。要控制好温度，测量是前提，测量的精度影响着后续工序的进行，因此温度测量的方法和选取就显得相当重要了。针对各种温度测量方案的讨论分析后，我们组决定以AT89S52为核心，采用DS18B20温度传感器进行温度信号的检测，并通过LCD液晶显示测量所得温度，外加红外遥控调节设置温度测量的上下限数值（默认温度上下限为10℃～24℃），在所测温度到达所设上下限数值时，蜂鸣器启动报警提示。本报告是我们组所设计的数字温度计的说明书，包括方案论证选取、工作原理、所用元件介绍和设计电路原理图、调试程序等。关键词：AT89S52、DS18B20、LCD液晶显示、红外遥控8二．设计目的与意义随着电子技术的高速发展，对电子方面人才的要求越来越高，不仅要求其具备相关的专业理论知识，还要求其具有较强的设计、制作等实践动手能力。此次课程设计无疑是对从事测控专业的人的一次很好的锻炼和考验，是培养测控技术的人才的一次良好的机会，为其提供了一个理论知识与实践相结合的平台。通过本次课程设计，引导学生结合所学的测控电路理论知识，思考设计方案，以小组合作方式，分工完成各个部分，从而掌握相关的测量显示电路的设计和调试技术，一方面提高了学生的实践动手和协作能力，另一方面培养了学生综合运用所学理论知识进行工程设计的能力。通过此次课程设计，可以培养学生的工程设计能力，包括动手能力、独立思考设计能力、解决实际设计过程中遇到的问题以及团队协作能力等，为今后的专业学习和工程实践打下坚实的基础。9三．方案论证与确定3.1系统方案的确定3.1.1方案一该方案为ICL7107A/D转换&译码方案。常见A/D转换器的转换方式有非积分式和积分式两类，如逐次逼近比较式A/D转换、斜坡电压式A/D转换等属于非积分式，其特点是转换速度快，但抗干扰能力差。电压反馈型V-F变换、双积分式A/D转换则属于积分式，其特点是抗干扰能力强、测量精度高，但转换速度低，在转换速度要求不太高的情况下，获得广泛应用。工作方框图如图1所示：电路原理图如图2所示：图1方案一工作框图图2方案一电路原理图103.1.2方案二该方案利用AVR单片机对输入信号进行模数转换输出数字信号控制数码管显示温度值。并且可以通过编写程序对输入信号进行分段线性化处理，使得测量精度大大提高，而且该电路无须外接译码器，结构简单。工作框图如图3所示：3.1.3方案三该方案以AT89S52为控制器，采用DS18B20温度传感器检测温度信号，利用红外遥控设置温度测量的上下限数值，并通过LCD液晶显示。工作框图如图4所示：经过综合研究分析，考虑整个设计和成本，方案三成本低，测量温度方便简单，故此次数字温度计课程设计选取方案三。3.2传感器方案的确定3.2.1方案一图3方案二工作框图图4方案三工作框图11该方案采用热敏电阻。热敏电阻价格比较便宜、灵敏度比较好，在实际应用的时候线性度较差，另外调试比较困难。不适合使用。故不使用热敏电阻。3.2.2方案二该方案采用AD590。AD590拥有良好的线性关系，灵敏度较高、使用简单方便。但是这种传感器的价格比其他的两种都贵很多。故不选用。方案三：DS18B20数字温度传感器DS18B20是美国DALLAS半导体公司智能温度传感器，他能够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9～12位的数字值读数方式从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线（单线接口）读写,温度变换功率来源于数据总线，使用DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高。他在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面拥有很大优势，给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。3.3测量显示方案的确定3.3.1方案一该方案采用LED显示。LED数码显示中每一个像素单元就是一个发光二极管，如果是单色，一般是红色发光二级管。如果是彩色，一般是三个三原色小二极管组成的一个大二级管。这些二级管组成的矩阵由数码控制实时显示文字或者图像，造价相对低廉，组成的显像面积大。3.3.2方案二该方案采用LCD液晶显示。液晶显示器是一种被动式的显示器，即液晶本身并不发光，而是利用液晶经过处理后能改变光线通过方向的特性，而达到白底黑字或黑底白字显示的目的。LCD液晶的像素单元是整合在同一块液晶版当中分隔出来的小方格。通过数码控制这些极小的方格进行显像。造价高但是显示非常细腻。经过研究分析，选择方案二。12四．系统工作原理分析本系统由温度传感器DS18B20、AT89S52、LCD显示电路、软件构成。DS18B20输出表示摄氏温度的数字量，然后用51单片机进行数据处理、译码、显示、报警等，系统框图如图5所示：4.1微控制器原理AT89S52是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含8KBytesISP的可反复擦写100000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，其具有如下特点：40个引脚，8KBytesFlash片内程序存储器，256bytes的随机存取数据存储器，32个外部双向输入/输出口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗电路，片内时钟振荡器。单