电子综合课程设计与实践1

《电子综合课程设计与实践》课程设计题目：数字温度计设计学院（系）：自动化学院年级专业：自动化专业学生姓名：张纪炜张熠代涛彭彬指导教师：刘海涛重庆大学本科学生课程设计指导教师评定成绩表学号指导教师刘海涛学院自动化学院专业自动化专业学生姓名张纪炜张熠代涛彭彬课程设计题目指导教师评语课程设计成绩指导教师签名：年月日重庆大学本科学生课程设计任务书课程设计题目数字温度计设计学院自动化学院专业自动化年级2011级设计要求：设计一个可测量一定温度范围的数字温度计，实时显示当前温度值。1.基本要求（1）可测量温度范围：000.0℃～102.0℃（2）温度温度分辨力：0.4℃（3）测量相对误差：≤2%（4）系统响应时间：≤5s（5）用数码管实时显示被测温度2.提高要求（1）实现多个温度点的实时测量（2）实现温度的分档测量3.发挥部分（1）实现零下温度测量并显示（2）实现摄氏、华氏的转换并显示（3）温度过高报警（4）自己设计的其他功能学生应完成的工作：完成设计任务基本要求，并实现部分或全部提高要求和发挥部份。参考资料：[1]白泽生.用MCS-51单片机实现温度的检测[J].现代电子技术,2005,(10):1-3.[2]张开生,郭国法.MCS-51单片机温度控制系统的设计[J].微计算机信息,2005,21(7):68-69.[3]何立民.单片机应用技术选编[M].北京:北京航空航天大学出版社,2004.[4]杨刚,周群.电子系统设计与实践[M].北京:电子工业出版社,2004.[5]丁元杰，单片机原理及运用，机械工业出版社，2003.课程设计工作计划：第一周：动员大会，师生见面，布置任务，确定初步硬件制作、软件设计设计方案。第二周：硬件制作、软件设计中。第三周：软硬件仿真调试，检查设计结果，归还仪器设备。任务下达日期2014年2月27日完成日期2009年3月6日指导教师（签名）学生（签名）前言单片机技术作为计算机技术的一个分支，广泛地应用于工业控制，智能仪器仪表，机电一体化产品，家用电器等各个领域。“单片机原理与应用”在工科院校各专业中已作为一门重要的技术基础课而普遍开设。学生在课程设计，毕业设计,科研项目中会广泛应用到单片机知识，而且，进入社会后也会广泛接触到单片机的工程项目。鉴于此，提高“单片机原理及应用”课的教学效果，让学生参与课程设计实习甚为重要。单片机应用技术涉及的内容十分广泛，如何使学生在有限的时间内掌握单片机应用的基本原理及方法，是一个很有价值的教学项目。为此，我们进行了“单片机的学习与应用”方面的课程设计，锻炼学生的动脑动手以及协作能力。单片机课程设计是针对模拟电子技术，数字逻辑电路，电路，单片机的原理及应用课程的要求，对我们进行综合性实践训练的实践学习环节，它包括选择课设任务、软件设计，硬件设计，调试和编写课设报告等实践内容。通过此次课程设计实现以下三个目标:第一，让学生初步掌握单片机课程的试验、设计方法，即学生根据设计要求和性能约束，查阅文献资料，收集、分析类似的相关题目，并通过元器件的组装调试等实践环节，使最终硬件电路达到题目要求的性能指标；第二，课程设计为后续的毕业设计打好基础，毕业设计是系统的工程设计实践，而课程设计的着眼点是让学生开始从理论学习的轨道上逐渐引向实际运用，从已学过的定性分析、定量计算的方法，逐步掌握工程设计的步骤和方法，了解科学实验的程序和实施方法。第三，培养学生勤于思考乐于动手的习惯，同时通过设计并制作单片机类产品，使学生能够自己不断地学习接受新知识（如在本课设题目中存在智能测温器件DS18B20，就是课堂环节中不曾提及的“新器件”），通过多人的合作解决现实中存在的问题，从而不断地增强学生在该方面的自信心及兴趣，也提高了学生的动手能力，对学生以后步入社会参加工作打下一定良好的实践基础。目录摘要……………………………………………………………………1一单片机简介………………………………………………………2二设计方案…………………………………………………………3三设计方案的总体设计框图………………………………………5四系统软件算法及设计……………………………………………12五总结与体会………………………………………………………13附录一元件清单……………………………………………………14附录二电路图………………………………………………………15附录三源程序………………………………………………………16参考文献………………………………………………………………34数字温度计设计1摘要随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术,单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同种类的传感器，可实现诸如电压、湿度、温度、速度、硬度、压力等的物理量的测量。本文将介绍一种基于单片机控制理论及其应用系统设计的数字温度计。本文主要介绍了一个基于AT89C51单片机的测温系统，详细描述了利用数字温度传感器DS18B20开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机喜爱的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也进行一一介绍，该系统可以方便的是实现温度采集和显示，并可以根据需要任意设定上下限报警温度，它使用起来方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合我们日常生活和工农业生产中的温度测量，也可以当做温度处理模块嵌入其他系统中，作为其他主系统的辅助扩展。DS18B20和AT89C51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，适合与恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。本设计首先是确定目标，气候是各个功能模块的设计，再在Proteus软件上进行仿真，修改，仿真。本温度计属于多功能温度计，可以设置上下报警温度，当温度不在设置范围内时，可以报警。关键词：单片机，数字控制，温度计，DS18B20，AT89C52数字温度计设计2一单片机简介二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词——“智能型”，如智能型洗衣机等。计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，但是它毕竟体积大。单片机在这种情况下诞生了。截止今日，单片机应用技术飞速发展，纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。单片机自70年代问世以来得到蓬勃发展，目前单片机功能正日渐完善:单片机集成越来越多资源，内部存储资源日益丰富，用户不需要扩充资源就可以完成项目开发，不仅是开发简单，产品小巧美观，同时抗干扰能力加强,系统也更加稳定，使得它更加适合工业控制领域，具有更加广阔的市场前景；提供在线编程能力，加速了产品的开发进程，为企业产品上市赢得宝贵时间。此外单片机具有性能高、速度快、体积小、价格低、稳定可靠、应用广泛、通用性强等突出优点。单片机的设计目标主要是增强“控制”能力，满足实时控制(就是快速反应)的需要。我们作为21世纪的工科大学生，学的是自动化专业，无论是从事科学研究工作，还是开办电子器件的工厂还是经营电子厂品的贸易，不仅要熟练地使用通用微机进行各种数据处理，还要把计算机技术运用到本专业领域或相关领域，既具有开发创新能力。这就要求我们要熟练地掌握单片机。单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者实现规定的任务。数字温度计设计3二设计方案2．1设计务任和要求1、基本范围-20℃——125℃2、精度误差小于0.5℃3、LED数码直读显示4、可以任意设定温度的上下限报警功能.2．2方案辩证1温度计软件设计流程图：设置堆栈指针将温度转换为BCD码发读存储器命令读温度数据复位DS18B20发跳过ROM命令显示缓冲区初始化更新数据缓冲区延时发温度转换命令复位DS18B20发跳过ROM命令开始数字温度计设计42.元器件的选取单片机芯片的选取：方案一采用AT89C52芯片作为硬件核心，利用FlashROM，内部具有4KBROM存储空间,能于3V的超低压工作,而且与MCS-51系列单片机完全兼容,但是运用于电路设计中时由于不具备ISP在线编程技术,当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。方案二采用AT89C52单片机与MCS-51系列单片机相比有两大优势：第一，片内程序存储器采用闪存，使程序的写入更加方便；第二，提供了更小尺寸的芯片，使整个硬件电路的体积更小，且管脚数目为20个，与MCS-51相比减少一倍，使理解更容易。综上所述：本课设中单片机芯片采用AT89C52。温度传感器的选取：方案一采用热敏电阻传感器。利用热敏电阻随温度变化而显著变化，能直接将温度的变化转换为能量的变化，进而制成温度计。但是其测温传感器比较复杂，而且不易通过编制程序来控制测温精度，增大系统设计的难度。方案二采用DS18B20温度传感器。DS18B20的内部3脚（或8脚）封装；使用特有的温度测量技术，将被测温度转换成数值信号；3.0～5.5V的电源供电方式和寄生电源供电方式；ROM由64位二进制数字组成，共分为8个字节；RAM由9个字节的高速暂存器和非易失性电擦写ROM组成。综上所述：温度传感器选取智能测温器件DS18B20。本设计显示电路采用1602液晶显示模块芯片。3系统最终设计方案：综上各方案所述,对此次课设的方案选定:采用AT89C52作为主控制系统;1602液晶显示模块芯片作为温度数据显示装置;而智能温度传感器DS18B20器件作为测温电路主要组成部分。至此，系统最终方案确定。数字温度计设计5三设计方案的总体设计框图温度计电路设计总体设计方框图如图所示，控制器采用单片机AT89C52，温度传感器采用DS18B20，用1602液晶显示屏以串口传送数据实现温度显示。3.1硬件电路框图图总体设计方框图3.2硬件电路概述系统由单片机最小系统、显示电路、按键、温度传感器等组成。本电路是由AT89C2051单片机为控制核心，具有与MCS-51系列单片机完全兼容，程序加密等功能，带2KB字节可编程闪存，工作电压范围为2.7～6V，全静态工作频率为0～24MHZ；显示电路由1602液晶显示模块芯片，可以进行多行显示；温度报警按键设为五个，可以显示华氏温度，调节高低报警温度；温度传感器电路主要由DS18B20测温器件构成，该器件主要功能有：采用单总线技术；每只DS18B20具有一个独立的不可修改的64位序列号；低压供电，电源范围为3～5V；测温范围为-20℃～+125℃，误差为±0.5℃；复位电路是10K电阻构成的上电自动复位。3.3主控电路单片机AT89C52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自动复位。单片机芯片AT89C