【正文】 1 《溫度控制器的設計》 課程設計報告 系 別： 信息科學與技術系 專業(yè)班級： 通信技術 0802 班 學生姓名： 張 叢 振 指導教師： 陳 青 （課程設計時間： 2021 年 6 月 26 日 —— 2021 年 7 月 9 日） 華中科技大學武昌分校 2 目 錄 1．課程設計目的………………………………………………………………… 3 2．課程設計題目描述和要求 … …………………………………………… …… 3 3．課程設計報告內(nèi)容…………………………………………………………… 6 …………………………………………………………… 6 內(nèi)部結(jié)構與測溫原理 …………………………………………… … 8 七段 LED 譯碼器 CD4511………………………………………………… 12 驅(qū)動芯片 ULN2021…………………………………………… …………… 12 4．總結(jié)…………………………………………………………………………… 13 參考文獻 ………………………………………………………………………… 15 附 ： 清單 ………………………………………………………………… 16 3 前 言 隨著人們生活水平的不斷提高 ,單片機控制無疑是人們追求的目標之一，它所給人帶來的方便也是不可否定的，其中數(shù)字溫度計就是一個典型的例子，但人們對它的要求越來越高，要為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設施就需要從單片機技術入手，一切向著數(shù)字 化控制，智能化控制方向發(fā)展 。本設計所介紹的數(shù)字溫度計與傳統(tǒng)的溫度計相比，具有讀數(shù)方便，測溫范圍廣，測溫準確，其輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對測溫比較準確的場合。該設計控制器使用單片機 AT89C2051，測溫傳感器使用 DS18B20，用四位共 陰極 LED 數(shù)碼管實現(xiàn)溫度顯示，能準確達到以上要求。 一、 課程設計目的 這次課程設計實踐是本學期的一項必修課程，它的意義在于除了完成規(guī)定的內(nèi)容之外，還要能有所創(chuàng)新。將這一學期學到的單片計算機原理的內(nèi)容運用到實際生活中，從而進一步鞏固學到的理論知識。學會焊接電路板，這是硬件部分 的；其次還要能夠編寫程序讓單片機工作起來。 二、 課程設計題目描述與要求 課程設計題目：溫度控制器的設計 在單片機電路設計中，大多都是使用傳感器，所以這是非常容易想到的，所以可以采用一只溫度傳感器 DS18B20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測溫度值，進行轉(zhuǎn)換，就可以滿足設計要求。溫度計電路設計總體設計方框圖如圖 1 所示，控制器采用單片機 AT89C2051，溫度傳感器采用 DS18B20，用 2 位 LED 數(shù)碼管以 并 口傳送數(shù)據(jù)實現(xiàn)溫度顯示。 4 圖 1 總體設計方框圖 設計要求： 1. 用 89c2051 單片機和數(shù)字溫度傳感器 ISD18B20 構成溫度采樣報警小系統(tǒng) 2. 給 電路板上的兩個按鍵設定相應的功能： 通過兩個按鍵設定最高和最低限定溫度使得當室內(nèi)溫度上升到溫度上限或下降到溫度下限的時候能夠讓蜂鳴器發(fā)出報警 3. 設定的溫度能夠自行調(diào)整。 整體方案設計 系統(tǒng)結(jié)構：如下圖 5 V P P / R s t1P 3. 0 / R x D2P 3. 1 / T xD3X T A L 14X T A L 25P 3. 26P 3. 37P 3. 48P 3. 59GND10P 3. 711P 1. 012P 1. 113P 1. 214P 1. 315P 1. 416P 1. 517P 1. 618P 1. 719V C C202 05 1U18 9C 2 0 5 1X I A L1 2MC12 7PC22 7P+ C32 2u fR11KGNDV C CGNDP 10P 34P 35P 3711A121H10F92H83H7B64H1E2D3DP4C5GL E D 184A7B1C2D6LT3BI4LE5A13B12C11D10E9F15G14U24 51 11R12R23R34R45R56R67R7GND8V C C9Q710Q611Q512Q413Q314Q215Q116ULN2003U3U L N 20 0 3A01A12A23GND4D A T A5C L K6H O L D7V C C82 4C X XU42 4C 1 6U7U8S2 S3T29 01 3J P 2P O W E R 12 VB E E L+C61 00 u f / 25 v+C81 00 u f / 25 vC70 .1C90 .1D11 40 0 7D24 14 8D34 14 8P 37P 14P 15P 16P 17ABCDEFGP 11P 12P 13P 14P 15P 16P 17H4H3H2H1H1 H2 H3H4A F BE D C GDPP 13P 12P 11P 101243S1S W D I P 2P 30P 31GNDP32P33R62 00+ 12 V+ 12 VR72 00R82 00P 34P 35IN1GND2OUT378XXT17 80 5V C CGNDGNDGNDV C CP 30P 31GND+ 121GND16Q14K16D18D29K211Q213JQD1J D Q 1+ 121GND16Q14K16D18D29K211Q213JQD1J D Q 2+ 12 VGND123456789R P 91 0K * 8V C CP 30P 31P 32P 33P 34P 35P 10P 111 2 3 4J11 2 3J2O U T 11 2 3J3O U T 1+C41 0uC50 .1C 1 147C 1 047GND1DQ2VDD3U5D S 18 B 2 0 6 三、 課程設計報告內(nèi)容 本實驗運用的主控制器是 ATMEL公司生產(chǎn)的 AT89C2051 單片 機 AT89C2051 具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統(tǒng)的設計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設計使用系統(tǒng)可用二節(jié)電池供電。 （一）硬件系統(tǒng) 1．單片機顯示部分 是在單片機控制下，由 MC4511 產(chǎn)生 BCD 譯碼， ULN2021 完成驅(qū)動顯示的簡單方法，同時可以有兩路按鍵響應裝置。還可以外擴串口 I2CROM，完成掉電數(shù)據(jù)保護功能。電路中還包含復位電路和時鐘電路。 2．報警控制部分 報警部分由三極管 T2蜂鳴器 BEEL構成 . 控制部分由光電隔離器（光電耦合）U7/U8,繼電器 JDQ1/2 組成。 3．溫度探測存儲部分 由 DS18B20 采集溫度，和 24C16 保存掉電數(shù)據(jù)。 89c1051/2051 簡述 AT89C1051/2051 只有 20 只引腳，壓縮了 I/O 端口與存儲器容量，其 7 余配置與功能不減，可方便地應用于家電產(chǎn)品及小型儀器儀表，是性能價格比極優(yōu)的單片機。 AT89C1051和 AT89C2051的結(jié)構框圖與引腳配置分別見附圖 7－ 7和附圖 7－ 8。 圖 11 AT89C1051/2051 引腳圖 8 圖 12 AT89C1051/2051 結(jié)構 框圖 由附圖 7－ 7和附圖 7－ 8可見， AT89C1051／ AT89C2051把原地址與數(shù)據(jù)總線有關的引腳全部壓縮掉，使為 20腳封裝。但 I/O端口線還有 15條，其中 8條．仍具有第二功能。除 P3口的 6個引腳（ P3． 0～ P3． 5）的第二功能與 MCS— 5l系列完全一致外， P1． 0和 P1． l還具有模擬比較器的功能。 當需要使用模擬比較器時， P1． 0（ AINO）作為同相輸人端， P1． 1（ AINI）作為反相輸入端。比較的結(jié)果由 P3． 6位的狀態(tài)確定。若 P3． 6為 1，說明 AINO電位高于 AINI；若 P3． 6為 0則反之。注 意， P3． 6沒有引出片外，其狀態(tài)可直接在片內(nèi)特殊功能寄存器中通過位尋址讀出。 2 、 AT89C2051內(nèi)有兩個閃爍存儲器程序加密位，可以被編程或不被編程器件內(nèi)有一閃爍存儲器地址計數(shù)器，計數(shù)器在 RST上升沿復位為 000H，在 XTAL1引腳上加高電平脈沖則自動加 l。 宜采用以下步驟對 AT89C2051編程：加上電源后， RST及 P3． 2加高電平； 9 P3． 3～ P3． 5， P3． 7加上寫人數(shù)據(jù)代碼模式的邏輯電平；在 P1． 0～ P1． 7上加上地址 000H的數(shù)據(jù)代碼； RST引腳電平升高到 12V； P3． 2加人一低電平脈沖，則一 字節(jié)數(shù)據(jù)被編程寫人。以此類推，直到最后一個字節(jié)編程完畢。 編程完畢后，應使 XTAL1降到低電平， RST也降至低電平，然后懸浮所有相關 I/O引腳，關掉電源。 AT89C2051有三個特征字可讀出，以識別該器件。這種讀特征字操作與讀 000H， 00lH， 002H地址單元內(nèi)容操作相同，只是有關信號的邏輯電平有所不同。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構與測溫原理 DS18B20溫度傳感器由 64位 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器及高速緩存器這 4個部分組成。 DS18B20可編程溫度傳感器有 3個管腳： GND為接地 線，DQ為數(shù)據(jù)輸入輸出接口，通過一個較弱的上拉電阻與單片機相連。 VDD為電源接口，既可由數(shù)據(jù)線提供電源，又