【正文】 名 稱 : 電子信息科學與技術 學 生 姓 名 : 張波 學 號 : 03060631 指導教師姓名、職稱： 徐麗娜 完成日期 2020 年 4 月 10 日 吉林大學珠海學院本科畢業(yè)設計開題報告 選 題 溫度測控系統(tǒng)的設計 院 系 電子信息科 學與技術 專 業(yè) 電子信息科學與技術 學生姓名 張波 指導教師 徐麗娜 本選題的意義及國內外發(fā)展狀況： 鑒于現(xiàn)代實驗室或設備室經(jīng)常出現(xiàn)儀器燒壞 ,分析其主要原因 ,在這些環(huán)境中缺少溫度測控系統(tǒng)。 本設計通過使用 18b20 傳感器采集周圍環(huán)境的溫度信號，運用 A/D 轉換電路將模擬信號轉換成為數(shù)字信號并通過數(shù)碼管顯示，易于觀察。 （ 2） 顯示電路 將轉換并輸出的數(shù)字信號顯示出來，通過數(shù)碼管上的數(shù)字，我們就可以清楚知道當前時刻環(huán)境的溫度。 研究方法、手段及步驟： 1. 查看網(wǎng)絡資源找相關資源，作為資源備份及應用。 4. 修改與完善。該設計可用于實驗室、 重要儀器設備室的溫度檢測及報警 ,具有簡潔、實用的特點。 176。 電路設計學習 ......................... 錯誤 !未定義書簽。 結合 單片機 的發(fā)展，我國的很多技術工程人員根據(jù)自己的工作需要開發(fā)出許多擁有自主知識產(chǎn)權的單片機應用產(chǎn)品，推動了我國生產(chǎn)力的發(fā)展。我們日常生活中看到的 MP手機、數(shù)碼照相機、智能洗衣機、智能冰箱、高科技電視機等都是單片機應用的典型例子。 2 1 緒 論 課題的提出及意義 鑒于現(xiàn)代實驗室或設備室經(jīng)常出現(xiàn)儀器燒壞 ,分析其主要原因 ,在這些環(huán)境中缺少溫度測控系統(tǒng)。 本設計通過使用 18b20 傳感器采集周圍環(huán)境的溫度信號，運用 A/D 轉換電路將模擬信號轉換成為數(shù)字信號并通過數(shù)碼管顯示，易于觀察。 ? 制作電路板，程序的編寫以及調試。特別是如果我們畢業(yè)以后從事與單片機相關的工作，這就可以大大縮短我們在未來工作崗位上的適應期，使我們盡快在工作中擔當主角，發(fā)揮我們的作用。 ? 通過下載線，可以向單片機寫入數(shù)據(jù)?？刂坪诵臑閱纹瑱C，外圍電路主要包括顯示電路、復位電路、音響電路、時鐘電路等。它集 Flash 程序存儲器既可在線編程（ ISP)也可用傳統(tǒng)方法進行編程及通用 8位微處理器于單片芯片中， ATMEL 公司的功能強大，低價位 AT89S51單片機可為您提供許多高性價比的應用場介，可靈活應用于各種控制領域。 4. 05. 5V 的工作電壓范圍 178。 32個可編程 I/O 口線 178。低功耗空閑和掉電模式 178。 AT89S52具有以下標準功能 ： 8K 字節(jié) Flash、 256字節(jié) RAM、 32 位 I/O 口線 、 看門狗定時器 、 2 個數(shù)據(jù)指針 、 三個 16位定時器 /計數(shù)器 、 一個 6向量 2級中斷結構 、一個全雙工串行通信口、片內振蕩器及時鐘電路 。 引腳功能 AT89S51 的引腳有 PDIP、 PLCC、 TQFP 等多種封裝形式，其典型引腳配置采用的是 40 只引腳的雙列直插封裝（ PDIP）方式，如圖 所示。 （ 2） Vss（ 20 腳）：主電源負端，接地。接外部石英晶體 和電容的一端。若使用外部輸入時鐘，該引腳作為外部輸入時鐘的輸入端。復位后的那平靜將從程序計數(shù)器 PC=0000H 地址開始執(zhí)行程序。一般情況下， ALE仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。 （ 4） EA/Vpp（ 31 腳）：片內程序存儲器屏蔽控制端，低電平有效。 Flash 存儲器編程時，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 Vpp.[11] 6 4） I/O 口引腳 （ 1） P0 口： P0口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復用口。 （ 2） P1 口： P1 口是一個帶內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4個 TTL邏輯門電路。 （ 4） P3 口： P3口是一組帶有內部上拉電阻的 8位 雙向 I/O 口。 P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，還具有的第二種功能，如下表所示： 表 第二功能 此外， P3口還接收一些用于 FLASH 閃存編程和程序校驗的控制信號。 編碼鍵盤本身除了按鍵以外，還包括產(chǎn)生鍵碼的硬件電路。本設計中也是采用非編碼鍵盤。按照接口 原理可分為編碼鍵盤與非編碼鍵盤兩類，兩類鍵盤的區(qū)別是鍵符識別及給出相應鍵碼的方法。 3）按鍵結構與特點 微機鍵盤通常使用機械觸點式按鍵開關，其主要功能是把機械上的 通斷轉換成為電氣上的邏輯關系。 在觸點抖動期間檢測按鍵的通與斷狀態(tài)，可能導致判斷出錯。軟件上采取的措施是：在檢測到有按鍵按下時，執(zhí)行一個 10ms 左右（具體時間應視所使用的按鍵進行調整）的延時程序后，再確認該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電 8 平，若仍保持閉合狀態(tài)電平，則確認該鍵處于閉合狀態(tài)；同理，在檢測到該鍵釋放后，也應采用相同的步驟進行確認，從而可消除抖動的影響。 5）編制鍵盤程序 一個完善的鍵盤控制程序應具備以下功能： （ 1）檢測有無按鍵按下，并采取硬件或軟件措施，消除鍵盤按鍵機械觸點抖動的影響。 獨立式鍵盤 獨立式按鍵是指各按鍵相互獨立地接通一條輸入數(shù)據(jù)線，如圖 所示。這種鍵盤結構的優(yōu)點是電路簡單；缺點是當鍵數(shù)較多 時，要占用較多的 I/O 線。 9 圖 行列式式鍵盤接口電路 首先判別鍵盤中有無鍵按下， 由單片機 I/O 口向鍵盤送 (輸出 )全掃描字，然后讀入 (輸入 )列線狀態(tài)來判斷。方法是：依次給行線送低電平，然后查所有列線狀態(tài)，稱行掃描。在第 0行上若有某一按鍵按下，則相應的列被拉到低電平，則表示第 0 行和此列相交的位置上有按鍵按下。檢測其中是否有變?yōu)榈碗娖降牧芯€。 將第 3 行變?yōu)榈碗娖剑溆嘈袨楦唠娖綍r，輸出編碼為 0111。 3）鍵的位置碼及鍵值 的譯碼過程 上述行掃描過程結束后得到的行號和列號存放在不同的寄存器中。 4+列號（ 0～ 3）為 0、 3； 第 1 行的鍵值為： 1行179。 4179。目前常用的顯示器有數(shù)碼管顯示器（ LED 顯示器）、液晶顯示器（ LCD 顯示器）和 CRT 顯示器等，本設計中采用的是 LED顯示器。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽極兩種結構。根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。這樣，若干個二極管導通，就構成了一個字符。這樣，字符 1 的顯示代碼為 00000110，字符 F 的顯示代碼為 11110001，用十六進制表示分別為 06H和 71H。但是其主要缺點是占用的 I/O 口線較多，硬 件成本較高。 [10]動態(tài)方式顯示時，各數(shù)碼管分時輪流選通，要使其穩(wěn)定顯示，必須采用掃描方式，即在某一時刻只選通一位數(shù)碼管，并送出相應的段碼，在另一時刻選通另一位數(shù)碼管，并送出相應的段碼。本設計顯示電路采用 簡單實用 12 的 8 位共陽 LED 數(shù)碼管，段碼 由 P0 口輸出， 用 74LS244 驅動 ； 位碼 由 P2 口輸出， 用 PNP 三 極管 驅動。此時，就需要 擴展 接 口， 同時提高其驅動能力 ，以減輕總線 接 口的負擔 。 1）功能特性 74LS244 是 一種三態(tài)輸出的 8 總線緩沖驅動器，無鎖存功能， 8 個三態(tài)門分為兩組，每組 4 個 ， 使用時可分別以 1G 和 2G 作為它們的選通工作信號。下面結合圖 來介紹一下各引腳 的功能。 ? 2G（ 19 腳）： 2Y12Y4輸出控制 端 ，低電平有效，高電平高阻 。 3） 真值表 圖 真值表 復位電路 復位操作 復位是單片機的初始化操作。要使其進入正常狀態(tài)，唯一辦法是將單片機復位，以重新啟動。 RST 引腳內部有一個施密特 ST 觸發(fā)器以對輸入信號整形，保證內部復位電路的可靠，所以外部輸入信號不一定要求是數(shù)字波形。增加按鍵開關 SW 和阻值 R1 又可實現(xiàn)按鍵復位功能。 時鐘電路 單片機的時鐘一般需要多相時鐘，所以時鐘電路由振蕩器和分頻器組成。匹配電容 C C2 要根據(jù)石英晶體振蕩器的要求選取。 1）振蕩周期：為單片機提供時鐘信號的振蕩源的周期。一個指令周期通常含有 1～ 4 個機器周期。 2) 采用 AC220V→ AC9V 變壓器＋大電解電容＋ LM2575＋電感＋肖特基二極管＋電解電容 → DC5V。 單片機開發(fā)流程 1）采用 Keil 等編譯軟件編寫程序，利用編譯軟件初步調試仿真并生存目標文件（ .hex\.bin） 2） *繪制 Proteus 原理圖，進行功能仿真 3）利用編程電纜（ USBASP）將程序寫入單片機 4）硬件電路仿真與調試 5）可靠性測試 Proteus ISIS 軟件簡介 Proteus ISIS 是英國 Lab center 公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件。目前支持的單片機類型有： 68000 系列、 8051 系列、 AVR 系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、PIC18 系列、 Z80系列、 HC11 系列以及各種外圍芯片?？傊?，該軟件是一款集單片機和 SPICE 分析于一身的仿真軟件。還可以選擇“ File”→ “ New Design” 命令，彈出“ Create New Design” 對話窗口，進行模板選擇。 （ 7）默認情況下，擺放的原件方向固定。分別單擊兩個引腳（不管兩個引腳在何處），兩個引腳之間會自動添加走線，也可以手動走線。 （ 13）單擊停止仿真按鈕，停止運行。 主程序設計 本程序中使用了復雜的數(shù)學運算將 18b20 傳感器采集到的溫度信號進行計算，通過 A/D 轉換電路將模擬信號轉換成數(shù)字信號通過 4位數(shù)碼管顯示出來，在程序中還設計了溫度的上限值，當環(huán)境溫度超過設計的上限值是就會報警。 4 系統(tǒng)安裝與調試 系統(tǒng)調試大體上分為硬件調試和軟件調試。 設計原理圖 首先按照其實現(xiàn)功能的不同把整個系統(tǒng)分為幾個相對獨立的部分：單片機及其時鐘、復位電路，數(shù)碼管顯示電路，矩陣鍵盤電路，蜂鳴器電路，程序下載電路。首先將所用到的元件庫加載進所建的工程，然后把所用到的元器件按照模塊化的分布擺放到圖紙上，下面就開始連線了。 2）單片機部分。 4矩陣鍵盤，其連接也是比較復雜的。為了能時刻指示電源供電情況，我加入了電源指示燈。 21 制作 PCB 設計的原理圖通過驗證后，就開始制做 PCB 板，使用的軟件還是 Protel。然后導入前面生成的網(wǎng)表，這時一般都會出現(xiàn)提示錯誤。當然，還會遇到其他問題，只要用心是都可以解決的。布線一般采用自動布線，因為電腦會根據(jù)設置的布線規(guī)則選擇最優(yōu)的布線方案。 硬件調試 1）對印刷電路板質量檢查、測試，是否同印制電路板圖一致。 [4] 22 軟件調試 單片機硬件系統(tǒng)測試合乎要求后，開始軟件調試。硬件仿真器有完善的硬件資源和監(jiān)控程序，能實現(xiàn)對用戶目標程序的跟蹤測試，直觀上感覺到每步或過程執(zhí)行的結果，及時的偵錯和排除錯誤。 PC+模擬仿真軟件 +編程器 這種方法所需投資少，快捷方便，適應于小型單片機應用系統(tǒng)或熟練的單片機應用系統(tǒng)開發(fā)者。反復運行，直至符合設計標準。系統(tǒng)上電后傳感器開始采集周圍環(huán)境溫度的信號，通過一 系列數(shù)學運算將采集到的模擬信號轉換成數(shù)字信號，并且通過數(shù)碼管顯示出來便于觀察。通過一次系統(tǒng)的學習，讓深刻的明白理論與實踐的差距。 int a=24。 //定義蜂鳴器的接口 void set_ds18b20()。//向 DS18B20 寫 1字節(jié)子程序 void delayms(uchar count)。 //禁止中斷 SP = 0x60。 delayms(20)。 dat=0。 //數(shù)據(jù)線置高電平 delay=30。 if(dat) //DS18B20 發(fā)出高電平初始化成 功，返回 { flag=1。 break。 //發(fā)溫度轉換命令 disp_temp()。 //發(fā)出讀溫度命令 read_d