【文章內(nèi)容簡介】 方案二： 利用 DS18B20 可編程 1Wire 數(shù)字溫度傳感器芯片，集成度高，單總線模式與方案一相比系統(tǒng)電路相對簡單。 綜合相比選擇方案二。 按鍵模塊 功能：主要是對系統(tǒng)進行擴展時輸入或是校準時使用。 武漢理工大學《 protel 應用》課程設計說明書 3 選型：直接采用一般使用的按鍵。 單片機最小系統(tǒng) 模塊設計 單片機最小系統(tǒng)由 STC89C5復位電路、晶振組成。 最小系統(tǒng)在本設計作品中占有重要的地位，一方面提供與外界的交互接口：矩陣鍵盤。另一方面負責通過 AD/DA 采集溫度傳感器 DS18B20 測得的外界的溫度值，然后通過解碼編碼形成二進制驅動脈沖，送到 數(shù)碼管的驅動電路。 51 單片機含有眾多的功能引腳和片外設置，但是根據(jù)我們的需求我們只需要使用到51 單片機的部分接口，其余的引腳直接懸空處置就行。 其中各部分電路的功能如下： 1. 晶振電路為 51 單片機提供脈沖源。 2. 復位按鍵電路為 51 單片機提供復位功能。 3. 其中 P P0、 P2 及部分 P3 口 為我們 使用到的部分接口。 主系統(tǒng)模塊在 Altium Designer 中的設計電路如下圖 31 所示： RESETXTAL2XTAL1VSS PSENALEEAVCCSTC89C52STC189C51VCCR110KGNDRXTXTDataC330PFC230PF1 2Y1XTALGNDVCCVCC123456789H1Header 9主系統(tǒng)部分B1按鍵C110UF 圖 31 單片機最小系統(tǒng) 武漢理工大學《 protel 應用》課程設計說明書 4 如圖 2， 單片機最小系統(tǒng)由 STC89C5復位電路、晶振組成。 基于模塊化的設計思想，我們根 據(jù)需要的功能，在最小系統(tǒng)的基礎上擴展部分模塊即可實現(xiàn)我們所需求的全部功能。但是需要注意的是，在進行模塊化設計的時候應該要注意各接口之間的電平兼容性。 矩陣鍵盤 模塊設計 VCC VCC VCC VCC 矩陣鍵盤 \功能選擇鍵B2按鍵B3按鍵B4按鍵B5按鍵B9按鍵B13按鍵B17按鍵B8按鍵B12按鍵B16按鍵B7按鍵B11按鍵B15按鍵B6按鍵B10按鍵B14按鍵R210KR310KR410KR510K 圖 32 矩陣鍵盤電路圖 矩陣 鍵盤 由四行四列組成 。 數(shù)碼管顯示 模塊 設計 G3f2g1e10d9G8c7DP6b5a4SEG11 位七段數(shù)碼管G3f2g1e10d9G8c7DP6b5a4SEG21 位七段數(shù)碼管G3f2g1e10d9G8c7DP6b5a4SEG31 位七段數(shù)碼管G3f2g1e10d9G8c7DP6b5a4SEG41 位七段數(shù)碼管G3f2g1e10d9G8c7DP6b5a4SEG51 位七段數(shù)碼管G3f2g1e10d9G8c7DP6b5a4SEG61 位七段數(shù)碼管1A1YLA74LS042A2YLB74LS043A3YLC74LS044A4YLD74LS045A5YLE74LS046A6YVCC GNDLF74LS04VCC GND 數(shù)碼管顯示 圖 33 數(shù)碼管顯示電路圖 武漢理工大學《 protel 應用》課程設計說明書 5 數(shù)碼管顯示電路由 6 個單獨的 7 段數(shù)碼管和 74LS04 組成， 74LS04 為數(shù)碼管提供足夠的電流。 數(shù)碼管的原理部分可能是比較簡單的，但是由于數(shù)碼管本身就是由多段 LED 組成的因此內(nèi)部結構較為復雜，在 PCB 設計制作的時候可能會給布板布線帶來很多的麻煩。 因此在 原理設計的時候部分信號線能夠公用就應該盡量共用，這樣連線的時候就會比較方便，避免無謂的跳線。 串口通信模塊設計 1234H5Header 4RXTXGNDVCC串口通信部分 圖 34 串口通信部分電路圖 考慮到兩塊 51 串口通信的時候并不需要電平轉化，為了節(jié)約成本，直接采用三線連接方式。 DS18B20 模塊設計 123H3Header 3VCCR610KGNDTDataDS18B20 圖 35 DS18B20 模塊電路 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 的數(shù)字溫度計提供 9 至 12 位的攝氏溫度測量，并具有與非易失性用戶可編程上限和下限報警功能。信息單線接口送入 DS18B20 或從 DS18B20 送出，因此按照定義只需要一條數(shù)據(jù)線（和地線）與中央微處理器進行通信。它的測溫范圍從 55 176。 C 到 +125 176。C，其中從 10 176。C 至 +85 176。C 可以精確到 176。C 。此外，DS18B20 可以從數(shù)據(jù)線直接供電（ “寄生電源 ”） ，從而消除了供應需要一個外部電源。 武漢理工大學《 protel 應用》課程設計說明書 6 原理圖設計 新建 原理圖文件 在 WINDOWS 95/98 或 NT 更高版本 界面下雙擊 Altium Designer 圖標，點擊 File(文件 )中 new 項，新建設計數(shù)據(jù)庫。 在 Browse 選項中選取需要存儲的文件夾，然后點擊 OK 即可建立自己的設計數(shù)據(jù)庫 ，如圖 7 所示。 圖 41 File/New新建設計數(shù)據(jù)庫 （ 2） 使用菜單 File/New，在打開的窗口選擇 Schematic Document 圖標，建立新原理圖文件。 （ 3）將原理圖文件打開。 設置畫圖環(huán)境 （ 1）使用菜單 Design/Option，在如圖 8 所示的窗口中設置圖紙尺寸、柵格等內(nèi)容。 Altium Designer 中尺寸設置的界面如下圖 42 所示： 武漢理工大學《 protel 應用》課程設計說明書 7 圖 42 Design/Option 菜單顯示的 Sheet Options 頁面 注意根據(jù)原理圖的大小，設置圖紙尺寸，一般選擇 A4。同時要選擇捕捉柵格（ SnapGrid）和電氣特性（ Electrical Grid）復選框，注意電氣柵格的尺寸一定要比捕捉柵格小，而可視柵格可以根 據(jù)個人的喜好顯示或不顯示。畫圖方向一般都是橫向。 （ 2）使用菜單 Tool/preference 中設置圖紙移動方式和速度等項內(nèi)容，見圖 43 所示 。 一般圖紙移動方式為 Auto Pan Recenter，移動速度為中等。為將原理圖中的內(nèi)容拷貝到文本編輯軟件中，應該去掉 Add Template to Clipboard 前的對號。若是要在標題欄中輸入一些內(nèi)容，就應該在 Convert Special Strings 前加上對號。 光標形狀可以根據(jù)自己的需要選擇。 圖 43 Tool/preference 頁面 武漢理工大學《 protel 應用》課程設計說明書 8 設置元件庫 必須 有元件庫才能畫圖，所以畫圖前應該在元件庫管理器中放置一些元件庫。首先進入元件庫管理器，然后單擊 Add/Remove 按鈕，在出現(xiàn)的窗口選擇 Design Explorer 99SE/Library/Sch 路徑，再選擇如圖 9 所示窗口下部顯示的常用元件庫文件。單擊 OK，就會看到這些選擇的元件庫已經(jīng)顯示在元件庫管理器窗口了。 一般常用元件都在 miscellaneous 庫中。而 TTL 和 CMOS 數(shù)字集成電路可以在 TI Databooks 庫或 NSC Databooks 庫中查找。運算放大 器和穩(wěn)壓電源電路可以在 NSC 庫中查找。 如下圖 44 所示： 圖 44 選擇元件庫窗口 畫圖步驟 畫圖的簡單步驟是 （ 1）首先將所有元件都從庫中取出來，放置在圖紙上，并且調(diào)整好位置。 （ 2）使用連線工具將元件連接起來。 武漢理工大學《 protel 應用》課程設計說明書 9 （ 3）設置元件屬性。 （ 4）使用 Tool/Annotate 菜單隊元件進行編號。 （ 5）進行電氣檢查（ ERC）。 （ 6）使用 Edit/Export to Spread 菜單建立元