【正文】 ，即學生根據(jù)設計要求和性能約束，查閱文獻資料，收集、分析類似的相關題目，并通過元器件的組裝調(diào)試等實踐環(huán)節(jié)，使最終硬件電路 達到題目要求的性能指標；第二，課程設計為后續(xù)的畢業(yè)設計打好基礎，畢業(yè)設計是系統(tǒng)的工程設計實踐，而課程設計的著眼點是讓學生開始從理論學習的軌道上逐漸引向?qū)嶋H運用，從已學過的定性分析、定量計算的方法，逐步掌握工程設計的步驟和方法，了解科學實驗的程序和實施方法。 課題研究的內(nèi)容 本文主要介紹了一個基于 AT89C51 單片機的測溫系統(tǒng)，詳細描述了利用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 開發(fā)測溫系統(tǒng)的過程，重點對傳感器在單片機喜愛的硬件連接，軟件編程以及各模塊系統(tǒng)流程進行了詳盡分析，對各部分的電路也進行一一介紹，該系統(tǒng)可以方便的是實現(xiàn)溫度采集和顯示，并可以根據(jù)需要任意設定上下限報警溫度，它使用起來方便，具有精度高、量程寬、靈敏度高、體積小、功耗低等優(yōu)點，適合我們?nèi)粘?生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫度測量，也可以當做溫度 4 處理模塊嵌入其他系統(tǒng)中，作為其他主系統(tǒng)的輔助擴展。 本設計首先是確定目標，氣候是各個功能模塊的設計，再在 Proteus 軟件上進行仿真，修改，仿真。 5 系統(tǒng)的功能 此數(shù)字溫度計是基 于 51 單片機， 18B20，四位數(shù)碼管， led 發(fā)光二級管，按鍵等阻容元件設計制作而成，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，能夠很好的測量出溫度值，并顯示。 溫度計的分析 元件設計的意義： 關于按鍵：共設計了 4 個獨立按鍵，一個為進入調(diào)整上下限的功能鍵，一個為加，一個為減，另一個為確定設置鍵，按下調(diào)整鍵進入上限設置，右邊紅色二極管亮，設置完上限按確定鍵，延時并且蜂鳴器響 1下，綠二極管亮，自動進入下限設置。 關于發(fā)光二極管：共設計了三個 發(fā)光二極管，一個為電源指示，另外兩個分 別為上下限指示或溫度報警指示。當正常顯示溫度時，溫度高于上限紅色的亮，低于下限時綠色的亮。 關于數(shù)碼管：當溫度為正時，顯示溫度值，溫度為負時，最高位顯示“－”， 溫度數(shù)據(jù)精確到小數(shù)點后一位。 6 設計任務和要求 基本范圍 15℃ —— 42℃ 精度誤差小于 ℃ LED 數(shù)碼直讀顯示 可以任意設定溫度的上下限報警功能 . 元器件的選取 單片機芯片的選?。? 方案一： 采用 89C51 芯片作為硬件核心，利用 Flash ROM，內(nèi)部具有 4KB ROM 存儲空間 ,能于 3V 的超低壓工作 ,而且與 MCS51 系列單片機完全兼容 ,但是運用于電路設計中時由于不具備 ISP 在線編程技術 , 當在對電路進行調(diào)試時，由于程序的錯誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤?序時，對芯片的多次拔插會對芯片造成一定的損壞。 綜上所述：本課設中單片機芯片采用 AT89C51。利用熱敏電阻隨溫度變化而顯著變化，能直接將溫度的變化轉換為能量的變化，進而制成溫度計。 方案二： 采用 DS18B20 溫度傳感器。 綜上所述：溫度傳感器選取智能測溫器件 DS18B20。 1602液晶顯示模塊芯片作為溫度數(shù)據(jù)顯示裝置 。至此，系統(tǒng)最終方案確定。同時在晶振兩端各接一個 22pF 的電容，每個電容的另一端再接入到地。如圖所示，在 RST 復位輸入引腳上接一電容至 Vcc 端，下接一個電阻到底。達到復位狀態(tài)。 AT89C51是一種帶 4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8位微處理器，俗稱單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除 100次。由于將多功能 8位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89C51是一種高效微控制器， AT89C2051是它的一種精簡版本。 圖 44 AT89C51引腳圖 電源電路 78系列集成穩(wěn)壓器是常用的固定輸出電壓的集成穩(wěn)壓器。 78系列集成穩(wěn)壓器為三端器件： 1腳為輸入端， 2腳為接地端， 3腳為輸出端，使用十分方便。 IC 采用集成穩(wěn)壓器 7805， C1,C2分別為輸入端和輸出 端的濾波電容， RL為負 11 載輸出電阻。 圖 45 電源電路 輸入電路設計 按鍵電路 關于按鍵：共設計了 4 個獨立按鍵，一個為進入調(diào)整上下限的功能鍵，一個為加，一個為減，另一個為確定設置鍵，按下調(diào)整鍵進入上限設置，右邊紅色二極管 亮，設置完上限按確定鍵，延時并且蜂鳴器響 1下，綠二極管亮，自動進入下限設置。 圖 46 按鍵電路 12 測溫電路 測溫電路方面，我們選擇的溫度傳感器是 DALLAS 半導體公司最新推出的一種改進型只能溫度傳感器，不同于傳統(tǒng)的熱敏電阻， DS18B20能夠直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn) 9~12位的數(shù)字讀書方式。另一種是寄生電源供電方式，如圖 4所示單片機端口接單線總線，為保證在有效的 DS18B20時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個 MOSFET 管來完成對總線的上拉。采用寄生電源供電方式時 VDD 端接地。這里我們把溫度傳感器的 DQ端與 P23相接，以 P23作為溫度輸入口。如下圖所示 圖 47 測溫電路 輸出電路設計 顯示電路 關于發(fā)光二極管：共設計了三個發(fā)光二極管，一個為電源指示，另外兩個分別為上下限指示或溫度報警指示。當正常顯示溫度時，溫度高于上限紅色的亮，低于下限時綠色的亮。 電阻 R=U/I ,計算得出范圍在 250Ω 500Ω間，在這里取 470Ω。 數(shù)碼管使用條件：a、段及小數(shù)點上加限流電阻 b、使用電壓：段：根據(jù)發(fā)光顏色決定；小數(shù)點：根據(jù)發(fā)光顏色決定 c、使用電流：靜態(tài)：總電流 80mA（每段 10mA）；動態(tài)：平均電流 45mA 峰值電流 100mA。 14 圖 410 數(shù)碼管 15 42度，溫度下限為 15度。此時溫度為 38 度， 溫度在規(guī)定范圍內(nèi)，綠燈指示，不報警 。此時溫度為 45 度， 超過上限溫度，紅燈指示并報警。此時溫度為 10 度， 低于下限溫度，紅燈指示并報警。 ②元器件插裝后，其標志應向著易于認讀的方向，并盡可能從左到右的順序讀出。 ④元器件在電路板上的插裝應分布均勻，排列整齊美觀，不允許斜排、立體交叉和重疊排列；不允許一邊高、一邊低，也不允許引腳一邊長、一邊短。正確的插裝方式應為正向插裝； ④、若是縱向排列，則按色環(huán)排列，上面四個環(huán)間隙 較小，第五個環(huán)與前四個色環(huán)間隙較大（高精度金屬膜電阻器）或電阻器上的表示字符為從上到下排列（高精度低溫漂電阻器）。 ③、電容排列要保證其標識字方向一致，便于觀測。（電路板正面向上） 二極管的焊接 正確辨認正負極后按要求裝入規(guī)定位臵，型號及標記要易看得見，焊接要求可參考電阻的要求。 電路板調(diào)試 最小系統(tǒng)的電路不工作，首先應該確認電源電壓是否正常。接下來就是檢測復位引腳的電壓是否正常， EA 引腳的電壓要正常為 5V 左右。如果是工作但是不能按需要的功能執(zhí)行，也可用更換 AT89C52 單片機方法調(diào)試，但在此之前可以選擇檢查對應的模塊是否有焊接問題，若沒有再進行更換。把以往所學的理論知識投入到實際應用當中，加強了對課本上面知識的了解。一開始的選擇是采用傳統(tǒng)的熱電阻，然后采集對應溫度下的電流和電壓，通過 A/D 電路進單片機處理來得出溫度。后來參考相關資料，最