数字温度传感器课程设计论文.docx
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数字温度传感器课程设计论文
课题要求:
4
1.原理分析 4
2.方案选择 4
3.元器件选择 5
3.1单片机 5
3.2温度传感器 7
3.3显示屏 8
3.4蜂鸣器 9
3.5其他元件 9
4.proteus原理图绘制 9
4.1设计步骤 9
4.2设计过程 9
4.2.1单片机系统模块 10
4.2.2晶体振荡模块 10
4.2.3扬声器报警模块 11
4.2.4温度传感器模块 12
4.2.5液晶显示模块 13
5.综合调试 16
6.总结 17
附录1 18
附录2 21
附录3 23
附录4 24
基于数字温度传感器的数字温度计设计报告
课题要求:
利用数字温度传感器DS18B20与单片机结合来测量温度。
利用数字温度传感器DS18B20测量温度信号,计算后在LED数码管上显示相应的温度值。
其温度测量范围为?
55℃~125℃,精确到0.5℃。
数字温度计所测量的温度采用数字显示,控制器使用单片机AT89C51,测温传感器使用DS18B20,,实现温度显示。
1.原理分析(刘星)
采用AT89C51单片机作为控制核心对温度传感器DS18B20控制,读取温度信号并进行计算处理,并送数码管显示。
采用数字温度芯片DS18B20测量温度,输出信号全数字化。
便于单片机处理及控制,省去传统的测温方法的很多外围电路。
且该芯片的物理化学性很稳定,它能用做工业测温元件,此元件线形较好。
在0—100摄氏度时,最大线形偏差小于1摄氏度。
DS18B20的最大特点之一采用了单总线的数据传输,由数字温度计DS18B20和微控制芯片AT89C51构成的温度测量装置,它直接输出温度的数字信号,可直接与计算机连接。
这样,测温系统的结构就比较简单,体积也不大。
采用AT89C51单片机控制,软件编程的自由度大,可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制而且体积小,硬件实现简单,安装方便。
用AT89C51芯片控制温度传感器DS18B20进行实时温度检测并显示,能够实现快速测量环境温度,并可以根据需要设定上下限报警温度。
该系统扩展性非常强,它可以在设计中加入时钟芯片DS1302以获取时间数据,在数据处理同时显示时间,并可以利用AT24C16芯片作为存储器件,以此来对某些时间点的温度数据进行存储,利用键盘来进行调时和温度查询,获得的数据可以通过MAX232芯片与计算机的RS232接口进行串口通信,方便的采集和整理时间温度数据。
⒉方案选择(刘星)
按照系统设计功能的要求,确定系统由3个大的模块组成:
主控制器、测温电路和显示电路。
由AT89C51单片机组成硬件设计,AT89C51的EA接高电平,其外围电路提供能使之工作的晶振脉冲、复位按键,四个I/O分别接8路的单列IP座方便与外围设备连接。
当AT89C51芯片接到来自温度传感器的信号时,其内部程序将根据信号的类型进行处理,并且将处理的结果送到显示模块,发送控制信号控制各模块。
⒊元器件选择(黄学然)
3.1单片机
AT89C51芯片:
AT89C51是一个低电压,高性能CMOS8位单片机,片内含4K的可反复擦写的FLASH只读存储器和128BYTES的随机存取数据存储器,40个引脚,32个外部双向输入/输出(I/O)端口,同时内含2个外中断口,2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口。
AT89C51可以按照常规方法进行编程,也可以在线编程。
器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起,特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。
内置功能强大的微型计算机的AT89C51提供了高性价比的解决方案。
主要特性:
·与MCS-51兼容
·4K字节可编程FLASH存储器
·寿命:
1000写/擦循环
·数据保留时间:
10年
·全静态工作:
0Hz-24MHz
·三级程序存储器锁定
·128×8位内部RAM
·32可编程I/O线
·两个16位定时器/计数器
·5个中断源
·可编程串行通道
·低功耗的闲置和掉电模式
·片内振荡器和时钟电路
管脚说明:
VCC:
供电电压。
GND:
接地。
P0:
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时,P0口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。
P1口:
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。
P2口:
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。
并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口:
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。
作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。
P3.0RXD(串行输入口)
P3.1TXD(串行输出口)
P3.2/INT0(外部中断0)
P3.3/INT1(外部中断1)
P3.4T0(计时器0外部输入)
P3.5T1(计时器1外部输入)
P3.6/WR(外部数据存储器写选通)
P3.7/RD(外部数据存储器读选通)
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
/EA/VPP:
当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。
XTAL1:
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2:
来自反向振荡器的输出。
振荡器特性:
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。
该反向放大器可以配置为片内振荡器。
石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。
如采用外部时钟源驱动器件,XTAL2应不接。
有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器,因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求,但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
3.2温度传感器
DS18B20:
DS18B20封装图
DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。
与传统的热敏电阻相比,它能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9~12位的数字值读数方式。
可以分别在93.75ms和750ms内完成9位和12位的数字量,并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线(单线接口)读写,温度变换功率来源于数据总线,总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电,而无需额外电源。
因而使用DS18B20可使系统结构更趋简单,可靠性更高。
他在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较DS1820有了很大的改进,给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。
以下是DS18B20的特点:
(1)独特的单线接口方式:
DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。
(2)在使用中不需要任何外围元件。
(3)可用数据线供电,电压范围:
+3.0~+5.5V。
(4)测温范围:
-55-+125℃。
固有测温分辨率为0.5℃。
(5)过编程可实现9-12位的数字读数方式。
(6)用户可自设定非易失性的报警上下限值。
(7)支持多点组网功能,多个DS18B20可以并联在惟一的三线上,实现多点测温。
(8)负压特性,电源极性接反时,温度计不会因发热而烧毁,但不能正常工作。
3.3显示屏
LCD1602液晶显示屏:
同时显示摄氏温度与华氏温度。
管脚分布:
LCD1602模块的管脚分布功能
管脚号
管脚名称
状态
管脚功能
1
Vss
电源地
2
Vdd
电源正极
3
V0
液晶显示偏压信号
4
RS
输入
寄存器选着
5
RW
输入
读、写操作
6
E
输入
使能信号
7
DB0
三态
数据总线0(LSB)
8
DB1
三态
数据总线
9
DB2
三态
数据总线
10
DB3
三态
数据总线
11
DB4
三态
数据总线
12
DB5
三态
数据总线
13
DB6
三态
数据总线
14
DB7
三态
数据总线(MSB)
15
LEDA
输入
背光+5V
16
LEDK
输入
背光地
3.4蜂鸣器
实现报警振铃音。
3.5其他元件
电容(30pf,10uf)、电阻(4.7k,8.2k)、三极管(8550)、晶振(12MHZ)、按键、杜邦线、排针若干,万能板。
⒋proteus原理图绘制(余琳玲)
4.1设计步骤
1.使用proteus软件画出原理图
2.使用keil软件
1)建立工程
2)为工程选择目标器件
3)设置工程的配置参数
4)打开程序文件
5)编辑和链接工程
6)纠正程序中的书写和错误并重新建立链接
7)生成hex文件
3.使用proteus软件进行仿真
4.2设计过程
硬件接线图见附录4
4.2.1单片机系统模块
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