温度传感器报告.docx
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温度传感器报告.docx
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温度传感器报告
温度传感器报告
温度传感器设计报告
XX工程学院
班级
姓名
一、设计电路3
1、设计要求3
2、设计目的3
二、设计原理3
1、设计模块图3
2、溫度感測器LM354
1)、LM35简介:
4
2)、LM35封装介绍:
4
3、单片机AT89C515
4、ADC0809介绍7
1).主要特性7
2).内部结构7
3).外部特性(引脚功能)8
三、原理图9
1、温度采集模块9
2、单片机控制及AD转换模块9
3、显示模块10
4、报警模块10
5、电源模块11
6、总电路原理图11
四、PCB图12
五、程序13
六、实物展示18
1、完成品18
2、接电展示18
七、元器件清单18
八、总结18
一、设计电路
1、设计要求
1)、温度低于或超出设定温度范围时发出报警。
2)、温度值可在数码管上实时数字显示。
3)、报警温度可以由人工自由设定。
2、设计目的
1)、在学完了《电子设计与制作》课程的基本理论,基本知识后,能够综合运用所学理论知识、拓宽知识面,系统地进行电子电路的工程实践训练,锻炼动手能力,培养工程师的基本技能,提高分析问题和解决问题的能力。
2)、熟悉集成电路的引脚安排,掌握各芯片的逻辑功能及使用方法了解面包板结构及其接线方法,了解数字钟的组成及工作原理
3)、培养独立思考、独立准备资料、独立设计规定功能的数字系统的能力。
4)、培养书写综合设计实验报告的能力
二、设计原理
1、设计模块图
图1:
模块图
2、溫度感測器LM35
1)、LM35简介:
LM35是由NationalSemiconductor所生產的溫度感測器,其輸出電壓與攝氏溫標呈線性關係,轉換公式如式
(1),0時輸出為0V,每升高1°,輸出電壓增加10mV。
LM35有多種不同封裝型式,外觀如圖1所示。
在常溫下,LM35不需要額外的校準處理即可達到C°CC41°±的準確率。
其電源供應模式有單電源與正負雙電源兩種,其接腳如圖2所示,正負雙電源的供電模式可提供負溫度的量測;兩種接法的靜默電流-溫度關係如圖3所示,單電源模式在25°下靜默電流約50μA,非常省電。
2)、LM35封装介绍:
图2:
封装形式1图3:
封装形式2
图4:
封装形式4(此次采用的封装)
3、单片机AT89C51
AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压,高性能CMOS8位单片机,片内含4kbytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128bytes的随机存取数据存储器(RAM),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指令系统,片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元,功能强大AT89C51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合,可灵活应用于各种控制领域。
功能特性概述:
AT89C51提供以下标准功能:
4k字节Flash闪速存储器,128字节内部RAM,32个I/O口线,两个16位定时/计数器,一个5向量两级中断结构,一个全双工串行通信口,片内振荡器及时钟电路。
同时,AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作,并支持两种软件可选的节电工作模式。
空闲方式停止CPU的工作,但允许RAM,定时/计数器,串行通信口及中断系统继续工作。
掉电方式保存RAM中的内容,但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
引脚功能说明:
1、Vcc:
电源电压
2、GND:
地
3、P0口:
P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口,也即地址/数据总线复用口。
作为输出口用时,每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路,对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。
在访问外部数据存储器或程序存储器时,这组口线分时转换地址(低8位)和数据总线复用,在访问期间激活内部上拉电阻。
在FIash编程时,P0口接收指令字节,而在程序校验时,输出指令字节,校验时,要求外接上拉电阻。
4、P1口:
P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。
对端口写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口。
作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。
FIash编程和程序校验期间,P1接收低8位地址。
5、P2口:
P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。
对端口写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口,作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。
在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器(例如执行MOVX@DPTR指令)时,P2口送出高8位地址数据。
在访问8位地址的外部数据存储器(如执行MOVX@RI指令)时,P2口线上的内容(也即特殊功能寄存器(SFR)区中R2寄存器的内容),在整个访问期间不改变。
Flash编程或校验时,P2亦接收高位地址和其它控制信号。
6、P3口:
P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。
P3口输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。
对P3口写入“1”时,它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。
作输入端时,被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流(IIL)。
P3口除了作为一般的I/O口线外,更重要的用途是它的第二功能,如下表所示:
图5
P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。
7、RST:
复位输入。
当振荡器工作时,RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。
8、ALE/PROG:
当访问外部程序存储器或数据存储器时,ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。
即使不访问外部存储器,ALE仍以时钟振荡频率的l/6输出固定的正脉冲信号,因此它可对外输出时钟或用于定时目的。
要注意的是:
每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。
对Flash存储器编程期间,该引脚还用于输入编程脉(PROG
)。
如有必要,可通过对特殊功能寄存器(SFR)区中的8EH单元的DO位置位,可禁止ALE操作。
该位置位后,只有一条MOVX和MOVC指令ALE才会被激活。
此外,该引脚会被微弱拉高,单片机执行外部程序时,应设置ALE无效。
9、PSEN:
程序储存允许(PSEN)输出是外部程序存储器的读选通信号,当AT89C51由外部程序存储器取指令(或数据)时,每个机器周期两次PSEN有效,即输出两个脉冲。
在此期间,当访问外部数据存储器,这两次有效的PSEN信号不出现。
10、EA/VPP:
外部访问允许。
欲使CPU仅访问外部程序存储器(地址为0000H—FFFFH),EA端必须保持低电平(接地)。
需注意的是:
如果加密位LB1被编程,复位时内部会锁存EA端状态。
如EA端为高电平(接VCC端),CPU则执行内部程序存储器中的指令。
Flash存储器编程时,该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp,当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。
11、XTAL1:
振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。
12、XTAL2:
振荡器反相放大器的输出端。
图6AT89C51引脚图
4、ADC0809介绍
1).主要特性
1)8路8位A/D转换器,即分辨率8位。
2)具有转换起停控制端。
3)转换时间为100μs
4)单个+5V电源供电
5)模拟输入电压范围0~+5V,不需零点和满刻度校准。
6)工作温度范围为-40~+85摄氏度
7)低功耗,约15mW。
2).内部结构
ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器,内部结构如图13.22所示,它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型D/A转换器、逐次逼近
3).外部特性(引脚功能)
图7ADC0809引脚图
ADC0809芯片有28条引脚,采用双列直插式封装,如图13.23所示。
下面说明各引脚功能。
IN0~IN7:
8路模拟量输入端。
2-1~2-8:
8位数字量输出端。
ADDA、ADDB、ADDC:
3位地址输入线,用于选通8路模拟输入中的一路
ALE:
地址锁存允许信号,输入,高电平有效。
START:
A/D转换启动信号,输入,高电平有效。
EOC:
A/D转换结束信号,输出,当A/D转换结束时,此端输出一个高电平(转换期间一直为低电平)。
OE:
数据输出允许信号,输入,高电平有效。
当A/D转换结束时,此端输入一个高电平,才能打开输出三态门,输出数字量。
CLK:
时钟脉冲输入端。
要求时钟频率不高于640KHZ。
REF(+)、REF(-):
基准电压。
Vcc:
电源,单一+5V。
GND:
地。
ADC0809的工作过程是:
首先输入3位地址,并使ALE=1,将地址存入地址锁存器中。
此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。
START上升沿将逐次逼近寄存器复位。
下降沿启动A/D转换,之后EOC输出信号变低,指示转换正在进行。
直到A/D转换完成,EOC变为高电平,指示A/D转换结束,结果数据已存入锁存器,这个信号可用作中断申请。
当OE输入高电平时,输出三态门打开,转换结果的数字量输出到数据总线上。
三、原理图
1、温度采集模块
图8温度采集模块
2、单片机控制及AD转换模块
图9单片机控制及AD转换模块
3、显示模块
图9显示模块
4、报警模块
图10报警模块
5、电源模块
图11电源模块
6、总电路原理图
图12-1总电路原理图①
图12-2电路总原理图②
四、PCB图
图13-1PCB封装图①
图13-2PCB封装图②
五、程序
#include
sbitCLK=P2^2;
sbitLED_Red=P2^6;
sbitBee=P2^5;
sbitLED_Green=P2^7;
sbitON=P1^0;
sbitCLK_164=P2^0;
sbitDATA_164=P2^1;
sbitST=P3^5;
sbitEOC=P3^7;
sbitOE=P3^6;
sbitPinA=P3^0;
sbitPinB=P3^1;
sbitPinC=P3^2;
sbitS1=P1^1;
sbitS2=P1^2;
unsignedcharcodea[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
unsignedcharb[]={0x76,0x38,0x3f,0x71,0x73};
unsignedintt1,t2,tp1,tp2,tp,i,g,f,z,h=30,l=10;
longdelay()
{
for(g=0;g<32600;g++);
}
delayz()
{
}
delayf()
{
for(f=0;f<2600;f++);
}
voiddelay(unsignedintt)
{
unsignedchark;
while(t--)
{
for(k=0;k<125;k++);
}
}
voidwrite164(unsignedcharn)
{
unsignedchari,tmp;
for(i=0;i<8;i++)
{
tmp=n;
DATA_164=tmp&0x80;
CLK_164=0;
delayz();
n<<=1;
CLK_164=1;
}
}
voidInitIO()
{
P0=0xff;
PinA=0;
PinB=0;
PinC=0;
ST=1;
OE=1;
EOC=1;
}
voidLongDelay(unsignedinti)
{
unsignedintj;
for(;i>0;i--)
{for(j=100;j>0;j--);}
}
voidStartADC(unsignedcharAddress)
{
PinC=(bit)(Address&0x04);
PinB=(bit)(Address&0x02);
PinA=(bit)(Address&0x01);
ST=0;
LongDelay(5);
ST=1;
}
unsignedintReadData(void)
{
unsignedinttemp;
while(!
EOC);
OE=0;
delay(4);
temp=P0&0xff;
return(temp);
}
voidmain(void)
{
write164(b[3]);
write164(b[3]);
write164(b[2]);
while(ON==1);
while(ON==0);
TMOD=0x02;
EA=1;
ET0=1;
TH0=0xFE;
TL0=0xFE;
InitIO();
TR0=1;
while
(1)
{
write164(a[h%10]);
write164(a[h/10]);
write164(b[0]);
longdelay();
longdelay();
write164(a[l%10]);
write164(a[l/10]);
write164(b[1]);
longdelay();
longdelay();
if(S1==0)
{
write164(a[tp1%10]);
write164(a[tp1/10]);
write164(a[1]);
while(S1==1);
while(S1==0);
}
if(S2==0)
{
write164(a[tp2%10]);
write164(a[tp2/10]);
write164(a[2]);
while(S2==1);
while(S2==0);
}
StartADC(0);
t1=ReadData();
tp1=(t1*100/255);
StartADC
(1);
t2=ReadData();
tp2=(t2*100/255);
tp=(tp1+tp2)/2;
write164(a[tp%10]);
write164(a[tp/10]);
write164(b[4]);
longdelay();
longdelay();
longdelay();
if(tp>h)
{
LED_Red=0;
Bee=0;
delayf();
Bee=1;
delayf();
Bee=0;
delayf();
Bee=1;
delayf();
Bee=0;
delayf();
Bee=1;
delayf();
Bee=0;
delayf();
Bee=1;
}
elseif(tp { LED_Green=0; Bee=0; delayf(); Bee=1; delayf(); Bee=0; delayf(); Bee=1; delayf(); Bee=0; delayf(); Bee=1; delayf(); Bee=0; delayf(); Bee=1; } else { LED_Red=1;LED_Green=1;Bee=1; } } } voidINTT0()interrupt1 { CLK=~CLK; } 六、实物展示 1、完成品 图14 图15 2、接电展示 图14-1接电实际展示 图14-2接电实际展示 图14-3接电实际展示 图14-4调节展示 七、元器件清单 八、总结 通过对温度传感器的设计和制作,我觉得自己学习到了很多,我对温度传感器的结构与原理有了很好的理解,知道了AT89C51,LM35,LM324等芯片的基本应用和原理,并能进行一些简单的使用。 加深了对数字电路的认识和理解,能将过去学到的理论知识进行运用。 再次,加强了对PROTEL等软件的应用。 在焊接电路板过程中,加强了焊接技术,以及加强我的细心和耐心。 电路板焊接要求很高,不能出错。 这点很重要。 在学习过程中,我得到了同学和老师的很多帮助,再次,对他们表示衷心的感谢,学习是要互帮互助的,这样可以共同进步。
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