数字温度计的设计

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1、数字温度计的设计一、课程设计目的：通过《电子系统设计》课程设计，使掌握现代电子系统设计的方法和计原则以及使用Protel软件进行原理图和PCB板图设计的方法。进一步加深对电子系统设计和应用的理解。二、课程设计的内容及要求1）数字温度计的设计内容：①数字式温度计测温范围在-55~125℃，误差在±0.5℃以内。②显示部分可以采用LED数码管直读显示（四连排LED数码管）。③可以用键盘（至少4个）设置温度的上/下限，当温度不在范围内时，启动报警装置。④发声器件为8Ω、0.25W动圈式扬声器；2）课程设计要求：1）独立设计原理图及相应的硬件电路。2）独立焊接电路板并对电路

2、板调试。3）针对选择的设计题目，设计系统软件。软件要做到：操作方便，实用性强，稳定可靠。4）设计说明书格式规范，层次合理，重点突出。并附上设计原理图、电路板图及相应的源程序。三、总体设计方案本设计以检测温度并显示温度提供上下限报警为目的，按照系统设计功能的要求，确定系统由5个模块组成：主控器[4]、测温电路，报警电路，按键电路及显示电路。系统以DS18B20为传感器用以将温度模拟量转化为电压数字量以总线传入单片机，以AT89S52为主芯片，在主芯片对DS18B20传入的温度值进行处理，由单片机程序控制，将经处理后的温度由LED数码管显示出来。本系统具有电路简洁，性能

3、可靠等特点，易于实现。LED显示温度值键盘输入控温单片机AT89S52主控部分报警功能DS18B20采集温度图3-1数字温度计设计总体的原理图3.1温度的检测每次测温由单片机向测温传感器发出特定脉冲，测温传感器能够检测到脉冲并做相应的工作。传感器将模拟温度信号经过采集，数字处理，放大后输出。DS18B20使用一个单线接口发送或接受信息，因此在单片机和DS18B20之间只需要一条线链接，用于读写和温度转换的电源可以从数据线获得，无需外接电源。3.2数字信号的处理送入单片机内部的数字信号经过单片机的处理，将数据用LED数码管显示出来。其处理过程主要由单片机能存储的程序进

4、行控制。3.3温度的显示使用4位共阳极LED数码管显示。单片机将温度数据经处理后由I/O口输出，由特定的编码用数码管显示出来。LED显示具有显示速度快，显示结果明显，易于制作等优点。3.4按键检测将按键的一段与单片机I/O口链接，一段与地链接，当按键按下时可以由单片机内的程序检测到。通过按键使用者可以控制程序，使用不同的功能，开关系统等。按键使用普通纽扣按键，具有结构简单，价格低廉，使用方便等优点。3.5报警功能在单片机程序内设置了报警温度的上下限值，当所测得的温度超过了这一数值，将会由蜂鸣器发出报警。报警功能是本系统的重要功能之一，在工业应用中常常需要在特定的温度

5、条件下进行报警，当温度超出范围时及时的报警是十分必要的。一、硬件系统设计4.1总体电路设计温度计电路设计原理图控制器使用单片机AT89S52，温度传感器使用DS18B20，用4位共阴LED数码管以动态扫描法实现温度显示。电路还包括按键电路，复位电路，报警电路，单片机外设电路等。整个系统的原理图如图4-1所示：4.2主控制器AT89S52AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规

6、编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。4.3显示电路显示电路用四位八段共阳极数码管显示。数码管显示方法可分为静态显示和动态显示两种。静态显示就是数码管的8段输入及其公共端电平一直有效。动态显示的原理是，各个数码管的相同段连接在一起，共同占用8位段引管线；每位数码管的阳极连在一起组成公共端。利用人眼的视觉暂留性，依次给出各个数码管公共端加有效信号，在此同时给出该数码管加有效的数据信号，当全段扫描速度大于视觉暂留速度时，显示就会清晰显示出来。4.4温度传感器DS18B20

7、温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，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。DS18B20的性能特点如下：·独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；·实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温；·可通过数据线供电，电压范围为3.0～5.5V；·在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号；·温度以9或12位数字量读出；·报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度(温度报警条件)的器件；·负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能