溫度傳感器設(shè)計(jì)報(bào)告

1、溫度傳感器設(shè)計(jì)報(bào)告xx工程學(xué)院班級(jí)姓名一、設(shè)計(jì)電路31、設(shè)計(jì)要求32、設(shè)計(jì)目的3二、設(shè)計(jì)原理31、設(shè)計(jì)模塊圖32、溫度感測(cè)器lm3541）、lm35簡(jiǎn)介：42）、lm35封裝介紹：43、單片機(jī)at89c5154、adc0809介紹71）主要特性72）內(nèi)部結(jié)構(gòu)73）外部特性（引腳功能）8三、原理圖91、溫度采集模塊92、單片機(jī)控制及ad轉(zhuǎn)換模塊93、顯示模塊104、報(bào)警模塊105、電源模塊116、總電路原理圖11四、pcb圖12五、程序13六、實(shí)物展示181、完成品182、接電展示18七、元器件清單18八、總結(jié)18一、設(shè)計(jì)電路1、 設(shè)計(jì)要求1）、溫度低于或超出設(shè)定溫度范圍時(shí)發(fā)出報(bào)警。2）、溫度值

2、可在數(shù)碼管上實(shí)時(shí)數(shù)字顯示。3）、報(bào)警溫度可以由人工自由設(shè)定。2、設(shè)計(jì)目的1）、在學(xué)完了電子設(shè)計(jì)與制作課程的基本理論，基本知識(shí)后，能夠綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)、拓寬知識(shí)面，系統(tǒng)地進(jìn)行電子電路的工程實(shí)踐訓(xùn)練，鍛煉動(dòng)手能力，培養(yǎng)工程師的基本技能，提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。2）、熟悉集成電路的引腳安排，掌握各芯片的邏輯功能及使用方法了解面包板結(jié)構(gòu)及其接線方法，了解數(shù)字鐘的組成及工作原理3）、培養(yǎng)獨(dú)立思考、獨(dú)立準(zhǔn)備資料、獨(dú)立設(shè)計(jì)規(guī)定功能的數(shù)字系統(tǒng)的能力。4）、培養(yǎng)書寫綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力二、設(shè)計(jì)原理1、 設(shè)計(jì)模塊圖溫度采集模塊鍵盤輸入模塊 顯示模塊單片機(jī)控制模塊蜂鳴器報(bào)警模塊圖1：模塊圖2、溫度感測(cè)器

3、lm35 1）、lm35簡(jiǎn)介： lm35是由national semiconductor所生產(chǎn)的溫度感測(cè)器，其輸出電壓與攝氏溫標(biāo)呈線性關(guān)係，轉(zhuǎn)換公式如式(1)，0時(shí)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(zhǔn)處理即可達(dá)到ccc41的準(zhǔn)確率。其電源供應(yīng)模式有單電源與正負(fù)雙電源兩種，其接腳如圖2所示，正負(fù)雙電源的供電模式可提供負(fù)溫度的量測(cè)；兩種接法的靜默電流-溫度關(guān)係如圖3所示，單電源模式在25下靜默電流約50a，非常省電。 2）、lm35封裝介紹： 圖2：封裝形式1 圖3：封裝形式2圖4：封裝形式4（此次采用的封裝）3

4、、單片機(jī)at89c51at89c51是美國(guó)atmel公司生產(chǎn)的低電壓，高性能cmos8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（perom）和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram），器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（cpu）和flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大at89c51單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。功能特性概述：at89c51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k 字節(jié)flash 閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部ram，32 個(gè)io 口線，兩個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)

5、中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，at89c51可降至0hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止cpu的工作，但允許ram，定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存ram中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。引腳功能說(shuō)明：1、vcc：電源電壓2、gnd：地3、p0 口：p0 口是一組8 位漏極開(kāi)路型雙向io 口，也即地址數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)ttl邏輯門電路，對(duì)端口寫“1”可作為高阻抗輸入端用。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和

6、數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。在fiash編程時(shí)，p0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。4、p1口：p1是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向io口，p1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)ttl邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（iil）。fiash編程和程序校驗(yàn)期間，p1接收低8位地址。5、p2口：p2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向io口，p2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)ttl邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”，通過(guò)內(nèi)

7、部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（iil）。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行movxdptr指令）時(shí)，p2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問(wèn)8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行movxri 指令）時(shí)，p2 口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（sfr）區(qū)中r2寄存器的內(nèi)容），在整個(gè)訪問(wèn)期間不改變。flash編程或校驗(yàn)時(shí)，p2亦接收高位地址和其它控制信號(hào)。6、p3口：p3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向io 口。p3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)ttl邏輯門電路。對(duì)p3 口寫

8、入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時(shí)，被外部拉低的p3 口將用上拉電阻輸出電流（iil）。p3口除了作為一般的io口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示：圖5p3口還接收一些用于flash閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。7、rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，rst引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。8、aleprog： 當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ale（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器，ale 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的l6 輸出固定的正脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)

9、據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ale脈沖。對(duì)flash存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈（prog）。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（sfr）區(qū)中的8eh單元的do 位置位，可禁止ale 操作。該位置位后，只有一條movx和movc指令ale才會(huì)被激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ale無(wú)效。9、psen：程序儲(chǔ)存允許（psen）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)at89c51 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次psen有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這兩次有效的psen信號(hào)不出現(xiàn)。10、eavpp：外部訪問(wèn)允許。欲使cpu僅訪問(wèn)

10、外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000hffffh），ea端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位lb1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存ea端狀態(tài)。如ea端為高電平（接vcc端），cpu則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12v的編程允許電源vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12v編程電壓vpp。11、xtal1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。12、xtal2：振蕩器反相放大器的輸出端。圖6 at89c51引腳圖4、adc0809介紹1）主要特性1）8路8位ad轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位。 2）具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。 3）轉(zhuǎn)換時(shí)間為100s4）單個(gè)5v電源供電 5）模

11、擬輸入電壓范圍05v，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。 6）工作溫度范圍為-4085攝氏度 7）低功耗，約15mw。 2）內(nèi)部結(jié)構(gòu) adc0809是cmos單片型逐次逼近式ad轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1322所示，它由8路模擬開(kāi)關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開(kāi)關(guān)樹(shù)型da轉(zhuǎn)換器、逐次逼近 3）外部特性（引腳功能）圖7 adc0809引腳圖adc0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖1323所示。下面說(shuō)明各引腳功能。 in0in7：8路模擬量輸入端。2-12-8：8位數(shù)字量輸出端。adda、addb、addc：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路ale：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效

12、。 start： ad轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，輸入，高電平有效。 eoc： ad轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng)ad轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 oe：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng)ad轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開(kāi)輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。clk：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于640khz。 ref（+）、ref（-）：基準(zhǔn)電壓。 vcc：電源，單一5v。 gnd：地。 adc0809的工作過(guò)程是：首先輸入3位地址，并使ale=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。start上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng) ad轉(zhuǎn)換，之后eo

13、c輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到ad轉(zhuǎn)換完成，eoc變?yōu)楦唠娖?，指示ad轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng)oe輸入高電平 時(shí)，輸出三態(tài)門打開(kāi)，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。三、原理圖1、溫度采集模塊圖8 溫度采集模塊2、 單片機(jī)控制及ad轉(zhuǎn)換模塊圖9單片機(jī)控制及ad轉(zhuǎn)換模塊3、 顯示模塊圖9 顯示模塊4、 報(bào)警模塊 圖10 報(bào)警模塊5、電源模塊圖11 電源模塊6、總電路原理圖圖12-1總電路原理圖圖12-2電路總原理圖四、pcb圖圖13-1 pcb封裝圖圖13-2 pcb封裝圖五、程序#include sbit clk = p22;sbit led_red =

14、 p26;sbit bee = p25;sbit led_green = p27;sbit on = p10;sbit clk_164 = p20;sbit data_164 = p21;sbit st = p35;sbit eoc = p37;sbit oe = p36;sbit pina = p30;sbit pinb = p31;sbit pinc = p32;sbit s1 = p11;sbit s2 = p12; unsigned char code a = 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;unsigned char

15、 b=0x76,0x38,0x3f,0x71,0x73;unsigned int t1,t2,tp1,tp2,tp,i,g,f,z,h=30,l=10;longdelay()for(g=0;g32600;g+);delayz()delayf()for(f=0;f2600;f+);void delay(unsigned int t)unsigned char k;while(t-)for(k=0; k125; k+);void write164(unsigned char n)unsigned char i,tmp; for(i=0;i8;i+) tmp=n; data_164=tmp&0x80

16、; clk_164=0; delayz(); n0;i-) for(j=100;j0;j-);void startadc(unsigned char address)pinc = (bit) (address & 0x04);pinb = (bit) (address & 0x02);pina = (bit) (address & 0x01);st = 0; longdelay(5);st = 1;unsigned int readdata(void)unsigned int temp;while(!eoc);oe = 0;delay(4);temp = p0 & 0xff; return(t

17、emp);void main(void)write164(b3);write164(b3);write164(b2); while(on=1);while(on=0); tmod=0x02; ea =1; et0 =1;th0=0xfe;tl0=0xfe; initio();tr0=1;while(1) write164(ah%10); write164(ah/10); write164(b0); longdelay(); longdelay(); write164(al%10); write164(al/10); write164(b1); longdelay(); longdelay();

18、 if(s1=0) write164(atp1%10); write164(atp1/10); write164(a1); while(s1=1); while(s1=0); if(s2=0) write164(atp2%10); write164(atp2/10); write164(a2); 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(atp%10); write164(atp/10); write164(b4); longdelay(); longdelay(); longdelay(); if(tph)led_red=0;bee=0;delayf();bee=1;delayf();bee=0;