溫度計的論文

1、 jiangsu teachers university of technology 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）數(shù)字溫度計的設(shè)計和制作 學(xué)院名稱： 東方學(xué)院 專 業(yè)： 通信工程 班 級： 03 姓 名： 沈俊 指導(dǎo)教師姓名： 賈中寧 指導(dǎo)教師職稱： 教授 2007 年 06 月 數(shù)字溫度計的設(shè)計和制作摘 要:溫度計是一種日常生活中常用的測試設(shè)備，本課題設(shè)計制作了一個數(shù)字溫度計。該溫度計的控制部分使用單片機at89s52，溫度傳感器使用ds18b20，顯示部分采用4位共陰led數(shù)碼管。本文較詳細地介紹了設(shè)備的構(gòu)成原理、at89s52和ds18b20的功能及外圍電路的設(shè)計方法，用c語言編寫了軟件程序，設(shè)

2、計、制作了pcb版。對制作的設(shè)備進行測試，其可測溫度范圍是0到60。本設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，工作穩(wěn)定，成本低廉可作為日常使用的測溫設(shè)備。關(guān)鍵詞：單片機，溫度計， ds18b20，at89s51 design and realization of a digital thermometerabstract: a thermometer is used in everyday life test equipment, the subject of a design digital thermometer. the thermometer control of the use of scm at89s52,

3、 temperature sensors used ds18b20. some shows used a total of four led digital control. this paper described in detail the composition of the equipment principle, the function of at89s52, ds18b20 and design of the external circuit, clanguage of the software program, designed and produced the pcb ver

4、sion. making the right equipment for testing and measuring temperature range can be 0 to 60 . the equipment is simple, stable jobs and can be used as low-cost day-to-day use of the temperature measurement equipment. key word: scm ,thermometer, ds18b20, at89s51 目 錄序言 . 5第1章 方案的設(shè)計與論證 61.1設(shè)計要求 6 1.2數(shù)字溫

5、度計設(shè)計方案論證 61.2.1設(shè)計方案 61.3總體思路 81.3.1主控制器 8 1.3.2顯示電路 81.3.3溫度傳感器 10第2章 單片機介紹 112.1 單片機技術(shù) 112.2 單片機技術(shù)的特點 122.3 本設(shè)計cpu的選型說明 122.4 89s52單片機 132.4.1各功能部件進一步的說明 132.4.2 89s52芯片的主要特性 142.4.3 89s52芯片的外部引腳功能 14第3章 protel 99 se 183.1 protel 99 se的發(fā)展 183.2如何進行原理圖設(shè)計 183.2.1用protel 99 se進行電路設(shè)計的基本步驟 183.2.2電路原理圖設(shè)

6、 193.2.3 印刷電路板的設(shè)計 20 3.3 設(shè)計中的問題及解決方法 22第4章 數(shù)字式溫度計的程序 234.1 數(shù)字式溫度計的程序流程圖 234.2 數(shù)字式溫度計的主程序 244.3 數(shù)字式溫度計的顯示程序 264.4數(shù)字式溫度計的ds18b20程序 29參考文獻 33附錄一 34致謝 36數(shù)字溫度計的設(shè)計和制作序言此數(shù)字溫度計的設(shè)計和制作涉及到單片機的軟件和硬件的相關(guān)知識，程序通過c語言的編寫實現(xiàn)其功能，單片機用以控制數(shù)碼管顯示以及接收傳感器的數(shù)據(jù)。隨著人生活水平的不段提高，人們追求方便快捷的生活方式。本課題的設(shè)計就是為了滿足人們的日常需要，設(shè)計的目的為了日常生活中測量溫度，提供給人們

7、當時的溫度情況。該設(shè)計控制器使用單片機at89s52，測溫傳感器使用ds18b20，用4位共陰led數(shù)碼管以串口傳送數(shù)據(jù),實現(xiàn)溫度顯示。使用單片機設(shè)計具有體積小,重量輕；功耗低；功能強,價格低。本設(shè)計所介紹的數(shù)字溫度計與傳統(tǒng)的溫度計相比，具有讀數(shù)方便，測溫準確，其輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對測溫比較準確的場所，或科研實驗室使用。論文主要分為四部分：第一章介紹了數(shù)字溫度計的設(shè)計方案與論證及一些元器件介紹，第二章介紹了單片機的原理及at89s52的功能，第三章介紹了protel 99 se，第四章介紹了數(shù)字式溫度計的程序。第一章 設(shè)計要求1 1計要求測量溫度基本范圍0-60精度誤差0.1led

8、數(shù)碼直讀顯示1. 2數(shù)字溫度計設(shè)計方案論證 2. 方案一 由于本設(shè)計是測溫電路，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應(yīng)，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進行a/d轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機進行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來，這種設(shè)計需要用到a/d轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。方案二 常用的測溫方式有熱電阻，熱電偶傳感器，熱敏電阻，由于本設(shè)計所要的測量的是常溫，上述測溫方式所測的的溫度范圍很大，進而考慮到用溫度傳感器，在單片機電路設(shè)計中，大多都是使用傳感器，所以這是非常容易想到所以可以采用一只溫度傳感器ds18b20，此傳感器，可以很容易直接讀取被測溫度值，進行轉(zhuǎn)換，就可

9、以滿足設(shè)計要求。從以上兩種方案，很容易看出，采用方案二，電路比較簡單，軟件設(shè)計也比較簡單，故采用了方案二。 1.2.1設(shè)計方案數(shù)字溫度計電路設(shè)計方框圖如圖1-2所示，控制器采用單片機at89s52，溫度傳感器采用ds18b20，用4位共陰led數(shù)碼管實現(xiàn)溫度顯示。 圖1-21.3 總體思路1.3.1主控制器 單片機at89s52具有低電壓供電和體積小等特點，四個端口只需要兩個口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計需要，產(chǎn)品的設(shè)計使用系統(tǒng)使用9v交流供電。1.3.2顯示電路顯示電路采用4位共陰led數(shù)碼管，從p0口送字形,p2口高四位確定字位1數(shù)碼管的說明led顯示器應(yīng)用十分廣泛，1972年開始有少量led顯

10、示屏用于鐘表和計算器。逐漸受到了來自其它顯示技術(shù)的激烈競爭，如液晶、等離子體和真空熒光管顯示器。在數(shù)字測量儀表和各種數(shù)字系統(tǒng)中，都要將數(shù)字量直觀的顯示出來，一方面供人們直接讀取測量和運算的結(jié)果；兩一方面用于監(jiān)視數(shù)字系統(tǒng)的工作狀況。因此，數(shù)字顯示電路是許多師資設(shè)備不可缺少的部分。數(shù)字顯示電路通常由譯碼器、驅(qū)動器和顯示器等部分組成。數(shù)碼顯示器是用來顯示數(shù)字、文字或符號的器件，現(xiàn)在已有多種不同類型的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于各種數(shù)字設(shè)備中，目前數(shù)碼管顯示器正朝著小型、低功耗、平面化的方向發(fā)展。數(shù)碼管引腳如圖1-4所示。圖1-4數(shù)碼管的顯示方式一般有三種：第一種是字形重疊式，它是將不同的電極重疊起來，要顯示某字

11、符，只需使相應(yīng)的電極發(fā)亮即可，如輝光放電管、邊光顯示管等。第二種是分段式，數(shù)碼管是由一些按一定規(guī)律排列的顆發(fā)光的點陣所組成，利用光點的不同組便可以顯示不同的數(shù)碼，如場致發(fā)光記分牌。led顯示器的可靠性也非常好，單就可靠性，led的半衰期(即光輸出量減少到最初值一半的時間)大概是1萬到10萬小時。相反，小型指示型白熾燈的半衰期(此處的半衰期指的是有一半數(shù)量的燈失效的時間)典型值是10萬到數(shù)千小時不等，具體時間取決于燈的額定工作電流。led數(shù)碼管有共陽和共陰兩種，把這些led發(fā)光二極管的正極接到一塊（一般是拼成一個8字加一個小數(shù)點）而作為一個引腳，就叫共陽的，相反的，就叫共陰的，那么應(yīng)用時這個腳就

12、分別的接vcc和gnd。再把多個這樣的8字裝在一起就成了多位的數(shù)碼管了。2怎樣測量數(shù)碼管引腳找公共共陰和公共共陽首先，我們找個電源（3到5伏）和1個1k（幾百的也歐的也行）的電阻，vcc串接個電阻后和gnd接在任意2個腳上，組合有很多，但總有一個led會發(fā)光的找到一個就夠了，然后用gnd不動，vcc（串電阻）逐個碰剩下的腳，如果有多個led（一般是8個），那它就是共陰的了。相反用vcc不動，gnd逐個碰剩下的腳，如果有多個led（一般是8個），那它就是共陽的了。如圖1-5所示。圖1-51.3.3溫度傳感器 ds18b20數(shù)字溫度計是dallas公司生產(chǎn)的1wire，即單總線器件，具有線路簡單，

13、體積小的特點。因此用它來組成一個測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計，十分方便。11ds18b20的性能特點如下：（1）只要求一個端口即可實現(xiàn)通信。（2）在ds18b20中的每個器件上都有獨一無二的序列號。（3）實際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實現(xiàn)測溫。（4）測量溫度范圍在55。c到125。c之間。（5）數(shù)字溫度計的分辨率用戶可以從9位到12位選擇。（6）內(nèi)部有溫度上、下限告警設(shè)置。2、ds18b20的引腳介紹 to92封裝的ds18b20的引腳排列見圖1-6所示， 圖1-6（底視圖）ds18b20詳細引腳功能描述: 21：gnd地信號 2：dq數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳

14、。開漏單總線接口引腳。當被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。 3：vdd可選擇的vdd引腳。當工作于寄生電源時，此引腳必須接地。3ds18b20的使用方法 由于ds18b20采用的是1wire總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對at89s52單片機來說，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時序來完成對ds18b20芯片的訪問。3由于ds18b20是在一根i/o線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴格的時序要求。ds18b20有嚴格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序。所有

15、時序都是將主機作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機主動啟動寫時序開始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進行寫命令后，主機需啟動讀時序完成數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。ds18b20的讀時對于ds18b20的讀時序分為讀0時序和讀1時序兩個過程。對于ds18b20的讀時隙是從主機把單總線拉低之后，在15秒之內(nèi)就得釋放單總線，以讓ds18b20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。ds18b20在完成一個讀時序過程，至少需要60us才能完成。ds18b20的寫時序?qū)τ赿s18b20的寫時序仍然分為寫0時序和寫1時序兩個過程。對于ds18b20寫0時序和寫1時序的要求不同，當

16、要寫0時序時，單總線要被拉低至少60us，保證ds18b20能夠在15us到45us之間能夠正確地采樣io總線上的“0”電平，當要寫1時序時，單總線被拉低之后，在15us之內(nèi)就得釋放單總線。4第2章 單片機介紹2.1 單片機技術(shù) 科技的進步需要技術(shù)不斷的提升。以前一塊大而復(fù)雜的模擬電路花費了用戶巨大的精力，并且繁多的元器件增加了成本。而現(xiàn)在，只需要一塊幾厘米見方的單片機，寫入簡單的程序，就可以使以前龐大的電路簡單很多。相信在使用并掌握了單片機技術(shù)后，不管是在今后開發(fā)或是工作上,一定會帶來意想不到的驚喜。首先要從它 隨機存取存儲器（ram）、只讀存儲器（rom）、輸入/輸出端口（i/0）等主要計

17、算機功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機。計算機的產(chǎn)生加快了人類改造世界的步伐，但是它畢竟體積大。微計算機（單片機）在這種情況下誕生了，縱觀我們現(xiàn)在生活的各個領(lǐng)域，從導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，到飛機上各種儀表的控制，從計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，到工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，以及我們生活中廣泛使用的各種智能ic卡、電子寵物等，這些都離不開單片機。以前單片機還沒誕生時，這些東西也能做，但是只能使用復(fù)雜的模擬電路。然而這樣做出來的產(chǎn)品不僅體積大，而且成本高，并且由于長期使用，元器件不斷老化，控制的精度自然也會達不到標準。在單片機產(chǎn)生后，我們就將控制這些東西變?yōu)橹悄芑?，我們只需要在單片機外

18、圍接一點簡單的接口電路，核心部分只是由人為的寫入程序來完成。這樣產(chǎn)品的體積變小了，成本也降低了，長期使用也不會擔心精度達不到了。所以，它的優(yōu)勢不僅體現(xiàn)在在，將來將會有更多的人來接受它、使用它。據(jù)統(tǒng)計，我國的單片機年容量已達13 億片，且每年以大約16%的速度增長，但相對于世界市場我國的占有率還不到1%。特別是沿海地區(qū)的玩具廠等生產(chǎn)產(chǎn)品多數(shù)用到單片機，并不斷地輻射向內(nèi)地。 所以，學(xué)習(xí)單片機在我國是有著廣闊前景的。5 3. 2單片機技術(shù)的特點單片機由于將cpu,內(nèi)存和一些必要的接口集成到一個芯片上,并且面向控制功能將結(jié)構(gòu)作了一定的優(yōu)化,所以它有一般芯片不具有的特點: 1. 體積小,重量輕； 2.

19、電源單一,功耗低； 3. 功能強,價格低； 4. 全部集成在一塊芯片上,布線短,合理； 5. 數(shù)據(jù)大部分在單片機內(nèi)傳送,運行速度快,抗干擾能力強,可靠性高。 2.3 本設(shè)計cpu的選型說明 目前隨著電子技術(shù)的發(fā)展,單片機的功能日益豐富,集成度日益提高,運行速度也越來越快。國內(nèi)廣泛應(yīng)用的單片機主要有intel公司的mcs-51系列8位單片機,mcs-96系列16位機,microchip公司的pic單片機,ti低功耗的msp430和日立,motorola的其他類型單片機。其中mcs-51系列單片機應(yīng)用范圍最廣,方便易用,文檔詳盡。如：8031片內(nèi)不帶程序存儲器rom,使用時用戶需外接程序存儲器和一

20、片邏輯電路373,外接的程序存儲器多為eprom的2764系列;8051片內(nèi)有4k rom,無須外接外存儲器和鎖存器,更能體現(xiàn)單片的簡練。但是用戶編的程序?qū)o法燒寫到其rom中,只有將程序交芯片廠代為燒寫,并且是一次性的,不能改寫其內(nèi)容;8751與8051基本一樣,但8751片內(nèi)有4k的eprom,用戶可以將自己編寫的程序?qū)懭雴纹瑱C的eprom中進行現(xiàn)場實驗與應(yīng)用,eprom的改寫同樣需要用紫外線燈照射一定時間擦除后才能再燒寫。6由于上述類型的單片機應(yīng)用的早,影響很大，已經(jīng)成為事實上的工業(yè)標準。后來很多芯片廠商以各種方式與intel公司合作，也推出了同類型的單片機，如同一種單片機的多個版本一樣

21、，雖都在不斷的改變制造工藝,但內(nèi)核卻一樣，也就是說這類單片機指令系統(tǒng)完全兼容,絕大多數(shù)管腳也兼容；在使用上基本可以直接互換。在眾多的mcs-51系列單片機中,要算 atmel 公司的at89c51,at89s51更實用,不但和8051指令、管腳完全兼容,而且其片內(nèi)的4k程序存儲器是flash工藝制作的,這種工藝的存儲器用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫,一般專為 atmel at89xx 做的編程器均帶有這些功能。顯而易見，這種單片機對開發(fā)設(shè)備的要求很低，開發(fā)時間也大大縮短。寫入單片機內(nèi)的程序還可以進行加密，這又很好地保護了用戶的勞動成果。而且,at89c51、at89s51目前的售價比8031

22、還低，市場供應(yīng)也很充足。atmel公司的51系列還有at89c2051、at89c1051等品種，這些芯片是在at89c51的基礎(chǔ)上將一些功能精簡掉后形成的精簡版。at89c2051取掉了p0口和p2口，內(nèi)部的程序flash存儲器也小到2k，相應(yīng)的價格也低一些,特別適合在一些智能玩具，手持儀器等程序不大的電路環(huán)境應(yīng)用；at89c1051在2051的基礎(chǔ)上,再次精簡掉了串口功能等,程序存儲器再次減小到1k，當然價格也更低。所以，根據(jù)本系統(tǒng)的特點,為了保證單片機接口的性能和擴展性，選用與mcs-51系列相兼容的atmel公司的at89c52單片機。2.4 89s52單片機制造工藝為cmos的at8

23、9s52單片機采用的是40只引腳的雙列直插封裝(dip)方式（圖2-4）。如果按功能劃分，它由8個部件組成，即微處理器(cpu)，數(shù)據(jù)存儲(ram)，程序存儲器(eprom)，i/o口(p0口、p1口、p2口、p3口)，串行口，定時器/計數(shù)器，中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器(sfr)。72.4.1各功能部件進一步的說明：1. 數(shù)據(jù)存儲器(ram)：片內(nèi)為256個字節(jié)(單元),片外最多擴至64kb。 2.程序存儲器(eprom)：at89c52單片機含有8kb的快擦寫可編程/擦除只讀存儲器 (eprom)，片內(nèi)最多可擴至64kb。 3.中斷系統(tǒng)：具有6個中斷源,2級中斷優(yōu)先權(quán) 4.定時器/計數(shù)器：3個

24、16位的定時器/計時器,具有四種工作方式。 5.串行口：1個全雙工的串行口,具有四種工作方式。6.p0口、p1口、p2口、p3口：為4個并行8位i/o口7.特殊功能寄存器(sfr)：共有21個，用于對于片內(nèi)各功能模塊進行管理，控制監(jiān)視。實際上是一些控制寄存器和狀態(tài)寄存器,是一個特殊功能的ram區(qū)。8.微處理器(cpu)：為8位的cpu,且內(nèi)含一個1位cpu(微處理器),不僅可處理字節(jié)數(shù)據(jù),還可進行位變量的處理。2.4.2 89s52芯片的主要特性 與mcs-51 兼容 8k字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命：1000寫/擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時間：10年 全靜態(tài)工作：0hz-24hz 三級程序存儲器鎖定 2

25、56*8位內(nèi)部ram 32可編程i/o線 三個16位定時器/計數(shù)器 6個中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 2.4.3 89s52芯片的外部引腳功能8圖2-4 at89s52芯片的外部引腳vcc：供電電壓。gnd：接地。p0口：p0口為一個8位漏級開路雙向i/o口，每腳可吸收8個ttl門電流。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。 p1口：p1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4個ttl門電流。p1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣

26、故。在flash編程和校驗時，p1口作為低八位地址接收。p2口：p2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個ttl門電流，當p2口被寫1時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，p2口的管腳被外部拉低,將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 p3口：p3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個ttl門電流。當p3口寫入1后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并可用作輸入接口。另外，被外部拉低的p3口將用上拉電阻輸出電流(ttl)。p3口也可作為at89c52一些特殊功能口，如下所示： p3.0 rxd(串行輸入口) p3.1 txd(串行輸出口

27、) p3.2 /int0(外部中斷0) p3.3 /int1(外部中斷1)p3.4 t0(計時器0外部輸入) p3.5 t1(計時器1外部輸入)p3.6 /wr(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通) p3.7 /rd(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)p3口同時為閃爍編程和編程校驗接收部分控制信號。 rst：復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持rst腳兩個機器周期的高電平時間。 ale/prog：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。通常狀況下，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定

28、時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ale脈沖。如果想禁止ale的輸出，可在sfr8eh地址上置0。此時, ale只執(zhí)行movx，只有當執(zhí)行movc指令時，ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)，ale禁止，置位無效。 9/psen：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取址期間，每個機器周期會出現(xiàn)兩次有效的/psen信號。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/psen信號將不出現(xiàn)。/ea/vpp：當/ea保持低電平時，使用外部程序存儲器(0000h-ffffh),不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/ea將內(nèi)部鎖定為rese

29、t；當/ea端保持高電平時，使用的是內(nèi)部程序存儲器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源(vpp)。xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 xtal2：來自反向振蕩器的輸出。at89s52單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用atmel高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造,與工業(yè)標準的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容。因為將多功能8位cpu和閃爍存儲器組合在單個芯片中, 所以at89c52是一種高效微控制器,且對開發(fā)設(shè)備的要求很低,從而使開發(fā)時間也大大縮短。at89s52單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案,有利于小型化設(shè)

30、計。第3章 protel 99 3.1 protel 99 se的發(fā)展歷史隨著計算機的普及，eda（electronic design automation）技術(shù)獲得了越來越旺盛的生命力。1998年后期，protel公司再次引進強大技術(shù)microcode engineering公司的仿真技術(shù)和incases engineering gmbh公司的信號完整性分析技術(shù)，使得protel的eda軟件步入了與unix上大型eda軟件相抗衡的局面。1999年正式推出 protel 99具有pdm功能的強大eda綜合設(shè)計環(huán)境。protel軟件的良好信譽以及protel 99的卓越表現(xiàn)使之很快成為眾多eda

31、用戶的手選軟件。3.2如何進行原理圖設(shè)計3.2.1用protel 99 se進行電路設(shè)計的基本步驟101.電路原理圖設(shè)計的步驟 ： 電路原理圖的設(shè)計是整個電路設(shè)計的基礎(chǔ)，因此電路原理圖要設(shè)計好，以免影響后面的設(shè)計工作。電路原理圖的設(shè)計一般有如下步驟： (1)設(shè)置原理圖設(shè)計環(huán)境； (2)放置元件； (3)原理圖布線； (4)編輯和調(diào)整； (5)檢查原理圖； (6)生成網(wǎng)絡(luò)表。2.印刷電路板設(shè)計的步驟：印刷電路板設(shè)計是從電路原理圖變成一個具體產(chǎn)品的必經(jīng)之路，因此，印刷電路板設(shè)計是電路設(shè)計中最重要、最關(guān)鍵的一步。通常，印刷電路板設(shè)計的具體步驟如下： (1)規(guī)劃電路板； (2)設(shè)置參數(shù)； (3)裝入網(wǎng)

32、絡(luò)表； (4)元器件布局； (5)自動布線； (6)手工調(diào)整。3.2.2電路原理圖設(shè)計電路原理圖設(shè)計最基本的要求是正確性，其次是布局合理，最后在是正確性和布局合理的前提下力求美觀。根據(jù)以上所述的電路原理圖設(shè)計步驟，兩級放大器電路原理圖設(shè)計過程如下： (1)啟動原理圖設(shè)計服務(wù)器 進入protel 99 se，創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)庫，執(zhí)行菜單file/new命令，從框中選擇原理圖服務(wù)器（schematic document）圖標，雙擊該圖標，建立原理圖設(shè)計文檔。雙擊文檔圖標，進入原理圖設(shè)計服務(wù)器界面。(2)設(shè)置原理圖設(shè)計環(huán)境 執(zhí)行菜單design/options和tool/preferences，設(shè)置圖紙

33、大小、捕捉柵格、電氣柵格等。 (3)裝入所需的元件庫在設(shè)計管理器中選擇browse sch頁面，在browse區(qū)域中的下拉框中選擇library，然后單擊add/remove按鈕，在彈出的窗口中尋找protel 99 se子目錄，在該目錄中選擇librarysch路徑，在元件庫列表中選擇所需的元件庫，比如miscellaneous devices ddb，ti databook庫等，單擊add按鈕，即可把元件庫增加到元件庫管理器中。 (4)放置元件根據(jù)實際電路的需要，到元件庫中找出所需的元件，然后用元件管理器的place按鈕將元件放置在工作平面上，再根據(jù)元件之間的走線把元件調(diào)整好。 (5)原理

34、圖布線 利用protel 99 se提供的各種工具、指令進行布線，將工作平面上的器件用具有電氣意義的導(dǎo)線、符號連接起來，構(gòu)成一個完整的電路原理圖。 (6)編輯和調(diào)整 利用protel 99 se 所提供的各種強大的功能對原理圖進一步調(diào)整和修改，以保證原理圖的美觀和正確。同時對元件的編號、封裝進行定義和設(shè)定等。 (7)檢查原理圖 使用protel 99 se 的電氣規(guī)則，即執(zhí)行菜單命令tool/rec對畫好的電路原理圖進行電氣規(guī)則檢查。若有錯誤，根據(jù)錯誤情況進行改正。 (8)生成網(wǎng)絡(luò)表 網(wǎng)絡(luò)表是電路原理圖設(shè)計和印刷電路板設(shè)計之間的橋梁，執(zhí)行菜單命令design/create netlist可以生

35、成具有元件名、元件封裝、參數(shù)及元件之間連接關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)表。3.2.3 印刷電路板設(shè)計電路設(shè)計的最終目的是為了設(shè)計出電子產(chǎn)品，而電子產(chǎn)品的物理結(jié)構(gòu)是通過印刷電路板來實現(xiàn)的。數(shù)字式溫度計的pcb版圖如圖3-2所示。圖3-2應(yīng)用protel 99 se設(shè)計印刷電路板過程如下： (1)啟動印刷電路板設(shè)計服務(wù)器執(zhí)行菜單file/new命令，從框中選擇pcb設(shè)計服務(wù)器（pcb document）圖標，雙擊該圖標，建立pcb設(shè)計文檔。雙擊文檔圖標，進入pcb設(shè)計服務(wù)器界面。 (2)規(guī)劃電路板 根據(jù)要設(shè)計的電路確定電路板的尺寸。選取keep out layer復(fù)選框，執(zhí)行菜單命令place/keepout/tr

36、ack，繪制電路板的邊框。執(zhí)行菜單design/options，在“signal lager”中選擇bottom lager，把電路板定義為單面板。 (3)設(shè)置參數(shù)參數(shù)設(shè)置是電路板設(shè)計的非常重要的步驟，執(zhí)行菜單命令design/rules，左鍵單擊routing按鈕，根據(jù)設(shè)計要求，在（rules classes）中設(shè)置參數(shù)。 選擇routing layer，對布線工作層進行設(shè)置：左鍵單擊properties，在“布線工作層面設(shè)置”對話框的“pule attributes”選項中設(shè)置tod layer為“not used”、設(shè)置 bottom layer為“any”。選擇width constr

37、aint，對地線線寬進行設(shè)置：左鍵單擊add按鈕，進入線寬規(guī)則設(shè)置界面，首先在rule scope區(qū)域的filter kind選擇框中選擇net，然后在net下拉框中選擇gnd，再在rule attributes區(qū)域?qū)inimum width、maximum width和preferred三個輸入框的線寬設(shè)置為需要的寬度。電源線寬的設(shè)置：在net下拉框中選擇vcc，其他與地線線寬設(shè)置相同。 整板線寬設(shè)置：在filter kind選擇框中選擇whole board，然后將minimum width，maximum width和preferred三個輸入框的線寬設(shè)置為需要寬度。 (4)裝入元件封

38、裝庫 執(zhí)行菜單命令design/add/remove library，在“添加/刪除元件庫” 對話框中選取所有元件所對應(yīng)的元件封裝庫，例如：pcb footprint，transistor，general ic，international rectifiers等。 (5)裝入網(wǎng)絡(luò)表 執(zhí)行菜單design/load nets命令，然后在彈出的窗口中單擊browse按鈕，再在彈出的窗口中選擇電路原理圖設(shè)計生成的網(wǎng)絡(luò)表文件（擴展名為net），如果沒有錯誤，單擊execute。若出現(xiàn)錯誤提示，必須更改錯誤。 (6)元器件布局 protel 99 se既可以進行自動布局也可以進行手工布局，執(zhí)行菜單命令t

39、ools/auto placement/auto placer可以自動布局。布局是布線關(guān)鍵性的一步，為了使布局更加合理，多數(shù)設(shè)計者都采用手工布局方式。(7)自動布線 protel 99 se采用世界最先進的無網(wǎng)格、基于形狀的對角線自動布線技術(shù)。執(zhí)行菜單命令auto routing/all，并在彈出的窗口中單擊route all按鈕，程序即對印刷電路板進行自動布線。只要設(shè)置有關(guān)參數(shù)，元件布局合理，自動布線的成功率幾乎是100%。(8) 手工調(diào)整自動布線結(jié)束后，可能存在一些令人不滿意的地方，可以手工調(diào)整，把電路板設(shè)計得盡善盡美。(9) 輸出印刷電路板圖打印輸出印刷電路板圖執(zhí)行菜單命令file/pr

40、int/preview，形成擴展名為ppc的文件，再執(zhí)行菜單命令file/print job，就可以打印輸出印刷電路板圖。3.3 設(shè)計中的問題及解決方法雖然protel 99 se功能強大，人機界面友好，但在設(shè)計過程中還是會不可避免的遇到一些問題。(1) 生成的印刷電路板圖與電路原理圖不相符，有一些元件沒有連上。這種情況時有發(fā)生，問題出在原理圖上，看上去原理圖上的元件已經(jīng)連接完畢，但畫圖不符合規(guī)范，導(dǎo)致元件并未真正連接完畢。不規(guī)范的連線有： 連線超過元器件的斷點； 連線的兩部分有重復(fù)。解決方法：在畫原理圖連線時，應(yīng)盡量做到： 在元件端點處連線； 元器件連線盡量一線連通，少出現(xiàn)直接將其端點對接上

41、的方法來實現(xiàn)。(2)在印刷電路板設(shè)計中裝入網(wǎng)絡(luò)表時元器件不能完全調(diào)入。原因有： 原理圖中未定義元件的封裝形式； 印刷電路板封裝的名稱不存在，致使在封裝庫中找不到； 封裝可以找到，但元件的管腳名稱與印刷電路板庫中封裝的管腳名稱不一致。解決方法： 到網(wǎng)絡(luò)表文檔中查找未定義封裝的元件，補上元件封裝； 確認印刷電路板元件封裝庫是否已調(diào)入，同時檢查原理圖中元件封裝名稱是否與印刷電路板元件封裝庫中的名稱是否一致； 使印刷電路板元件封裝庫中的元件與原理圖中的一致。如三極管的管腳名稱在原理圖中定義為1，2，3，而在印刷電路板封裝庫中焊盤序號定義為e，b，c，必須修改印刷電路板封裝庫中的三極管管腳名稱，使他與原

42、理圖中定義的三極管管腳名稱一致。第4章 數(shù)字式溫度計的程序4.1 數(shù)字式溫度計的程序流程圖1. 主程序流程圖如圖4-1所示圖4-12中斷程序流程圖如圖4-2所示圖4-14.2 數(shù)字式溫度計的主程序void main(void)p0=0xff; p1=0xff; p2=0xff; p3=0xff; th0=(65536 -5000)/256; tl0=(65536 -5000)%256;tmod=0x01; et0=1; ea=1; tr0=1; readtemperature();_delay_us(60000);_delay_us(60000);_delay_us(60000);readte

43、mperature();while(1) if(f_1s)static u08 secondcount=0;f_1s = false;secondcount+;if(secondcount=1)init_ds18b20();writeonechar(0xcc); writeonechar(0x44); else if(secondcount=2)secondcount =0;sys_temperature=readtemperature();else secondcount=0;temperaturedisp(sys_temperature); /end mainvoid time0 (voi

44、d) interrupt 1ledflash();sys_clock+;if(sys_clock=230 )sys_clock = 0 ;sys_second+ ;f_1s = true; th0=(65536 -5000)/256;tl0=(65536 -5000)%256;4.3 數(shù)字式溫度計的顯示程序#include includeconfig.hsbit dig1=p24; sbit dig2=p25;sbit dig3=p26; sbit dig4=p27; u08 led4 =0,0,0;u08 code segtab = 0x3f,/*0*/ 0x06,/*1*/ 0x5b,/*

45、2*/ 0x4f,/*3*/ 0x66,/*4*/ 0x6d,/*5*/ 0x7d,/*6*/ 0x07,/*7*/ 0x7f,/*8*/ 0x6f,/*9*/ 0x77,/*a*/ 0x7c,/*b*/ 0x39,/*c*/ 0x58,/*c*/ 0x5e,/*d*/ 0x79,/*e*/ 0x71,/*f*/ 0x76,/*h*/ 0x74,/*h*/ 0x38,/*l*/ 0x54,/*n*/ 0x37,/*n*/ 0x5c,/*o*/ 0x73,/*p*/ 0x50,/*r*/ 0x78,/*t*/ 0x3e,/*u*/ 0x40,/*-*/;void dispdig(u08 whichdig,u08 content) dig1=1; dig2=1; dig3=1; dig4=1; p0 = content; switch (whichdig) case 1:dig1=0;break; case 2:dig2=0;break; case 3:dig3=0;break; case 4:dig4=0;break; default:break; void ledflash(void) static j=0; if(+j=5 ) j=1; dispdig(j,ledj-1);void temperaturedisp(int16 t