基于單片機(jī)的電子式智能溫度計(jì)設(shè)計(jì) 嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

基于單片機(jī)的電子式智能溫度計(jì)設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)第1頁共15頁計(jì)算機(jī)科學(xué)系課程設(shè)計(jì)報(bào)告環(huán)節(jié)名稱：嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)姓名：學(xué)號：班級：時(shí)間：2011-07-9地點(diǎn)：1408/科技制作中心指導(dǎo)教師：一、任務(wù)和要求1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)：（1）．分組完成一個(gè)課題的制作。（2）．按要求完成課題的功能。（3）．繪制電路的原理圖，使用Protues仿真軟件進(jìn)行仿真調(diào)試。（4）．利用ProtelDXP2004設(shè)計(jì)PCB電路圖，并進(jìn)行PCB板子的制作。（5）．進(jìn)行元器件的焊接、裝配，并進(jìn)行硬件測試。（6）．進(jìn)行軟、硬件聯(lián)機(jī)調(diào)試。（7）．安裝成產(chǎn)品。2、課程設(shè)計(jì)要求：本設(shè)計(jì)通過理論學(xué)習(xí)，資料查閱，軟、硬件設(shè)計(jì)，系統(tǒng)調(diào)試等環(huán)節(jié)，鞏固和提高所學(xué)的知識和應(yīng)用水平，進(jìn)一步學(xué)習(xí)和領(lǐng)會嵌入式電子產(chǎn)品開發(fā)方法和技巧，提高自己的分析問題和解決問題的能力，提高學(xué)生的實(shí)際動手能力。學(xué)會提出問題，觀察和分析問題，得到最終的科學(xué)方法。培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，務(wù)實(shí)的工作態(tài)度。為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)，及從事嵌入式電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與維護(hù)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。二、內(nèi)容和結(jié)果（1）設(shè)計(jì)意義：溫度計(jì)是日常生活、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)、化工、石油等領(lǐng)域最常遇到的一個(gè)物理量。測量溫度的基本方法是使用溫度計(jì)直接讀取溫度。最常見到的測量溫度的工具是各種各樣的溫度計(jì)，例如，水銀玻璃溫度計(jì)，酒精溫度計(jì)，熱電偶或熱電阻溫度計(jì)等。它們常常以刻度的形式表示溫度的高低，人們必須通過讀取刻度值的多少來測量溫度。但是傳統(tǒng)的溫度計(jì)還不夠準(zhǔn)確，并且不太方便查看，所以數(shù)字的溫度計(jì)開始應(yīng)運(yùn)而生，也開始擴(kuò)大了使用的范圍，所以這種溫度計(jì)不僅有很大的市場，同時(shí)還有很大的使用價(jià)值。利用單片機(jī)和溫度傳感器構(gòu)成的電子式智能溫度計(jì)就可以直接測量溫度，得到溫度的數(shù)字值，既簡單方便，又直觀準(zhǔn)確。（2）本人所做工作：1．首先是計(jì)劃任務(wù)書的編寫，然后進(jìn)行protues原理圖的繪制。2.進(jìn)行電源部分的設(shè)計(jì)。3．顯示與溫度計(jì)算和主函數(shù)部分的程序編輯。4．后續(xù)的PCB轉(zhuǎn)印、焊接、調(diào)試修改。（3）主要功能：本次的課程設(shè)計(jì)的產(chǎn)品本來應(yīng)該具有的功能是：首先，具有上下限報(bào)警溫度的調(diào)節(jié)，同時(shí)還具有溫度報(bào)警的功能，但是只有在一定情況下才能夠運(yùn)行報(bào)警的功能，否則只是一個(gè)很普通的溫度計(jì)；然后就是具有斷電后記憶上下限溫度的功能，同時(shí)具有在不掉電的情況下對調(diào)節(jié)的溫度進(jìn)行復(fù)位；最后就是對于實(shí)時(shí)溫度的顯示。但是后期的制作過程中，出現(xiàn)了很多問題，不僅有硬件方面的還有軟件方面的問題，同時(shí)在最后時(shí)，沒有了單片機(jī)，電源線也出現(xiàn)了斷裂。實(shí)現(xiàn)的功能就只有：1、上下限報(bào)警溫度的調(diào)節(jié)，同時(shí)還具有溫度報(bào)警的功能。2、在一定情況下才能夠運(yùn)行報(bào)警的功能，否則只是一個(gè)很普通的溫度計(jì)。3、在不掉電的情況下對調(diào)節(jié)的溫度進(jìn)行復(fù)位。4、對于實(shí)時(shí)溫度的顯示。設(shè)計(jì)方案以及思路：單片機(jī)的性能不斷提高和完善，其資源又能滿足很多應(yīng)用場合的需要，加之單片機(jī)具有集成度高、功能強(qiáng)、速度快、體積小、功耗低、使用方便、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，當(dāng)前用CMOS工藝制成的各種單片機(jī)，由于功耗低，使用的溫度范圍大，抗干擾能力強(qiáng)、能滿足一些特殊要求的應(yīng)用場合，更加擴(kuò)大了單片機(jī)的應(yīng)用范圍，也進(jìn)一步促使單片機(jī)性能的發(fā)展。而現(xiàn)在單片機(jī)在農(nóng)業(yè)上也有了很多的應(yīng)用。所以此次的課程設(shè)計(jì)的東西還可以運(yùn)用在農(nóng)業(yè)上，特別是對于溫度濕度要求較高的大棚當(dāng)中，這樣的一個(gè)溫度報(bào)警就是非常實(shí)用的。同時(shí)單片機(jī)控制的方便，快捷。（1）電路原理圖：1．Protues仿真圖：2．Protel原理圖：（2）PCB圖4、原器件清單：元件名稱元件數(shù)值元件備注元件數(shù)量元件價(jià)格單片機(jī)AT89C5240引腳17電源連接線USB接口1充電器220V交流輸入5V直流輸出不帶線5數(shù)碼管共陰極四位一體14蜂鳴器直流10.5電阻100Ω180Ω200Ω1K10K兩腳各一個(gè)0.5瓷片電容30PF30PF0.1UF兩腳各一個(gè)0.3晶振12MHZ兩腳10.5極性電容470uF/16v150uF/5v兩腳各一個(gè)1溫度傳感器DS18B20三腳15存儲器24C02八腳11.5排阻內(nèi)8電阻1K共9針10.3發(fā)光二極管最好是兩種顏色（0.5mm）兩腳20.5三極管NPNPNP三腳各一個(gè)0.2按鍵按下自動恢復(fù)（四腳）50.2運(yùn)行開關(guān)按下不恢復(fù)（六腳）10.1八腳底座八腳11.5四十腳底座四十腳13PCB版覆銅板9*10CM29*10CM22塑料板10*11CM210*11CM20.5螺絲釘40.5總價(jià)：35.15、（1）程序思路：程序利用單片機(jī)89C52來控制，同時(shí)輔助的還有獨(dú)立按鍵，溫度傳感器DS18B20，共陰極數(shù)碼管顯示。開啟本產(chǎn)品就進(jìn)行溫度的測試并且還進(jìn)行溫度的實(shí)時(shí)顯示。當(dāng)運(yùn)行按鍵按下時(shí)，進(jìn)行報(bào)警的查找，當(dāng)達(dá)到報(bào)警的條件就報(bào)警，否則就只是對實(shí)時(shí)溫度的檢測和對實(shí)時(shí)溫度的顯示。（2）功能模塊：電源部分：（220V交流輸入5V直流輸出）顯示部分：（共陰極數(shù)碼管）控制部分：報(bào)警部分：（一個(gè)LED燈一個(gè)蜂鳴器）（3）流程圖：主程序（DS18B20.C）：DS18B20.H把DATA數(shù)據(jù)傳給DQDATA=1;初始化傳感器voiddelay(uintnum)延時(shí)宏定義端口定義開始開始開中斷開定時(shí)器關(guān)閉報(bào)警把DATA數(shù)據(jù)傳給DQDATA=1;初始化傳感器voiddelay(uintnum)延時(shí)宏定義端口定義開始開始開中斷開定時(shí)器關(guān)閉報(bào)警顯示開機(jī)畫面等待按鍵結(jié)束讀取DS18B20讀取DS18B20字節(jié)KEYSCAN.H開始DATA=0;開始DATA=0;dat>>=1;DATA=1;if(DATA)dat|=0x80;宏定義端口定義宏定義端口定義return(dat)返回值return(dat)返回值voiddelay1(uintz)延時(shí)voiddelay1(uintz)延時(shí)if(shangxian<0)上限顯示處理if(shangxian<0)上限顯示處理寫入DS18B20字節(jié)DATA=0;DATA=dat&0x01;DATA=0;DATA=dat&0x01;DATA=1;dat>>=1;if(DATA)dat|=0x80;shang_f[1]=shangxianf%100/10;shang_f[1]=shangxianf%100/10;shang_f[2]=shangxianf%10;shangxianf=-(shangxian);if(shangxian>=0)ReadTemperature(void)讀溫if(shangxian>=0)ReadTemperature(void)讀溫a=Readonuchar();低位給ab=Readonuchar(); a=Readonuchar();低位給ab=Readonuchar(); 高位給bshang[0]=shangxian/100;shang[0]=shangxian/100;shang[1]=shangxian%100/10;shang[2]=shangxian%10;tvalue=b;tvalue=b;高位賦給tvalueif(xiaxian<0)下if(xiaxian<0)下限顯示處理tvalue<<=8;tvalue=tvalue|a;左移八位，與a整合xiaf[1]=xiaxianf%100/10;xiaf[1]=xiaxianf%100/10;xiaf[2]=xiaxianf%10;xiaxianf=-(xiaxian);tt=tvalue*(0.0625);tt=tvalue*(0.0625);tvalue=tt;return(tvalue);返回值return(tvalue);返回值if(xiaxian>=0)if(xiaxian>=0)#endif結(jié)束宏定義#endif結(jié)束宏定義xia[0]=xiaxian/100;xia[1]=xiaxian%100/10;xia[0]=xiaxian/100;xia[1]=xiaxian%100/10;xia[2]=xiaxian%10;結(jié)束voidAlarm()voidAlarm()報(bào)警程序if(((tvalue>shangxian)&&(set_st==0))||((tvalue<xiaxian)&&(set_st==0)))if(((tvalue>shangxian)&&(set_st==0))||((tvalue<xiaxian)&&(set_st==0)))報(bào)警否則不報(bào)警報(bào)警否則不報(bào)警檢測實(shí)時(shí)溫度顯示檢測實(shí)時(shí)溫度顯示如果voiddisplay_fu()如果voiddisplay_fu()wenduf[0]=aa/100;wenduf[0]=aa/100;wenduf[1]=aa%100/10;wenduf[2]=aa%10;aa=-(temp);結(jié)束結(jié)束#endif結(jié)束宏定義如果voiddisplay()#endif結(jié)束宏定義如果voiddisplay()if(xiaxian<-50)xiaxian=-50;wenduf[0]=aa/100;if(xiaxian<-50)xiaxian=-50;wenduf[0]=aa/100;wenduf[1]=aa%100/10;wenduf[2]=aa%10;shangxian--;if(shangxian<xiaxian)shangxian--;if(shangxian<xiaxian)shangxian=xiaxian;if(DEC==0)delay1(5);if(DEC==0)delay1(5);消抖按鍵函數(shù)程序if(shangxian>128)shangxian=128;if(SET==0)if(shangxian>128)shangxian=128;if(SET==0)調(diào)整鍵按下if(ADD==0)delay1(5);if(ADD==0)delay1(5);消抖delay1(5);消抖if(set_st==1)調(diào)節(jié)上限if(set_st==1)調(diào)節(jié)上限和下限set_st++;if(set_st>2)set_st=0;if(START==0)運(yùn)行鍵按下查找報(bào)警while(!SET);等待松手if(START==0)運(yùn)行鍵按下查找報(bào)警while(!SET);等待松手temp=ReadTemperature();讀溫度if(set_st==0)temp=ReadTemperature();讀溫度if(set_st==0)狀態(tài)標(biāo)志位為06、（1）外觀設(shè)計(jì)圖：顯示顯示按按鍵部分這是最開始的外觀設(shè)計(jì)圖，本來是想做一個(gè)體溫計(jì)，但是由于某些原因改為了現(xiàn)在的。（2）制作工藝：外觀利用塑料的板子和螺絲釘制作而成，但是由于具體的情況限制，只是做了一邊，還不算得上是外殼。首先裁剪一塊大小和電路板差不多大小的塑料板子，然后用打磨的方式把邊距弄得平整光滑，最后依次上螺絲釘。7、產(chǎn)品樣圖：8、其他：DS18B20：寬電壓范圍3.0——5.5V，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。采用單總線接口，只需要一個(gè)I/O口即可。多點(diǎn)組網(wǎng)，多個(gè)DS18B20可以同時(shí)掛接在總線上。體積小巧，猶如一只三極管。測量溫度范圍在—55到+125℃，在—10到+85℃的時(shí)候精度為±0.5℃。可編程分辨率：9—12位，對應(yīng)的可分辨溫度為0.5℃，0.25℃、0.125℃和0.0625℃。在9位分辨率時(shí)，最多在93.75ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，在12位分辨率時(shí)，最多在750ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字。測量結(jié)果以數(shù)字信號輸出，以單總線進(jìn)行串行傳送。并且可以傳送CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力。負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但是不能夠正常工作。三、課程設(shè)計(jì)體會：本次的課程設(shè)計(jì)對我的提高很大，可以說是第一次制作這樣的東西，不見你要考慮到產(chǎn)品的功能，同時(shí)還應(yīng)該考慮到產(chǎn)品的外觀設(shè)計(jì)，可以說是比較全面的設(shè)計(jì)了。最主要還有就是要合理的布局硬件電路才能夠做到一個(gè)好的產(chǎn)品。當(dāng)然在這次的課程設(shè)計(jì)當(dāng)中遇到的困難對