教函-11范例綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目技術(shù)報(bào)告-電子測(cè)溫計(jì)的制作

指導(dǎo)老師：概要本文介紹了以SPI總線器件TMP122為測(cè)溫核心，用單片機(jī)AT89S51構(gòu)造控制電路，利用數(shù)碼管及其它外圍元件組成顯示單測(cè)溫計(jì)。 5 6 6 7 8 8 9 9 10 14 14 14 15 16 16 16 18 18 18 19 20 21 22 23 23 24 25 27 28 29 30 31下載方式的AT89S51、繪制電子測(cè)溫計(jì)電路溫計(jì)印制電路板圖、制作電子測(cè)溫計(jì)印制電路板圖、安裝、焊接電子測(cè)溫計(jì)印制電路板、繪制流程圖、上機(jī)調(diào)試電子測(cè)溫計(jì)程序溫度，并且用數(shù)碼管顯示出來(lái)。本報(bào)告正是以實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目為載體，對(duì)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中用到的軟硬件主要技術(shù)、主要芯片特性進(jìn)行闡述。第一章DXP軟件介紹域。在這種背景下，87、88年由美國(guó)ACCEL開創(chuàng)了電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）的先河。隨著電子業(yè)的飛速發(fā)展，TANGO顯示出其不適應(yīng)時(shí)代發(fā)展需要的弱點(diǎn)，ProtelTechnology公司以其強(qiáng)大的研發(fā)能力推出了ProtelForDos作為TANGO的升級(jí)版本，從此Protel[1]這個(gè)名字在業(yè)內(nèi)日益響亮。路帶來(lái)了很大的方便，設(shè)計(jì)者再也不用記一些繁瑣的命令。于Win95的3.X版本。其出眾的自動(dòng)布線能力獲得了業(yè)內(nèi)人士的一直好評(píng)。99年，Protel公司又推出了最新一代的電子線路設(shè)計(jì)系統(tǒng)Altium公司作為EDA領(lǐng)域里的一個(gè)領(lǐng)先公司，在原來(lái)Protel99SE的基礎(chǔ)上，應(yīng)用最先進(jìn)的軟件設(shè)計(jì)方法，率先推出了一款基于Windows2000和Windows統(tǒng)，電子設(shè)計(jì)者從最初的項(xiàng)目模塊規(guī)劃到最終形成生產(chǎn)數(shù)據(jù)都可以按照自己的設(shè)計(jì)方式實(shí)現(xiàn)。ProtelDXP2004[2]是Altium公司于2004年推出的最新版本的電路設(shè)計(jì)軟件，該軟件能實(shí)現(xiàn)從概念設(shè)計(jì)，頂層設(shè)計(jì)直到輸出生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及這之間的所有分析驗(yàn)證和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的管理。而是由多個(gè)模塊組成的系統(tǒng)工具，分別是SCH（原理圖）設(shè)計(jì)、計(jì)。該軟件將項(xiàng)目管理方式、原理圖和PCB圖的雙向同步技術(shù)、多通道設(shè)計(jì)、拓樸自動(dòng)布線以及電路仿真等技術(shù)結(jié)合在一起，為電路設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)大的支持。年美國(guó)航空局和美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)局發(fā)起了印制電路首次技術(shù)討論會(huì),當(dāng)時(shí)涂法、化學(xué)沉積法、真空蒸發(fā)法、模壓法和粉壓法.當(dāng)時(shí)這些方法都未能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn),直到五十年代初期，由于銅箔壓板的粘合問(wèn)題得到解決,覆銅層壓板性能穩(wěn)定可靠,并實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，銅箔蝕刻法，成為印制板直發(fā)展至今。六十年代，孔金屬化雙面印制和多層印大規(guī)模生產(chǎn),七十年代收于大規(guī)模集成電路和電子計(jì)算展,八十年代表面安裝技術(shù)和九十年代多芯片組裝技術(shù)推動(dòng)了印制板生產(chǎn)技術(shù)的繼續(xù)進(jìn)步,一批新材料、新設(shè)儀器相繼涌現(xiàn).印制電路生產(chǎn)動(dòng)手術(shù)進(jìn)一步向高密度,細(xì)導(dǎo)高可靠性、低成本和自動(dòng)化連續(xù)生產(chǎn)的方向發(fā)展.我國(guó)從五十年代中期開始了單面印制板的研制，半導(dǎo)體收音機(jī)中。六十年代中自力更生地開發(fā)了我國(guó)單位開始研制多層板。七十年代在國(guó)內(nèi)推廣了圖形電藝,但由于受到各種干擾,印制電路專用材料和專用設(shè)跟上,整個(gè)生產(chǎn)技術(shù)水平落后于國(guó)外先進(jìn)水平。到了八改革開放政策,不僅引進(jìn)了大量具有國(guó)外八十年代先進(jìn)水平的單面、雙面、多層印制板生產(chǎn)線,而且經(jīng)過(guò)十多年消化、吸收了我國(guó)印制電路生產(chǎn)技術(shù)水平.我國(guó)合資或獨(dú)資設(shè)廠，使我國(guó)PCB生產(chǎn)產(chǎn)量猛增，發(fā)展很快。PCB(PrintedCircuteBoard)印制線路板的簡(jiǎn)稱，通常把在絕緣材上，按預(yù)定設(shè)計(jì)，制成印制線路、印制元件或兩者組合而成的導(dǎo)電圖形稱為印制電路。而在絕緣基材上提供元器件之間電氣連接的導(dǎo)電圖形，稱為印制線路。這樣就把印制電路或印制線路的成品板稱為印制線路板，亦稱為印制板或印制電路板。標(biāo)準(zhǔn)的PCB上頭沒(méi)有零件，也常被稱為“印刷線路板PrintedWiringBoard（PWB）”。撓性銀漿印制線路板使用絲網(wǎng)漏印方法得到圖形。剛性板所用的基材是由紙基（常用于單面）或玻璃布基（常用于雙面及多層預(yù)浸酚醛或環(huán)氧樹脂，表層一面或兩面粘上覆銅簿再層壓固化而成，我們就稱它為剛性印制線路板。單面有印制線路圖形稱單面印制線路板，雙面有印制線路圖形，再通過(guò)孔的金屬化進(jìn)行雙面互連形成的印制線路板，稱其為雙面板。如果用一塊雙面作內(nèi)層、二塊單面作外層或二塊雙面作內(nèi)層、二塊單面作外層的印制線路板，通過(guò)定位系統(tǒng)及絕緣粘結(jié)材料交替在一起且導(dǎo)電圖形按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行互連的印制線路板就成為四層、六層印制電路板了，也稱為多層印制線路板。PCB的生產(chǎn)過(guò)程較為復(fù)雜，它涉及的工藝范圍的機(jī)械加工到復(fù)雜的機(jī)械加工，有普通的化學(xué)反應(yīng)還其生產(chǎn)過(guò)程是一種非連續(xù)的流水線形式，任何一個(gè)環(huán)會(huì)造成全線停產(chǎn)或大量報(bào)廢的后果，印刷線路板如果回收再利用的。板子本身的基板是由絕緣隔熱、并不是覆蓋在整個(gè)板子上的，而在制造過(guò)程中部份被蝕刻（conductorpattern）或稱布線，并用來(lái)提（ComponentSide）與焊接面（SolderSide）。接焊在板子上的，零件可以任意的拆裝。指」的邊接頭（edgeconnect將其中一片PCB上的金手指插進(jìn)另一片PCB上合適層是絕緣的防護(hù)層，可以保護(hù)銅線，也可以防止零件（legend）。齊的規(guī)劃后，蝕刻在一塊板子上，提供電子零組件在時(shí)的主要支撐體，是所有電子產(chǎn)品不可或缺的基礎(chǔ)零件。有設(shè)計(jì)預(yù)鉆孔以安裝芯片和其它電子組件。組件的孔有助于讓預(yù)先定義在板面上印制之金屬路徑以電子方式連接起來(lái)，將電子組成電路。生產(chǎn)實(shí)際中PCB板的制作技術(shù)，很有成就感，對(duì)鍛煉我們的動(dòng)手能力有極大的幫助，而且在學(xué)校中就學(xué)到了對(duì)我們很實(shí)用的技能，增強(qiáng)了我們的信心，很有意義！AT89S51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemor的低電壓，高性能CMOS8位微處理器。單片機(jī)的可擦除只讀存其主要特性如下：AT89S51是市場(chǎng)上開發(fā)工程師應(yīng)用的比較多的一種單片機(jī)，市場(chǎng)份額很大，價(jià)位在6元左右，比較便宜，我們的課程中也是優(yōu)點(diǎn)是：1.測(cè)量精度高。因溫度傳感器熱電偶直接與被測(cè)對(duì)象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。3.構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便。溫度傳感器熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護(hù)套管，用起來(lái)非常方便。的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱電阻的測(cè)量精確度是最高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。溫度傳感器熱電阻測(cè)溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的。溫度傳感器熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用最多的是鉑和銅，此外，現(xiàn)在已開始采用甸、鎳、錳和銠等材料制造溫度傳感器熱電阻。TMP122[11]是一款數(shù)字輸出溫度傳感器，其內(nèi)部的集成電路，帶有與SPI接口并采用微型SOT23封裝技術(shù)。適用于諸如計(jì)算機(jī)外設(shè)熱保護(hù)、筆記本電腦、手機(jī)、恒溫控制器、電池管理與環(huán)境監(jiān)控等對(duì)空間要求極嚴(yán)格的低功耗系統(tǒng)。其工作溫度范圍介于-55°C至+150°C之間，其在溫度范圍為-25°C至+85°C的電源范圍等卓越特性，因而是低功耗應(yīng)用的最佳選擇。此外，設(shè)置點(diǎn)。TMP122是TI日益壯大的溫度傳感器產(chǎn)品系列的最新成員，是高精度、多功能及低功耗為一體的完美集成有可編程功能、纖小的封裝以及極大的溫度范圍，因而可廣泛應(yīng)用于各種各樣的應(yīng)用之中。與模擬量輸出的溫度傳感器相比，數(shù)字輸出溫度傳感器可以節(jié)約前端調(diào)理電路，使電路尺寸減小，穩(wěn)定度提高，因此，本次實(shí)訓(xùn)我們就選用了這種傳感器。數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。分為共陰極和共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)。在一起。通常，公共陽(yáng)極接高電平（一般接電源），其它管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為低電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮。根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能吸收額定流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來(lái)確定相應(yīng)的限流電阻。在一起。通常，公共陰極接低電平（一般接地），其它管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為高電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能提供額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來(lái)確定相應(yīng)的限流電阻。這次實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)中我們采用了八段共陰數(shù)碼管。經(jīng)過(guò)同組同學(xué)們查閱資料，大家在一起討論，在分析了幾個(gè)方案的基礎(chǔ)上確定了以下方案。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)是采用+5供電，所以從各方面考慮，決定使用性價(jià)比較高的三端穩(wěn)壓器7805作為穩(wěn)壓芯片，相關(guān)電路如圖6-2所示：電壓輸入。即，交流電經(jīng)變壓、整流、濾波（濾波電容C5=470μ本電路二極管所承受的最大反向電壓為Urm=U2/1.414=19V,即可選用反向擊穿電壓為Ubr>38V的二極圖6-2中：C6主要是輸入電壓的紋波;C8用來(lái)消除電路中可能存在的高頻噪聲，即改善負(fù)載的瞬時(shí)響應(yīng)。以SPI總線方式與控制單元通信。TMP122適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量,測(cè)量溫40□—+125□,在–25□—+85□內(nèi)測(cè)量所得溫度的精確度在0.5°C以內(nèi)（最大為1.5°C）。至5.5V的電源范圍。下面就TMP122讀寫命令及寄存器配置做簡(jiǎn)對(duì)于TMP122的使用，必須要了解它的相關(guān)讀、寫命令，下面給出了有關(guān)的寄存器配置及命令時(shí)序圖。電平，表示轉(zhuǎn)換完成，此時(shí)不再是復(fù)合命令時(shí)序，只是一個(gè)單一表6-2為讀命令。根據(jù)AT89S51單片機(jī)體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)、對(duì)環(huán)境要求不高、價(jià)格低廉、可靠性高、靈活性好等優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)即以AT89S51作為控制核心，組成本電路的控制單元模塊。圖6-5為AT89S51單片機(jī)最小系統(tǒng)。P1.5,P1.6,P1.7作為ISP下載口，出端口。GNDVCCU1CSSCK132212223242526272823456781312151431VCCGNDVCCU1CSSCK132212223242526272823456781312151431VCCC130pY111.052919189C230pR91K101130C322uS117RD16 29+C7204010440P10P11P12P13P14P15P16P17X1X2WRRXD TXDP00P01P02P03P04RXD TXDP20P21P22P23P24P25P26P2789S51VCC們基本可以把該數(shù)碼管當(dāng)作是共陽(yáng)數(shù)碼管來(lái)給其顯示代碼，同時(shí)這次實(shí)訓(xùn)我們自己動(dòng)手設(shè)計(jì)，制作了PCB板。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中我們遇到了一些問(wèn)題，像SCH庫(kù)中并不是每一個(gè)電子有的，所以在畫原理圖時(shí)，我們首先要用編輯元器件，然后再畫原理圖，有些地方我們使用了總線畫圖，但沒(méi)有把對(duì)應(yīng)連接引腳間用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)標(biāo)注，所以在ERC檢查時(shí)怎么也過(guò)不去，裝都沒(méi)有，我們一邊看書一邊動(dòng)手操作，還使用了游標(biāo)卡尺等測(cè)量元件的引腳間距。在這次實(shí)訓(xùn)中還遇到的問(wèn)題是元器件原理圖的引腳標(biāo)號(hào)與封裝引腳標(biāo)號(hào)不一致，在加載網(wǎng)絡(luò)表時(shí)出錯(cuò)，我們用更改其中一個(gè)與另一個(gè)相同的方法來(lái)解決。這其中較為典型的就是二極管了，在原理圖中它的兩個(gè)引腳標(biāo)號(hào)是1和2，而在封裝庫(kù)中標(biāo)號(hào)是S和K。盡管遇到很多困難，但是還是作出了如圖6-7所示的PCB版圖。入溫度的讀狀態(tài)，為了不影響溫度轉(zhuǎn)換的時(shí)序，在TMP122的溫?cái)嘧映绦蛄鞒虉D，我們利用定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0的定時(shí)功能，每2ms進(jìn)一次中斷，然后進(jìn)行顯示。初始化，T0中斷定時(shí)sbitsck=P1^2;disdata[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x8inttempl=0,temph=0;//定義整型全局變量，分別存放從TMP122讀出數(shù)據(jù)bitflag;//定義標(biāo)志位voiddisplay(void)interrupt1using0{//顯示“-?break;case2:P0=disdata[T%1000/100]&0x7fff;//case3:P0=disdata[T}}/*主函數(shù)*/}調(diào)試步驟：3.用加熱器加熱，再測(cè)溫記錄數(shù)據(jù)。測(cè)試環(huán)境：一杯95的開水，在室溫為29□室內(nèi)自然冷卻，用分鐘讀一次溫度值，數(shù)據(jù)如下表所示：12345678995□73□57□49□42□39□37□35□34□95□72.5□57.5□48□42.5□39□36.5□35□34□33□30□30□29□29□29□29□29□33.5□31.5□30.5□30□29.5□29.5□29□29□29□經(jīng)過(guò)三個(gè)小時(shí)的測(cè)試，由上表數(shù)據(jù)可知，溫度下降幅度基本符合溫度曲線，與溫度計(jì)所測(cè)值比較，我們的作品能夠完成精確測(cè)溫。五周時(shí)間很快就過(guò)去了，關(guān)于TMP122溫度計(jì)設(shè)計(jì)制作的綜合實(shí)訓(xùn)已經(jīng)結(jié)束了，在此次實(shí)訓(xùn)中我們完成了從資料收集、確定方案、計(jì)劃制定、電路圖設(shè)計(jì)、焊接到程序的調(diào)試、檢查和評(píng)估制作，收獲很大，圓滿地完成了實(shí)訓(xùn)任務(wù)。實(shí)訓(xùn)工作傾注了大量的心血。五周來(lái)，×××老師深厚的專業(yè)背景、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、平易寬厚的人格作風(fēng)使我受益匪淺。感謝您對(duì)我的悉心教誨，使我順利地完成了實(shí)訓(xùn)任務(wù)，在實(shí)訓(xùn)任務(wù)完成之感謝我同組同學(xué)及同班同學(xué)的幫助和關(guān)心！最后向?qū)忛喖夹g(shù)報(bào)告的老師致以深深的謝意！鐵道出版社,2006踐.天津大學(xué),20084.呂泉.現(xiàn)代傳感器原理及應(yīng)用.清華大學(xué)出版社.25.楊學(xué)昭、王東云.單片機(jī)原理、接口技術(shù)及應(yīng)用(含C51).西安電子科技大學(xué)出版社2009.27.陳權(quán)昌等.單片機(jī)原理及應(yīng)用(21世紀(jì)高職高專電類系列規(guī)劃教材).華南理8.李朝春.單片機(jī)&DSP外圍數(shù)9.求是科技.單片機(jī)——典型模塊設(shè)計(jì)實(shí)例a bc defg dp38acgdppa bc defg dp38acgdpp901112131415190111213141516187654321PMALCNOMMOC7TUO6TUO5TUO4TUO3TUO2TUO1TUO7NI6NI5NI4NI3NI2NI1NI33abcdgdp162738495p740638acgdpp38acgdpp740622S225C109245abcdgdp162738495p740638ac