文档介绍：电子信息工程实验教学中心
《电子技术课程设计》设计报告
设计题目
数字式温度计的设计
年级
专业
学号
姓名
成绩
电子信息工程
电子信息工程
电子信息工程
评语:
目录
目录 1
⒈原理分析 1
⒉方案选择 1
⒊电路原理图绘制及仿真(Mutilsim) 1
⒋ PCB图(protel)绘制 1
1
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原理分析(小组所有成员共同完成)
DS18B20是一种数字温度传感器,它把温度转换成数字量以后存贮在自身内部,和单片机通过连接一个I/O口连接,单片机把数据读出,然后在数码管或者液晶屏上显示。
按照系统设计的功能和要求,确定系统由3个模块组成:主控制器,测温电路和显示电路。
1)主控模块AT89C52是一个低电压,高性能CMOS 8位单片机,片内含4K的可反复擦写的FLASH只读存储器和128 BYTES的随机存取数据存储器,40个引脚,32个外部双向输入/输出(I/O)端口,同时内含2个外中断口,2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口。AT89C52可以按照常规方法进行编程,也可以在线编程。器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起,特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。
图1 AT89C52引脚图
2)DS18B20是美国DALLAS半导体公司近年推出的一种改进型智能温度传感器,与传统的热敏电阻相比,它能够直接读出被测温度,并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,无需外加测量电路及A/D转换器,简化了电路;而且从DS18B20读出或写入信息仅需一根口线,大大降低了单片机的硬件资源占用。基于DS18B20的单片机温度控制器具有电路简单、可靠性高的优点。
图2 DS18B20内部构图
性能特点
●独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信;
●多个DS18B20可以并联在惟一的三线上,实现多点组网功能;
●无须外部器件;
●可通过数据线供电,~;
●零待机功耗;
●温度以9或12位数字;
●用户可定义报警设置;
●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,但不能正常工作。
3)显示电路采用4位共阳LED数码管,从P1口输出段码,~,列驱动用9012三极管。
方案选择(小组所有成员共同完成)
图3 方案设计框图
系统电路由电源电路、温度信号产生电路、单片机控制电路和液晶显示电路等四部分组成。。温度信号产生电路采用DS18B20单总线系统电路,实时检测环境温度,并在内部处理后产生数字温度信号,输出到单片机进行显示处理。单片机控制电路由单片机最小系统电路组成,用于实时检测并处理数字温度信号,输出数码管控制命令,进而控制共阴极数码管实时显示当前的温度值。本电路方案结构简单,技术成熟,具有功能扩展空间特点。
本数字式温度计对温度进行实时测量并显示,其主要功能介绍:
(1)实时测量温度,采用DS18B20传感器。
(2)采集测温范围为-50~+120 ℃.
(3) ℃;误差±℃以内.
(4)显示模块,采用4个LED数码管显示.
(5)供电采用电池供电方式。
至此,设计目的已全部实现。
⒊电路原理图绘制及仿真(Mutilsim)(谭海燕)
1)元件型号
图4 元件清单
2)电路原理图及仿真结果
图 5 电路原理图
图6 仿真结果
⒋PCB图(protel)绘制(郑冰倩)
1)PCB设计步骤
(1)绘制电路原理图
首先将所有元件都从库中取出来,放置在图纸上,并且调整好位置。使用连线工具将元件连接起来,设置元件属性。使用Tool/Annotate菜单对元件进行编号,使用电气检查(ERC),使用Edit/Export to Spread 菜单建立元件列表。使用Design/list 菜单建立网络表,画电路板图。 l
(2)绘制PCB图
使用向导,定义一个宽90mm、高70mm的单面PCB板,根据温度计的原理图,设计数显温度计的PCB图。将原理图的网络表调入设计的单面板中,进行布局,启动自动拉伸元件,然后进行人工布局,布局一定要合理使线走的最短,最省。进性布线规则设定(铜膜线线宽设为15mil,地线和电源线宽设为 30mil线间距设为15mil)然后进行布线,尽量使过线减少,走跨线