基于单片机超声波定位系统的设计-职业学院毕业论文

毕业设计毕业设计 题目名称题目名称基于单片机超声波定位系统的设计 系别系别电气信息工程系 专 业专 业 / / 班 级班 级自动化 08101 学生学生方波 学号学号081012161112 指导教师（职指导教师（职 称）称）张 丽 杰 （讲师） 宁夏理工学院本科毕业设计 I 摘要 超声波测距仪作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的 发展空间，在实际探测中要求高定位、高精度。基于目前实际应用的需求，设计 了该超声波定位系统，本设计主要是基于 AT8S52 芯片为核心的超声波测距仪， 并有超声波处理模块组成的超声波发射电路、显示器件等组成，包括超声波发射 电路、超声波接收电路、单片机系统、单片机复位电路、LED 显示电路等。主 要实现单片机控制、超声波测距并指示功能。依据实际的测量要求，通过仿真队 伍差进行分析， 采用了可行的抗干扰措施， 同时添加温度补偿电路， 提高了精度。 关键词：超声波测距；单片机；温度补偿电路；测量精度 宁夏理工学院本科毕业设计 II Abstrac Ultrasonic rangefinder as a kind of new typed is very important and useful tools in all respects will have a very big development space, in the actual detecting requirements of high orientation, precision. Based on the practical application requirements, design the ultrasonic positioning system, the design is mainly based on AT8S52 chips as the core of the ultrasonic rangefinder, and ultrasound treatment modules of ultrasound circuit, display device etc, including ultrasound circuit, ultrasonic receiving circuit and single-chip microcomputer system and single-chip microcomputer reset circuit, the LED display circuit, etc. Mainly realizes single-chip microcomputer control, ultrasonic ranging and instructed function. According to the actual measurement requirements, through the simulation analysis, the team sent the feasible anti-disturbance measures and adding temperature compensation circuit, improve the precision. Key words:Ultrasonic ranging; microcontroller; temperature compensation circuit;measurement accuracy 宁夏理工学院本科毕业设计 III 目录 摘要.I Abstrac.II 第一章 绪论.- 1 - 1.1 超声波测距系统概述.- 1 - 1.2 单片机应用系统概述.- 2 - 1.3 本设计任务的主要内容.- 3 - 第二章 超声波测距系统.- 4 - 2.1 超声波的概述.- 4 - 2.1.1 超声波的传播速度.- 4 - 2.1.2 超声波的物理性质.- 5 - 2.1.3 超声波对声场产生的作用.- 7 - 2.2 超声波传感器.- 8 - 2.3 超声波测距系统.- 8 - 2.3.1 超声波测距系统的组成.- 8 - 2.3.2 超声波测距系统的原理.- 9 - 第三章 系统主要硬件的设计.- 11 - 3.1 方案论证与比较.- 11 - 3.1.1 超声波发射电路.- 11 - 3.12 超声波接收电路.- 12 - 3.2 单片机主机系统电路.- 15 - 3.2.1 单片机电路.- 16 - 3.2.2 复位电路.- 16 - 3.2.3 时钟电路.- 17 - 3.2.4 按键电路.- 17 - 3.2.5 蜂鸣器电路.- 18 - 3.3 超声波发送电路.- 18 - 3.4 超声波接收电路.- 19 - 3.5 温度采集 DS18B20 电路.- 21 - 3.6LCD 显示电路.- 21 - 3.7 电源电路.- 23 - 第四章 系统软件的设计.- 24 - 4.1 系统程序的结构.- 24 - 4.2 系统主程序.- 24 - 4.340KHz 超声波发送程序.- 25 - 4.4 超声波的接收和处理.- 25 - 4.5DS18B20 温度采集程序.- 25 - 45.1DS18B20 的初始化.- 26 - 4.5.2 字节写入 DS18B20 程序.- 26 - 4.5.3 字读 DS18B20 程序.- 26 - 宁夏理工学院本科毕业设计 IV 4.5.4DS18B20 温度读取函数.- 26 - 4.6 距离计算程序.- 26 - 4.7 数据转换程序.- 27 - 4.8LCD 显示程序.- 27 - 4.9 基于 Proteus 的软件仿真.- 27 - 5.1 元件选择.- 30 - 5.2Altium Designer 原理图的绘制.- 30 - 5.3 元件封装的建立.- 30 - 5.4PCB 的电磁兼容设计.- 31 - 54.1 抑制干扰源. - 31 - 5.4.2 切断干扰传播途径.- 31 - 5.4.3 提高敏感器件抗干扰性能.- 31 - 5.4.4 其他常用抗干扰措施. - 32 - 5.4.5 印制电路工艺抗干扰. - 32 - 5.5PCB 板的布局布线.- 32 - 第六章 误差分析及改进.- 35 - 6.1 误差分析.- 35 - 6.2 改进.- 35 - 参考文献.- 36 - 结束语.- 37 - 附录.- 39 - 附录 A 系统原理图：.- 39 - 附图一.- 39 - 附图二.- 40 - 附录 B、C 源程序：.- 40 - 宁夏理工学院本科毕业设计 - 1 - 第一章 绪论 1.1 超声波测距系统概述 随着科技的发展，人们生活水平的提高，城市发展建设加快，城市给排水系统也有较 大发展，其状况不断改善。但是，由于历史原因合成时间住的许多不可预见因素，城市给 排水系统，特别是排水系统往往落后于城市建设。因此，经常出现开挖已经建设好的建筑 设施来改造排水系统的现象。城市污水给人们带来了困扰，因此箱涵的排污疏通对大城市 给排水系统污水处理，人们生活舒适显得非常重要。而设计研制箱涵排水疏通移动机器人 的自动控制系统，保证机器人在箱涵中自由排污疏通，是箱涵排污疏通机器人的设计研制 的核心部分。定位控制系统核心部分就是超声波测距仪的研制。因此，设计好的超声波测 距仪就显得非常重要了。这就是我设计超声波定位系统的意义。在基于传统的测力距离存 在不可克服的缺陷。例如，液面测量就是一种距离测量，传统的电极法是采用差位分布电 极，通过给电或脉冲来检测液面，电极长期浸泡于水中或其他液体中，极易被腐蚀、电解， 失去灵敏性。由于超声波具有强度大，方向性好等特点，利用超声波测量距离就可以解决 这些问题，因此超声波测量距离技术在工业控制、勘探测量、机器人定位和安全防范等领 域得到了广泛的应用。 超声波定位系统可用于一定范围的无接触定位，定位精度可达 1cm。由于超声波的传 播受环境影响较大，故不推荐在室外使用。在实际应用中根据环境和具体要求其应用电路 可作适当改进。例如可以将编码信号直接加入到超声波信号中，这样的系统可直接用于对 象的识别。为了增加接收灵敏度，还可以采用类似雷达天线的反射装置。本文对回波信号 进行处理，消减了噪声的影响，较好地完成了超声信号处理的初期工作。建立的超声回波 信号处理数学模型易于实现，目标定位精度高，避免了传统的模拟检测器误差大的缺点， 为危险性目标位置的精度定位提供了借鉴作用。例如对油罐或发酵罐中的也为进行定位， 由于油罐底复杂的环境，因此选择超声波定位系统，其主要有两部分组成一部分是罐内接 收模块，另一部分是罐外发送模块。如图 1.1 宁夏理工学院本科毕业设计 - 2 - 罐 外 超 声 发 射 部 分 罐 外 超 声 发 射 部 分 罐 外 超 声 发 射 部 分 罐 内 超 声 接 收 部 分 罐 外 工 控 机 光 纤 系 统 电 缆 电 缆 电 缆 40K H z40K H z 40kHz 图 1.1 油罐内液位的定位系统 该罐内液位的定位也采用超声波定位，其中罐内接收信号通过光纤通信系统与罐外工 控机进行通信，罐外的超声波发射模块用电缆与工控机通信。 超声波测距电路可以由传统的模拟或者数字电路构建，但是基于这些传统电路构建的 系统往往可靠性差，调试困难，可扩展性差，所以基于单片机的超声波测距系统被广泛的 应用。 通过简单的外围电路发生和接收超声波， 单片机通过采样获取到超声波的传播时间， 用软件来计算出距离，并且可以采集环境温度进行测距补偿，其测量电路小巧，精度高， 反映速度快，可靠性好。 1.2 单片机应用系统概述 单片机是一个单芯片形态、面向控制对象的嵌入式应用计算机系统。它的出现及发展 使计算机技术从通用型数值计算领域进入到智能化的控制领域。从此，计算机技术在两个 重要领域通用计算机领域和嵌入式计算机领域都得到了极其重要的发展,并正在深深 地改变着我们的社会。 嵌入式系统无疑是当前最热门、最具有发展前景的 IT 应用之一。嵌入式系统的应用 宁夏理工学院本科毕业设计 - 3 - 可以使传统的电子系统升级成为智能化的电子产品，使其成为具有“生命”的现代化智能 系统。嵌入式系统一般应用于对实时响应要求较高的设备中，单片机作为嵌入式系统的核 心部件，其应用使电子系统的智能化出现了意想不到的效果，常常无需对硬件资源做任何 改动，只需更新系统软件就能使系统功能升级。现代社会中嵌入式系统无处不在，早已被 应用在国防、国民经济、以及人们日常生活的各个领域。 单片机应用系统的设计包括单片机基本扩展、外围电路设计和程序设计、单片机应用 系统开发环境、系统可靠性设计、电磁兼容性设计等内容。通常开发一个单片机系统的步 骤如下图 1.2： 图 1.2 单片机系统的设计步骤 1.3 本设计任务的主要内容 1）超声波测距仪设计要求如下：该部分包括测量距离 2 1 c c ，入射波完全被反射，在相邻两个介质中没有折射波。 如果超声波斜入射到两个固体介质面或两粘滞弹性介质面时，一列斜入射的纵波不仅产生 反射纵波和折射纵波，而且还产生反射横波和折射横波。 (2)超声波的衰减,超声波在一种介质中传播，其声压和声强按指数函数规律衰减。 在平面波的情况下，距离声源 x 处的声压 p 和声强 I 的衰减规律如下： Ax epp 0 (9) Ax eII 2 0 (10) 宁夏理工学院本科毕业设计 - 7 - 式中： 00,I p距离声源 x=0 处的声压和声强； x超声波与声波间的距离； A衰减系数，单位为cmN p /（奈培/厘米） 。 (3)超声波的干涉 如果在一种介质中传播几个声波，于是产生波的干涉现象。若以两个频率相同，振幅 1 和 2 不等，波程差为 d 的两个波干涉为例，该两个波合成振幅为 2 1 21 2 2 2 1 1 ) 2 cos2( d (11) 其中为波长。从上式看出，当 d=0 或 d=n（n为整数）时，合成振幅 r 达到最大值； 当 d=,.)5 , 3 , 1( 2 nn 时，合成振幅 r 为最小值。当 21 时， r d cos2；当 d 2 的奇数倍时，两波相互抵消合成幅度为 0。 由于超声波的干涉，在辐射器的周围形成一个包括最大最小的扬声场。 2.1.3 超声波对声场产生的作用 (1) 机械作用 超声波传播过程中，会引起介质质点交替的压缩与伸张，构成了压力的变化，这种压力的 变化将引起机械效应。超声波引起质点的运动，虽然位移和速度不大，但是与超声波振动 的频率的平方成正比的质点的加速度却很大。有时足以达到破坏介质的程度。 (2) 空化作用 在流体动力学指出， 存在于液体中的微气泡在声场的作用下振动， 当声压达到一定的值时， 气泡将迅速膨胀，然后突然闭合，在气泡闭合时产生冲击波，这种膨胀、闭合、振动等一 系列动力学过程称为空化。 (3) 热学作用 如果超声波作用于介质时被介质所吸收，实际上也就是有能量吸收，同时，由于超声波的 振动，使介质产生强烈的高频振荡介质相互摩擦产生热热量，这种能量使介质温度升高。 宁夏理工学院本科毕业设计 - 8 - 2.2 超声波传感器 超声波传感器主要有电致伸缩和磁致伸缩两类，电致伸缩采用双压电陶瓷晶片制成，具有 可逆特性。 压电陶瓷片具有如下特性：当在其两端加上大小和方向不断变化的交流电压时，就会产生 “压电效应” ，使压电陶瓷也产生机械变形，这种机械变形的大小以及方向与外加电压的 大小和方向成正。也就是说，若在压电晶片两边加以频率为 0 f的交流电电压时，它就会产 生同频率的机械振动，这种机械振动推动空气的张弛，当 0 f落在音频范围内时便会发出声 音。反之，如果由超声波机械振动作用于陶瓷片使其发生微小的形变时，那么压电晶片也 会产生与振动频率相同的微弱的交流信号。超声波传感器结构如下图 2.2 和图 2.3： 图 2.2 元件内部结构图 2.3 超声波外部结构 2.3 超声波测距系统 2.3.1 超声波测距系统的组成 超声波测距器的系统框图如下图 2.4 所示： 宁夏理工学院本科毕业设计 - 9 - 超声波发送 电路 超声波接收 电路 单片机 控制器 LCD 显示 扫描驱动 图 2.4 超声波系统框图 2.3.2 超声波测距系统的原理 在超声探测电路中，发射端得到输出脉冲为一系列方波，其宽度为发射超声的时间间 隔，被测物距离越大，脉冲宽度越大，输出脉冲个数与被测距离成正比。超声测距大致有 以下方法： 取输出脉冲的平均值电压，该电压 (其幅值基本固定 )与距离成正比，测 量电压即可测得距离； 测量输出脉冲的宽度，即发射超声波与接收超声波的时间间隔 t，故被测距离为 S=12vt。本测量电路采用第二种方案。由于超声波的声速与温度有关， 如果温度变化不大，则可认为声速基本不变 。如果测距精度要求很高，则应通过温度补 偿的方法加以校正。超声波测距适用于高精度的中长距离测量。因为超声波在标准空气中 的传播速度为 331.45 米/秒，由单片机负责计时，单片机使用 12.0M 晶振，所以此系统的 测量精度理论上可以达到毫米级。 超声波测距的算法设计: 超声波在空气中传播速度为每秒钟 340 米（15时） 。X2 是 声波返回的时刻，X1 是声波发声的时刻，X2-X1 得出的是一个时间差的绝对值，假定 X2-X1=0.03S，则有 340m0.03S=10.2m。由于在这 10.2m 的时间里，超声波发出到遇到返 射物返回的距离如下： 宁夏理工学院本科毕业设计 - 10 - 图 2.5 超声波测距原理图 通过前面介绍了超声波传的特性及超声波测距系统的系统框架，然后进一步概述超声 波测距的原理，那么我将在第三章谈谈超声波定位的主要硬件设计。 宁夏理工学院本科毕业设计 - 11 - 第三章 系统主要硬件的设计 本设计单片机采用 Atmel 公司的 AT89S52，而超声波发射和接收电路有多种，下面将 超声波的发射和接收电路挪列出差进行比较； 3.1 方案论证与比较 3.1.1 超声波发射电路 （1）分立元件构成的发射电路； 图 3.1 分立元件构成的发射电路 图 3.1 是由两只普通低频小功率三极管 C9013 构成的振荡、驱动电路，三极管 T1、T2 构成两级放大器，但是由于超声波发射头的正反馈作用，这个原本是放大器的电路变成了 振荡器。超声波发射器的压电晶片可等效于一个串联 LC 谐振电路，具有选频作用，因此 该振荡器只能振荡在超声波发射头的固有谐振频率 0 f。 第二个图中用电感 L 替代 3 R这样可 以增大激励电压，使其具有较大的功率输出。 宁夏理工学院本科毕业设计 - 12 - （2）由集成电路构成的发射电路 图 3.2 是由 555 集成芯片构成的振荡、调制、 激励电路。该电路应使用双极型 555（内 部电路由普通三极管构成） ，不宜使用单极型 7555（内部电路由 CMOS 电路构成，外部引脚 与 555 相同） ，其原因是 7555 带负载能力小。 图 3.2 由 555 构成的超声波发射电路 图 3.3 是由非门构成的一个振荡器发送电路，用非门构成的电路简单，调试容易。很 容易通过软件控制。图中把两个非门的输出接到一起的目的是为了提高其吸入电流，电路 驱动能力提高。 图 3.3 非门构成的发送电路 3.12 超声波接收电路 由分立元件构成的接收电路； 宁夏理工学院本科毕业设计 - 13 - 图 3.4 为由三极管 T1,T2 和若干电阻电容组成的两级阻容耦合交流放大电路。第一级 中 3 R为集电极负载电阻； 2 R为偏流电阻，同时引入了交直流并联电压负反馈，可以较有 效的稳定静态工作点，改善非线性失真以及增益的稳定性； 4 R是发射极负反馈电阻，引入 直、交流串联电流负反馈，具有稳定工作点、增益、改善失真、提高输入阻抗等作用。 图 3.4 分立元件构成的超声波接收电路 （1）由运算放大器构成的接收电路 图 3.5 是由运放构成的超声波放大电路， 该电路的形式在其他应用中经常遇到， 特点如下： 1）一般式用运放组成的放大电路都要求对称的正负电源供电，这里以单电源供电，输出 端的静态电位必须设置在 1/2 的电源电压， 这由同相输入端的点位来确定， 1 R和 2 R分压取 得 1/2 的电源电压加到运放的同相输入端，使其电位 1/2 电源电压。 2）采用同相端输入方式其输入阻抗高，超声波接收传感器的输出信号接到放大器的同相 端，有利于超声波传感器充分发挥接收灵敏度和自生的选频作用。 3）反相端对地不提供直流通路，因此通过隔直电容 2 C提供直流通路。 宁夏理工学院本科毕业设计 - 14 - 图 3.5 运放构成的超声波接收电路 （2）LM1812 收发集成电路构成 LM1812 是一种专用于超声波接收和发送的集成电路，它即可做发送电路，又可以做接收 电路使用。如下图 3.6 所示： 图 3.6 由 LM1812 构成的接收电路 （3）CX20106 构成的接收电路如下图 3.7 所示： 宁夏理工学院本科毕业设计 - 15 - 图 3.7CX20106 构成的接收电路 以上为常用的发射和接收电路， 分立元件构成的收发电路容易受到外界的干扰， 体积、 功耗也比较大。而集成电路构成的发射和接收电路具有调试简单，可靠性好，抗干扰能力 强，体积小，功耗低的优点，所以首先考虑采用集成电路来组成收发电路。 在由集成电路构成的收发电路中，发射电路我们选用由非门构成，接收电路采用由红外接 收检波芯片 CX20106 构成，主要是考虑到系统的调试简单、成本低、可靠性好。 3.2 单片机主机系统电路 本次我们采用了 Atmel 公司的 AT89S52,该单片机主要特点如下： (1)AT89S52 系列单片机以 8051 为内核，兼容 MCS-51 系列单片机。 (2)AT89S52 系列单片机内、内部含有 Flash 存储器，在系统开发可以反复擦写。 (3)AT89S52 采用静态时钟方式，可以节省电能。 (4)AT89S52 支持 ISP（在线编程） ，不需要把单片机从电路板取下来就可以擦写程序。 (5)AT89S52 晶振频率高达 24M，运行速度更快。 (6)AT89S52 价格也比较便宜 ,增加了看门狗电路，防止程序“走飞” ，更加安全可靠。 宁夏理工学院本科毕业设计 - 16 - 3.2.1 单片机电路 图 3.8 单片机主电路 引脚功能：P0 口用来送显示信号给 LCD 的数据为；P20P22 送命令到 LCD 控制 LCD 的 显示方式；P3.7 为 DS18B20 温度数据采集端；P1.0 接测量按键。 3.2.2 复位电路 单片机在 RESET 端加一个大于 20ms 正脉冲即可实现复位，上电复位和按钮组合的复 位电路如下图 3.9 所示： 图 3.9 复位电路 在系统上电的瞬间，RST 与电源电压同电位，随着电容的电压逐渐上升，RST 电位下 宁夏理工学院本科毕业设计 - 17 - 降，于是在 RST 形成一个正脉冲。只要该脉冲足够宽就可以实现复位，即20 RCms。 一般取 R1K，C22uF。 3.2.3 时钟电路 当使用单片机的内部时钟电路时，单片机的 XATL1 和 XATL2 用来接石英晶体和微调电容， 如图所示，晶体一般可以选择 3M24M，电容选择 30pF 左右。我们选择晶振为 12MHz,电容 33pF。 图 3.10 时钟电路 3.2.4 按键电路 我们通过 P1.0 来启动测量，程序中通过查询 P1.0 的电平来检测是否按键被按下，电路原 理如下：当按下按键时 P1.0 为低电平，单片机通过 查询到低电平开始测量距离，当松开 按键，P1.0 即为高电平。在软件中通过软件延时来消除按键的机械抖动。 图 3.11 按键电路 宁夏理工学院本科毕业设计 - 18 - 3.2.5 蜂鸣器电路 本次设计通过一只蜂鸣器来提示用户按键按下了，现在单片机开始了测距。蜂鸣器时 一块压电晶片，在其两端加上 35V 的直流电压，就能产生 3KHz 的蜂鸣声。电路如图 3.12 通过单片机软件产生 3KHz 的信号从 P3.7 口送到三极管 9.13 的基极，控制着电压加到蜂 鸣器上，驱动蜂鸣器发出声音。 图 3.12 蜂鸣器电路 3.3 超声波发送电路 超声波发生器包括超声波产生电路和超声波发射控制电路两个部分， 超声波探头 （ “也 称为超声波换能器” ） 的型号选用 CSB40T （其中心频率为 40KHz） 。 可以采用软件产生 40KHz 的超声波信号，通过输出引脚输入至驱动器，经过动器驱动后推动探头产生超声波。这种 方法的特点是充分利用软件，灵活性好，但是需要设计一个驱动电流为 100mA 以上的驱动 电路。第二种方法是利用超声波专用发生电路或通用发生电路产生超声波信号，并直接驱 动超声波换能器产生超声波。这种方法的特点是无需驱动电路，但缺乏灵活性。本次我们 采用第一种方法产生超声波，非门可以选用 74LS04，具体电路如图 3.13 所示： 宁夏理工学院本科毕业设计 - 19 - 3.13 超声波发送电路 从图中可知，当输入的信号为高电平时，上面经过两级反向 CSB40T 的 1 引脚为高电 平，下面经过一级反向后为低电平；当输入信号为低电平时，正好相反，实现了振荡的信 号驱动 CSB40T，只要控制信号接近 40KHz，就能产生超声波。 3.4 超声波接收电路 超声波接收包括接收探头，信号放大以及波形变换电路三部分，超声波接收探头必须 与发送探头相同的型号，否则可能导致接收效果甚至不能接收。由于超声波接收探头的信 号非常弱，所以必须用放大器放大，放大后的正弦波不能被微处理器处理，所以必须经过 波形变换。本次设计为了降低调试难度，减少成本，提供系统可靠性，所以我们采用了一 种用在彩色电视机上面的一种红外接收检波芯片 CX20106，由于红外遥控的中心频率在 38KHz，和超声波的 40KHz 很接近，所以可以用来做接收电路。CX20106 是日本索尼公司的 产品，采用单列 8 引脚的直插式封装，内部包含自动偏置控制电路、前置放大电路、带通 滤波、峰值检波、积分比较器、斯密特整形输出电路，配合少量外接元件就可以对 38KHz 左右的信号的接收与处理，该芯片内部如下图 3.14 所示： 宁夏理工学院本科毕业设计 - 20 - 图 3.14CX20106 CX0106 构成本次设计接收电路如下图 3.15 所示： 图 3.15 超声波接收电路 集成电路 CX20106A 是一款红外线检波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收 器。考虑到红外遥控常用的载波频率 38kHz 与测距的超声波频率 40kHz 较为接近，可以利 用它制作超声波检测接收电路。 实验证明用 CX20106A 接收超声波(无信号时输出高电平)， 具有很好的灵敏度和较强的抗干扰能力。适当更改电容 CS 的大小，可以改变接收电路的 灵敏度和抗干扰能力。因此，使用 CX20106A 集成电路对接收探头受到的信号进行放大、 滤波。 宁夏理工学院本科毕业设计 - 21 - 3.5 温度采集 DS18B20 电路 物理学告诉我们，超声波在空气中的传播速度为：TCG61. 04 .331，由此可见， 超声波的速度和温度密切关系，即温度每增加 1C，超声波速度约增加 0.61m/s，本次我 们考虑温度补偿，以使我们的设计更加精确，温度的采集通常使用 DS18B20 一线式数字温 度传感器，电路非常简洁，具体电路图如下图 3.16 所示。 图 3.16 DS18B20 温度补偿电路 DS18B20 是美国 DALLS 公司推出的 DS1820 的替代产品，具有 9、10、11、12 位的转换 精度，未编程时默认的精度是 12 位，测量精度一般为 0.5C，软件处理后可以达到 0.1 C，温度输出以 16 位符号扩展的二进制数形式提供，低位在先，以 0.0625C/LSB 形式表 达。其中高五位为扩展符号位。转换周期与转换精度有关，9 位转换精度时，最大转换时 间为 93.7 ms，12 位转换精度时，最大转换时间为 750ms。DS18B20 引脚判断方法是：字 面朝人，从左到右依次是 1 （GND） 、2（输入/输出） 、3（VDD） 。图中的 R13 为上拉电阻， 阻值选 5K 左右。 3.6LCD 显示电路 本设计采用 LCD 液晶显示屏显示。其具有体积小、功耗低、界面美观大方等优点，这 里使用 YB1602 液晶屏， 1602 显示模块用点阵图形显示字符， 显示模式分为 2 行 16 个字符。 如下图 3.17 所示： 宁夏理工学院本科毕业设计 - 22 - 图 3.17LCD 显示电路 1602 液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了 160 个不同的点阵字 符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等， 每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是 01000001B （41H） ， 显示时模块把地址 41H 中的点阵字符图形显示出来， 我们就能看到字母“A” 因为 1602 识别的是 ASCII 码，试验可以用 ASCII 码直接赋值，在单片机编程中还可 以用字符型常量或变量赋值，A。 1602 通过 D0D7 的 8 位数据端传输数据和指令。 显示模式设置： (初始化) 0011 0000 0 x38设置 162 显示，57 点阵，8 位数据接口； 显示开关及光标设置： (初始化) 0000 1DCB D 显示(1 有效)、C 光标显示(1 有效)、B 光标闪烁(1 有效) 0000 01NS N=1(读或写一个字符后地址指针加 1 （1）经常调试的元件放到合理的位置方便调试。 （2）元件体积比较大的必须加支架。 （3）布局要疏密有序。同时兼顾飞线交叉最少。 （4）干扰比较大的元件原理敏感元件。 宁夏理工学院本科毕业设计 - 33 - （5）发热大的元件加散热片，远离敏感元件。 首先考虑电磁兼容，布局完成之后设置布线规则，一般信号线使用 12mil 左右， 电源线一般使用mil3515，地线满足mil5025之间尽量加宽。规则设置之后，先试 着把最短的线路连接起来，然后观察布线的密度和可行性，并且对元件的布局进行调 整，以使布线能成功。反复的布线修改，知道达到要求。布线时可以把一些比较重要 的线手动完成，不是很重要的线交给计算机的自动布线去完成。一些工程师不愿意用 计算机的自动布线，所有的线路都手动完成，这完全没有必要，现在计算机越来越强 大，而且 Altium designe