温度传感器设计报告

温度传感器设计报告温度传感器设计报告 XXXX 工程学院工程学院 班级班级 姓名姓名 温度传感器设计报告 2 一 设计电路 3 1 设计要求 3 2 设计目的 3 二 设计原理 3 1 设计模块图 3 2 溫度感測器 LM35 4 1 LM35 简介 4 2 LM35 封装介绍 4 3 单片机 AT89C51 5 4 ADC0809 介绍 7 1 主要特性 7 2 内部结构 7 3 外部特性 引脚功能 8 三 原理图 9 1 温度采集模块 9 2 单片机控制及 AD 转换模块 9 3 显示模块 10 4 报警模块 10 5 电源模块 11 6 总电路原理图 11 四 PCB 图 12 五 程序 13 六 实物展示 18 1 完成品 18 2 接电展示 18 七 元器件清单 18 八 总结 18 温度传感器设计报告 3 一 设计电路一 设计电路 1 设计要求设计要求 1 温度低于或超出设定温度范围时发出报警 2 温度值可在数码管上实时数字显示 3 报警温度可以由人工自由设定 2 设计目的 设计目的 1 在学完了 电子设计与制作 课程的基本理论 基本知识后 能够综合运 用所学理论知识 拓宽知识面 系统地进行电子电路的工程实践训练 锻 炼动手能力 培养工程师的基本技能 提高分析问题和解决问题的能力 2 熟悉集成电路的引脚安排 掌握各芯片的逻辑功能及使用方法了解面包板 结构及其接线方法 了解数字钟的组成及工作原理 3 培养独立思考 独立准备资料 独立设计规定功能的数字系统的能力 4 培养书写综合设计实验报告的能力 二 设计原理二 设计原理 1 设计模块图设计模块图 温度采集模块 键盘输入模块 显示模块 单 片 机 控 制 模 块 蜂鸣器报警模块 图 1 模块图 温度传感器设计报告 4 2 溫度感測器 溫度感測器 LM35LM35 1 LM35 简介 简介 LM35 是由 National Semiconductor 所生產的溫度感測器 其輸出電壓與 攝氏溫標呈線性關係 轉換公式如式 1 0 時輸出為 0V 每升高 1 輸出電 壓增加 10mV LM35 有多種不同封裝型式 外觀如圖 1 所示 在常溫下 LM35 不需要額外的校準處理即可達到 C CC41 的準確率 其電源供應模 式有單電源與正負雙電源兩種 其接腳如圖 2 所示 正負雙電源的供電模式可 提供負溫度的量測 兩種接法的靜默電流 溫度關係如圖 3 所示 單電源模式在 25 下靜默電流約 50 A 非常省電 2 LM35 封装介绍 封装介绍 图 2 封装形式 1 图 3 封装形式 2 图 4 封装形式 4 此次采用的封装 温度传感器设计报告 5 3 单片机 单片机 AT89C51 AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压 高性能CMOS8位单片机 片内含4k bytes 的可反复擦写的只读程序存储器 PEROM 和128 bytes的随机存取数据存储器 RAM 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 CPU 和Flash存储单元 功能强大AT89C51单片机可为您提供 许多高性价比的应用场合 可灵活应用于各种控制领域 功能特性概述 AT89C51 提供以下标准功能 4k 字节Flash 闪速存储器 128字节内部RAM 32 个 I O 口线 两个16位定时 计数器 一个5向量两级中断结构 一个全双工串行通信口 片内振荡器及时钟电路 同时 AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作 并支持两种软件可 选的节电工作模式 空闲方式停止CPU的工作 但允许RAM 定时 计数器 串行通信口 及中断系统继续工作 掉电方式保存RAM中的内容 但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下 一个硬件复位 引脚功能说明 1 Vcc 电源电压 2 GND 地 3 P0 口 P0 口是一组 8 位漏极开路型双向 I O 口 也即地址 数据总线复用口 作为 输出口用时 每位能吸收电流的方式驱动 8 个 TTL 逻辑门电路 对端口写 1 可作为 高阻抗输入端用 在访问外部数据存储器或程序存储器时 这组口线分时转换地址 低 8 位 和数据总线复用 在访问期间激活内部上拉电阻 在 FIash 编程时 P0 口接收指 令字节 而在程序校验时 输出指令字节 校验时 要求外接上拉电阻 4 P1 口 P1 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I O 口 P1 的输出缓冲级可驱动 吸收 或输出电流 4 个 TTL 逻辑门电路 对端口写 1 通过内部的上拉电阻把端口拉到高 电平 此时可作输入口 作输入口使用时 因为内部存在上拉电阻 某个引脚被外部信 号拉低时会输出一个电流 IIL FIash 编程和程序校验期间 P1 接收低 8 位地址 5 P2 口 P2 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I O 口 P2 的输出缓冲级可驱动 吸 收或输出电流 4 个 TTL 逻辑门电路 对端口写 1 通过内部的上拉电阻把端口拉到 高电平 此时可作输入口 作输入口使用时 因为内部存在上拉电阻 某个引脚被外部 信号拉低时会输出一个电流 IIL 在访问外部程序存储器或 16 位地址的外部数据存 储器 例如执行 MOVX DPTR 指令 时 P2 口送出高 8 位地址数据 在访问 8 位地址的 外部数据存储器 如执行 MOVX RI 指令 时 P2 口线上的内容 也即特殊功能寄存器 SFR 区中 R2 寄存器的内容 在整个访问期间不改变 Flash 编程或校验时 P2 亦 接收高位地址和其它控制信号 6 P3 口 P3 口是一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 I O 口 P3 口输出缓冲级可驱动 吸收或输出电流 4 个 TTL 逻辑门电路 对 P3 口写入 1 时 它们被内部上拉电阻 拉高并可作为输入端口 作输入端时 被外部拉低的 P3 口将用上拉电阻输出电流 IIL P3 口除了作为一般的 I O 口线外 更重要的用途是它的第二功能 如下表所示 温度传感器设计报告 6 图 5 P3 口还接收一些用于 Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号 7 RST 复位输入 当振荡器工作时 RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机 复位 8 ALE PROG 当访问外部程序存储器或数据存储器时 ALE 地址锁存允许 输出脉冲 用于锁存地址的低 8 位字节 即使不访问外部存储器 ALE 仍以时钟振荡频率的 l 6 输出固定的正脉冲信号 因此它可对外输出时钟或用于定时目的 要注意的是 每当访问外 部数据存储器时将跳过一个 ALE 脉冲 对 Flash 存储器编程期间 该引脚还用于输入编程脉 PROG 如有必要 可通过对特殊功能寄存器 SFR 区中的8EH单元的DO 位置位 可禁止 ALE 操作 该位置位后 只有一条MOVX和MOVC指令ALE才会被激活 此外 该引脚会被 微弱拉高 单片机执行外部程序时 应设置ALE无效 9 PSEN 程序储存允许 PSEN 输出是外部程序存储器的读选通信号 当AT89C51 由外部 程序存储器取指令 或数据 时 每个机器周期两次PSEN有效 即输出两个脉冲 在此 期间 当访问外部数据存储器 这两次有效的PSEN信号不出现 10 EA VPP 外部访问允许 欲使CPU仅访问外部程序存储器 地址为0000H FFFFH EA 端必须保持低电平 接地 需注意的是 如果加密位LB1被编程 复位时内部会锁存 EA端状态 如EA端为高电平 接VCC端 CPU则执行内部程序存储器中的指令 Flash 存储器编程时 该引脚加上 12V的编程允许电源Vpp 当然这必须是该器件是使用12V 编程电压Vpp 11 XTAL1 振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端 12 XTAL2 振荡器反相放大器的输出端 温度传感器设计报告 7 图 6 AT89C51 引脚图 4 4 ADC0809ADC0809 介绍介绍 1 主要特性 主要特性 1 8 路 8 位 A D 转换器 即分辨率 8 位 2 具有转换起停控制端 3 转换时间为 100 s 4 单个 5V 电源供电 5 模拟输入电压范围 0 5V 不需零点和满刻度校准 6 工作温度范围为 40 85 摄氏度 7 低功耗 约 15mW 2 内部结构 内部结构 ADC0809 是 CMOS 单片型逐次逼近式 A D 转换器 内部结构如图 13 22 所示 它 由 8 路模拟开关 地址锁存与译码器 比较器 8 位开关树型 D A 转换器 逐次逼近 温度传感器设计报告 8 3 外部特性 引脚功能 外部特性 引脚功能 图 7 ADC0809 引脚图 ADC0809 芯片有 28 条引脚 采用双列直插式封装 如图 13 23 所示 下面说明各引 脚功能 IN0 IN7 8 路模拟量输入端 2 1 2 8 8 位数字量输出端 ADDA ADDB ADDC 3 位地址输入线 用于选通 8 路模拟输入中的一路 ALE 地址锁存允许信号 输入 高电平有效 START A D 转换启动信号 输入 高电平有效 EOC A D 转换结束信号 输出 当 A D 转换结束时 此端输出一个高电平 转 换期间一直为低电平 OE 数据输出允许信号 输入 高电平有效 当 A D 转换结束时 此端输入一个高 电平 才能打开输出三态门 输出数字量 CLK 时钟脉冲输入端 要求时钟频率不高于 640KHZ REF REF 基准电压 Vcc 电源 单一 5V GND 地 ADC0809 的工作过程是 首先输入 3 位地址 并使 ALE 1 将地址存入地址锁存器 中 此地址经译码选通 8 路模拟输入之一到比较器 START 上升沿将逐次逼近寄存器复位 下降沿启动 A D 转换 之后 EOC 输出信号变低 指示转换正在进行 直到 A D 转换 完成 EOC 变为高电平 指示 A D 转换结束 结果数据已存入锁存器 这个信号可用作 中断申请 当 OE 输入高电平 时 输出三态门打开 转换结果的数字量输出到数据总线上 温度传感器设计报告 9 三 原理图三 原理图 1 温度采集模块 温度采集模块 图 8 温度采集模块 2 单片机控制及单片机控制及 AD 转换模块转换模块 图 9 单片机控制及 AD 转换模块 温度传感器设计报告 10 3 显示模块显示模块 图 9 显示模块 4 报警模块报警模块 VCC T1 9015 R4 20 R5 2 2K U10 BUZZ P 1 GND 2 BELL 图 10 报警模块 温度传感器设计报告 11 5 电源模块 电源模块 图 11 电源模块 6 总电路原理图 总电路原理图 图 12 1 总电路原理图 温度传感器设计报告 12 图 12 2 电路总原理图 四 四 PCB 图图 图 13 1 PCB 封装图 温度传感器设计报告 13 图 13 2 PCB 封装图 五 程序五 程序 include sbit CLK P2 2 sbit LED Red P2 6 sbit Bee P2 5 sbit LED Green P2 7 sbit ON P1 0 sbit CLK 164 P2 0 sbit DATA 164 P2 1 sbit ST P3 5 sbit EOC P3 7 sbit OE P3 6 sbit PinA P3 0 sbit PinB P3 1 sbit PinC P3 2 sbit S1 P1 1 sbit S2 P1 2 unsigned char code a 0 x3f 0 x06 0 x5b 0 x4f 0 x66 0 x6d 0 x7d 0 x07 0 x7f 0 x6f unsigned char b 0 x76 0 x38 0 x3f 0 x71 0 x73 温度传感器设计报告 14 unsigned int t1 t2 tp1 tp2 tp i g f z h 30 l 10 longdelay for g 0 g 32600 g delayz delayf for f 0 f 2600 f void delay unsigned int t unsigned char k while t for k 0 k 125 k void write164 unsigned char n unsigned char i tmp for i 0 i 8 i tmp n DATA 164 tmp CLK 164 0 delayz n 0 i for j 100 j 0 j void StartADC unsigned char Address PinC bit Address PinB bit Address PinA bit Address ST 0 LongDelay 5 ST 1 unsigned int ReadData void unsigned int temp while EOC OE 0 delay 4 temp P0 return temp void main void write164 b 3 write164 b 3 write164 b 2 while ON 1 while ON 0 TMOD 0 x02 EA 1 ET0 1 TH0 0 xFE TL0 0 xFE InitIO TR0 1 while 1 write164 a h 10 write164 a h 10 温度传感器设计报告 16 write164 b 0 longdelay longdelay write164 a l 10 write164 a l 10 write164 b 1 longdelay longdelay if S1 0 write164 a tp1 10 write164 a tp1 10 write164 a 1 while S1 1 while S1 0 if S2 0 write164 a tp2 10 write164 a tp2 10 write164 a 2 while S2 1 while S2 0 StartADC 0 t1 ReadData tp1 t1 100 255 StartADC 1 t2 ReadData tp2 t2 100 255 tp tp1 tp2 2 write164 a tp 10 write164 a tp 10 write164 b 4 longdelay longdelay longdelay if tp h LED Red 0 Bee 0 delayf Bee 1 delayf 温度传感器设计报告 17 Bee 0 delayf Bee 1 delayf