温度传感器设计报告.docx
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温度传感器设计报告
温度传感器设计报告
XX工程学院
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姓名
一、设计电路
1、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
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
1、设计模块图
图1：
模块图
2、溫度感測器LM35
1）、LM35简介：
LM35是由NationalSemiconductor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50μA，非常省電。
2）、LM35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）
3、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4kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes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：
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。
图6AT89C51引脚图
4、ADC0809介绍
1）．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100μs
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
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
3）．外部特性（引脚功能）
图7ADC0809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。
三、原理图
1、温度采集模块
图8温度采集模块
2、单片机控制及AD转换模块
图9单片机控制及AD转换模块
3、显示模块
图9显示模块
4、报警模块
图10报警模块
5、电源模块
图11电源模块
6、总电路原理图
图12-1总电路原理图①
图12-2电路总原理图②
四、PCB图
图13-1PCB封装图①
图13-2PCB封装图②
五、程序
#include
sbitCLK=P2^2;
sbitLED_Red=P2^6;
sbitBee=P2^5;
sbitLED_Green=P2^7;
sbitON=P1^0;
sbitCLK_164=P2^0;
sbitDATA_164=P2^1;
sbitST=P3^5;
sbitEOC=P3^7;
sbitOE=P3^6;
sbitPinA=P3^0;
sbitPinB=P3^1;
sbitPinC=P3^2;
sbitS1=P1^1;
sbitS2=P1^2;
unsignedcharcodea[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
unsignedcharb[]={0x76,0x38,0x3f,0x71,0x73};
unsignedintt1,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++）;
}
voiddelay（unsignedintt）
{
unsignedchark;
while（t--）
{
for（k=0;k<125;k++）;
}
}
voidwrite164（unsignedcharn）
{
unsignedchari,tmp;
for（i=0;i<8;i++）
{
tmp=n;
DATA_164=tmp&0x80;
CLK_164=0;
delayz（）;
n<<=1;
CLK_164=1;
}
}
voidInitIO（）
{
P0=0xff;
PinA=0;
PinB=0;
PinC=0;
ST=1;
OE=1;
EOC=1;
}
voidLongDelay（unsignedinti）
{
unsignedintj;
for（;i>0;i--）
{for（j=100;j>0;j--）;}
}
voidStartADC（unsignedcharAddress）
{
PinC=（bit）（Address&0x04）;
PinB=（bit）（Address&0x02）;
PinA=（bit）（Address&0x01）;
ST=0;
LongDelay（5）;
ST=1;
}
unsignedintReadData（void）
{
unsignedinttemp;
while（!
EOC）;
OE=0;
delay（4）;
temp=P0&0xff;
return（temp）;
}
voidmain（void）
{
write164（b[3]）;
write164（b[3]）;
write164（b[2]）;
while（ON==1）;
while（ON==0）;
TMOD=0x02;
EA=1;
ET0=1;
TH0=0xFE;
TL0=0xFE;
InitIO（）;
TR0=1;
while
（1）
{
write164（a[h%10]）;
write164（a[h/10]）;
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（）;
Bee=0;
delayf（）;
Bee=1;
delayf（）;
Bee=0;
delayf（）;
Bee=1;
delayf（）;
Bee=0;
delayf（）;
Bee=1;
}
elseif（tp{
LED_Green=0;
Bee=0;
delayf（）;
Bee=1;
delayf（）;
Bee=0;
delayf（）;
Bee=1;
delayf（）;
Bee=0;
delayf（）;
Bee=1;
delayf（）;
Bee=0;
delayf（）;
Bee=1;
}
else
{
LED_Red=1;LED_Green=1;Bee=1;
}
}
}
voidINTT0（）interrupt1
{
CLK=~CLK;
}
六、实物展示
1、完成品
图14
图15
2、接电展示
图14-1接电实际展示
图14-2接电实际展示
图14-3接电实际展示
图14-4调节展示
七、元器件清单
八、总结
通过对温度传感器的设计和制作，我觉得自己学习到了很多，我对温度传感器的结构与原理有了很好的理解，知道了AT89C51，LM35，LM324等芯片的基本应用和原理，并能进行一些简单的使用。
加深了对数字电路的认识和理解，能将过去学到的理论知识进行运用。
再次，加强了对PROTEL等软件的应用。
在焊接电路板过程中，加强了焊接技术，以及加强我的细心和耐心。
电路板焊接要求很高，不能出错。
这点很重要。
在学习过程中，我得到了同学和老师的很多帮助，再次，对他们表示衷心的感谢，学习是要互帮互助的，这样可以共同进步。
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