一种热敏电阻式传感器的应用设计.docx

一种热敏电阻式传感器的应用设计.docx

《一种热敏电阻式传感器的应用设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种热敏电阻式传感器的应用设计.docx（15页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

一种热敏电阻式传感器的应用设计

课程设计任务书

2012—2013学年第二学期

专业：

电子信息工程学号：

XXXXX姓名：

XXXX

课程设计名称：

单片机原理及应用课程设计

设计题目：

一种热敏电阻式传感器的应用设计

完成期限：

自2013年6月3日至2013年6月17日共2周

设计依据、要求及主要内容：

1、课题意义

本课题利用电子技术设计出一个室内保持恒温检测系统是个具有多个接口通道的多通道数据采集及检测系统。

该系统可安装连接多个探测端。

监测不同地点的温度值时，装配相应数量的探测器。

每个探测通道的工作原理及电子线路都相同。

为对室内保持恒温进行监测，防止室内温度变化超出规定范围，需设计一套室内保持恒温检测系统。

热敏电阻式传感器电路是其中重要环节之一。

热敏电阻式传感器先将探测温度信号送至电桥电路，用模拟电子电路将桥路输出电压信号放大，在51系列单片机的指令下进行A/D转换，并移位寄存，再经驱动器数码管显示。

亦可加入报警装置。

也可用USB接口所具有的各种优越性，将数据传输中得到上位机。

目前市场上普遍存在的温度检测仪器大都是单点测量而且温度信息传递不及时精度达不到要求，不利于控制者根据温度变化及时做出决定。

为此本设计开发了一种能够同时测量多点，并实时性高、精度高、通过显示器显示温度信息，并能进行温度超限报警的测控产品。

二、课题实现方法

本课题利用电子技术设计它是将被测室内温度用数码显示电路进行定量显示的测温系统。

热敏电阻式传感器、桥式电路、51单片机、A/D转换器、时基门电路、计数及数码显示电路等组成。

通过本课题练习，学生对综合知识应用能力、设计能力将有较大提高，对今后从事电子产品的研制、生产、经营维修等打下基础。

学生可以先查阅相关资料（网上查找或参考相关书籍手册），明确课题的方向和目的，然后学习完成课题所需的理论知识，了解数字转速表的工作原理；在理解的基础上确定设计电路方案，设计电路，画出原理图及PCB印制版图，最后提交课程设计说明书一份。

三、设计内容

1．设计一个具有随温度变化的热敏电阻式传感器装置，当室内被测温度发生变化时，使前置极的桥式电路失去平衡，则输出一个随温度变化的模拟电压。

经A/D成数字被送至寄存器或被显示电路显示。

当超出预警值时，也可报警。

2．设计要求画出电路原理图（或仿真电路图）；元器件及参数选择；电路仿真与调试；PCB文件生成与打印输出。

3．制作要求自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。

4．编写设计报告，写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。

四、设计要求

1、设计热敏电阻式传感器装置；

2、设计桥式电路和模拟放大电路；

3、设计A/D转换电路和51单片机电路；

4、设计一个报警电路电路；

5、设计一个三位十进制计数及LED显示组件电路。

五、参考文献

[1]贾秀美.数字电路实践技术（第一版）.中国科学技术出版社，2000.

[2]王毓银.脉冲与数字电路（第三版）.高等教育出版社，1999.

[3]路勇.电子电路实践及仿真（第一版）.清华大学出版社，2004.

[4]岳怡.数字电路与数字电子技术（第一版）.西北工业大学出版社，2001.

[5]刘常澍.数字逻辑电路（第一版）.国防工业出版社，2002.

[6]萧宝瑾.protel99SE操作指导与电路设计实例（第一版）.太原理工大学，2004.

[7]赵学良，张国华.电源电路[M].北京:

电子工业出版社,1995.

[8]张义申，陆坤等.电子设计技术[M].西安:

西安电子科技大学出版.1996.

[9]刘君华，智能传感器系统.西安：

西安电子科技大学出版.2000.

[10]纪树赓，自动显示技术与仪表.3板.北京：

机械工业出版社，1996.

指导教师（签字）：

教研室主任（签字）：

批准日期：

年月日

一种热敏电阻式传感器的应用设计

摘要

本设计基于单片机STC89C52的数字式室内温度控制系统设计，控制程序主要包括主程序、读出温度子程序、按键子程序、控制风机子程序等。

通过按钮在实测温度和预设温度之间相互显示，当实测温度达到预设温度上限时报警，同时启动风机。

关键词：

单片机STC89C52，热敏传感器DS18B20，室内温度监控，数码管

目录

1、设计任务分析.......................................................................................................................3

2、室内温度报警控制系统设计...............................................................................................3

2.1硬件设计......................................................................................................................3

2.1.1单片机及其外围电路设计..................................................................................4

2.1.2LED数码管显示.................................................................................................5

2.1.3按键设计.............................................................................................................6

2.1.4DS18B20温度传感器设计.................................................................................7

2.1.5继电器风机控制设计.........................................................................................7

2.1.6报警装置.............................................................................................................7

2.2软件设计......................................................................................................................8

2.2.1LED数码管显示................................................................................................8

2.2.2按键设计程序.....................................................................................................9

2.2.3DS18B20程序...................................................................................................10

2.2.4继电器及风机控制...........................................................................................11

2.2.5蜂鸣器程序设计...............................................................................................12

2.3系统调试....................................................................................................................12

总结...........................................................................................................................................13

致谢...........................................................................................................................................14

参考文献...................................................................................................................................15

室内温度报警控制系统设计

1设计任务分析

分析本设计的要求：

这里需要做到有以下几个模块：

CPU、温度测量温度、键盘模块、温度显示模块、报警模块等六个模块。

其系统结构框图如图1所示：

图1系统结构方框图

CPU：

这里CPU的选择是很多的，可以使用51系列、PIC、DSP甚至ARM等，考虑到使用的简单以及能够就地取材，所以选择手里有的STC89C52这款51系列的单片机[1]。

温度测量温度：

这里使用温度传感器测量温度，需要将测量的温度送给CPU，考虑到与上面所选的的那片机兼容的单片机，这里使用大家比较熟悉的而且用的比较多的DS18B20[2]。

键盘模块：

按钮设计用来调节预设温度，有调节加温，调节减温，同时还要考虑的，预设温度与实际温度之间还有有个切换。

温度显示模块：

CPU计算出来的温度值需要将其显示出来才能更加明显的熟悉实际温度和预设的温度，这里可以采用12864或1206的LCD液晶屏，也可以采用数码管显示。

报警装置：

温度达到上限时就报警，采用可以发出声音的装置就行了，考虑到能够与单片机兼容，所以就用简单的蜂鸣器就够用了。

风机：

风机用来控制温度，若温度高了，就打开风机，如果温度低了，就关闭风机。

2室内温度报警控制系统设计

单片机接收温度传感器接收到的数据，单片机处理好数据之后就送给显示端，如果实际温度与预设温度之间的比较，通过比较值来控制风机的运作。

2.1硬件设计

首先，考虑到实验的方便，这里使用的单片机实验板，其硬件已经固定了，这里用的就是这个实验板上所有已有的固定接线了的硬件部分，而且实验板上的某些部分可以不用了。

硬件由四部分组成，有单片机及其外围电路、LED数码管显示部分、键盘部分以及温度传感器部分。

单片机及其外围电路由11.0592MHZ晶振加上两个30pf的瓷片电容接地；单片机的复位端经电阻下拉接地，然后按钮和电解电容并联接电源；同时P0口接10K排阻上拉。

LED显示模块这里可以选择1602或12864的液晶显示屏，同时也可以选择使用数码管，考虑到自己操作的方便所以这里选择用数码管来显示。

按键设计模块，考虑到实验板上有四个按钮，分别接单片机P32、P33、P34、P35端口，而且这里的P33已经同DS18B20的数据DQ端连接上了，所以这里只用剩余的三个按钮。

温度传感器设计模块，考虑到DS18B20的构造简单，用法灵活，所以使用它来测量温度。

其接线简单，使用方便。

报警装置使用一个能发出声音的简单元件就行了。

考虑到直接能够与所选用的单片机能够兼容，所以选用直流5V的蜂鸣器。

2.1.1单片机及其外围电路设计

单片机及其外围电路设计硬件电路图如图2所示：

图2单片机及其外围电路

图2中单片机所用的晶振为11.0592MHZ，所用的单片机就是实验板上的单片机，其中单片机的P0口接10K的上拉电阻[3]。

2.1.2LED数码管显示

这里我们用的是数码管显示温度，硬件设计LED控制电路如图3所示：

图3LED控制电路

LED显示电路如图4所示：

图4LED显示电路

通过单片机P26引脚控制一个三极管来控制五个数码管的显示，同时每个数码管都是分别由单片机的P20、P21、P22、P23、P24引脚控制，同时数码管的八个脚分别接P0对应的八个脚[4]。

2.1.3键盘模块

实验板上有四个按钮，其设计电路图如图5：

图5按键设计

因为P33这个引脚已经用在温度传感器上了，所以这里只用到了K1、K3、K4这三个按钮，K1用来在环境温度显示和预设温度显示之间的切换，K3用来增加预设温度，K4用来减小预设温度。

考虑到硬件消抖的复杂，这里就没有用到硬件消除抖动，所以后面软件部分用软件消抖[5]。

2.1.4DS18B20温度传感器设计

DS18B20共有三个引脚，分别是VCC、DQ、GND，两个电源引脚和数据端[6]，温度传感器DS18B20的硬件接线图如图6所示：

图6DS18B20传感器电路硬件电路

2.1.5继电器风机控制设计

通过单片机控制继电器的通断达到控制风机的运作，继电器控制硬件接线图如图7所示[7]：

图7继电器风机控制硬件接线图

2.1.6报警装置

通过单片机P37控制三极管控制蜂鸣器，报警装置硬件接线图如图8所示：

图8报警装置硬件接线图

2.2软件设计

2.2.1LED数码管显示

实验板上共有五个数码管，这里使用实验板上的后四个数码管，前三个显示温度值（其中个位显示带小数点，最后一个数码管显示温度符号“℃”[8]。

LED显示程序流程图如图9所示：

图9LED显示流程图

2.2.2按键设计程序

三个按键，一个功能按键，一个增温按键，一个减温按键，功能按钮选择是显示预测温度还是预设温度。

按键设计程序流程图如图10：

图10按键设计程序流程图

因前面没有使用硬件电路进行按钮防抖动，所以这里使用软件消抖，消抖流程图如图11所示[9]：

图11按钮消抖程序流程图

2.2.3DS18B20程序

DS18B20程序流程图如图12所示：

图12DS18B20程序流程图

2.2.4继电器及风机控制

风机控制路程图如图13所示：

图13风机控制路程图

2.2.5蜂鸣器程序设计

当实际温度达到预设温度的上限的时候就报警，其报警流程图如图14：

图14报警流程图

2.3系统调试

硬件这里所用的是单片机实验板，接上电源线然后接上串口线，上电后烧写一个.HEX文件进入单片机，测试单片机能否烧写正常。

接上DS18B20，然后烧入写好的程序，如果能够达到如下的结果[10]：

烧写程序之后就显示当前环境下的温度，通过按钮K1，调节预设温度与环境温度显示之间的调换，此按钮可以在实测温度与预设温度之间的调换。

显示实测温度时加温减温按钮不能用，当调到预设温度时，显示的是预测温度（初始化时为25℃，这时调节加温减温按钮可以调节预设温度。

当实际温度达到预设值时，报警器报警。

当达到这些效果时，就证明了调试成功。

总结

两个星期的单片机课程设计又快告一段落了，在这短短的两个星期里，却留下了很多难忘的回忆，同学们相互帮助研究问题，老师诲人不倦的教导，都是我们大学生活中美好的回忆。

虽然这些东西以前也接触过，但是真正又重新来一次还是感觉不同。

但是为了课程设计我们还是需要将以前的心态撇开，重新接受它，将它作为一个新的任务展开。

论文一直是我的弱项，我也想借这个机会学习一下论文的编写，毕竟以后的学习还是离不开这个论文的书写的，所以还是需要老师的孜孜不倦的教导！

最后，再次向所有关心支持指导帮助过我完成论文的老师和同学，表示最诚挚的谢意！

致谢

非常感谢杨老师的指导！

因为我们都是课程设计做的不多，对课程设计了解不是很全面，比较迷茫。

但是老是总是不厌其烦的为我们一遍一遍讲解，直到我们听懂为止。

老师还给出一个模版供我们参考。

特别是老师针对我们做课程设计不太熟练的情况，对于实验报告怎么写给与了仔细的指导，包括页面的布局，字体的大小、类型等等一些很小的细节都一一点出来，这让我们感觉非常亲切。

经过我一个星期的努力，报告终于完成的时候心里很有成就感！

同时也非常感谢帮助过我的同学们，正是有这样一群可爱的同学的帮助，我才能完成任务。

特别是我们小组内的组长和同学们，让我明白了团队合作的重要性，培养了我团队合作的能力！

参考文献

[1]贾秀美.数字电路实践技术（第一版）.中国科学技术出版社，2000.[2]王毓银.脉冲与数字电路（第三版）.高等教育出版社，1999.

[3]路勇.电子电路实践及仿真（第一版）.清华大学出版社，2004.

[4]岳怡.数字电路与数字电子技术（第一版）.西北工业大学出版社，2001.[5]刘常澍.数字逻辑电路（第一版）.国防工业出版社，2002.

[6]萧宝瑾.protel99SE操作指导与电路设计实例（第一版）.太原理工大学，2004.

[7]赵学良，张国华.电源电路[M].北京:

电子工业出版社,1995.

[8]张义申，陆坤等.电子设计技术[M].西安:

西安电子科技大学出版.1996.

[9]刘君华，智能传感器系统.西安：

西安电子科技大学出版.2000.

[10]纪树赓，自动显示技术与仪表.3板.北京：

机械工业出版社，2008