課程設計
設計題目： 溫度報警系統的設計與製作
專業班級： 應用電子技術2009級（1）班
學號： 200930210133
姓名馮立業
指導教師： 李玉平王海華
設計時間： 2011/6/13～2011/6/24
設計地點k2—微控制器實驗室
課程設計任務書 1
第一章、緒論 2
1.1、課題名稱 2
1.2、課題背景 2
第二章、系統總體設計 3
2.1、系統工作流程 3
第三章、主要硬體選擇 4
3.1、微控制器 4
3.2、溫度採集與感測器 4
3.3、人機互動 5
第四章、本系統優點 6
4.1、線路簡單 6
4.2、溫度測量準確 6
第五章、硬體設計 6
5.1、概括 6
5.2、系統硬體及軟體組成 6
5.3、微控制器主控單元 6
5.4、ds18b20數字溫度感測器介紹 8
5.5、鍵盤輸入 9
5.6、液晶顯示屏輸出 10
第六章、系統除錯分析 11
6.1、硬體除錯 11
6.2、軟體除錯 11
6.3、整機除錯 12
第七章、附錄 13
附錄1、系統原理圖 13
附錄2、程式除錯圖 13
附錄3、實物效果圖 14
附錄4、系統總程式 15
結論 22
參考文獻 22
微控制器應用系統設計與製作課程設計成績評定表 23
2010 ～2011 學年第 2 學期
學生姓名： 蔡康專業班級： 09應電專1
指導教師： 李玉平、王海華工作部門： 電信教研室
一、課題名稱
《微控制器應用系統設計與製作》
二、設計目的
為了進一步鞏固學習的理論知識，增強學生對所學知識的實際應用能力和運用所學的知識解決實際問題的能力，開始為期兩周的智慧型電子產品設計與製作課程設計。通過實訓使學生在鞏固所學知識的基礎之上具有初步的微控制器系統設計與應用能力。
三、設計內容
設計基於51微控制器的溫度報警系統，用溫度感測器採集溫度，並以該電路為基礎進行程式設計，能設定其工作的溫度範圍，用led或lcd顯示當前溫度。
四、設計要求
1、設計一溫度報警系統，用溫度感測器採集溫度。
2、用led或lcd進行顯示。
4、編寫輸入和顯示的程式。
5、對系統的進行綜合和除錯，使led或lcd能顯示當前溫度和溫度範圍。
6、編寫課程設計的總結
五、設計進度表
六、設計報告
課程設計報告的基本內容至少包括封面、正文、附錄三部分。課程設計報告要求統一格式，字型工整規範。
《微控制器應用系統設計與製作》
本系統為以微控制器為主控單元的溫度採集系統的設計與製作。
隨著微控制器技術的迅速興起與蓬勃發展，其穩定、安全、高效、經濟等優點十分突出，所以其應用也十分廣泛。微控制器已經無處不在、與我們生活息息相關，並且滲透到生活的方方面面。
微控制器的特點是體積較小，也就是其整合特性，其內部結構是普通計算機系統的簡化，增加一些外圍電路，就能夠組成乙個完整的小系統，微控制器具有很強的可擴充套件性。它具有和普通計算機類似的、強大的資料處理功能，通過使用一些科學的演算法，可以獲得很強的資料處理能力。所以微控制器在工業中應用中，可以極大地提高工業裝置的智慧型化、資料處理能力和處理效率，而且微控制器無需占用很大的空間。
隨著溫度檢測理論和技術的不斷更新, 溫度感測器的種類也越來越多，在微機系統中使用的感測器，必須是能夠將非電量轉換成電量的感測器，目前常用的有熱電偶感測器、熱電阻感測器和半導體整合感測器等，每種感測器根據其自身特性，都有它自己的應用領域。
本章主要內容是論述基於51微控制器的溫度採集系統的總體設計以及方案論證。本系統由微控制器、溫度訊號採集、人機互動、電源系統單元四部分組成，功能模組具體實現的器件的不同，將直接影響整個系統的效能及成本，為了達到高效、實用的目的，在系統設計之前的方案論證是十分重要的。
2.1系統工作流程，見圖2-1
圖2-1系統工作流程
微控制器：該部分的功能不僅包括向溫度感測器寫入各種控制命令、讀取溫度資料，進行的資料處理。微控制器是整個系統的控制核心及資料處理核心。
溫度訊號採集與感測器：本部分的主要作用是用感測器檢測模擬環境中的溫度訊號，溫度感測器上電流將隨環境溫度值線性變化。再把電流訊號轉換成電壓訊號，將模擬電壓訊號轉換成微控制器能夠進行資料處理的數字電壓訊號，本設計採用的是數字溫度感測器，以上過程都在溫度感測器內部完成。
人機互動：人機交換的目的是為了提高系統的可用性和實用性。主要包括按鍵輸入、輸出顯示。通過按鍵輸入完成系統引數設定，而輸出顯示則完成資料的顯示和系統提示資訊的輸出。
電源系統單元：本單元的主要功能是為微控制器和其他模組提供適當的工作電源，在本設計當中，電源系統為輸出 +5v 的直流電源。
在多數電子設計當中，基於價效比的考慮，8位微控制器仍是首選。目前，8位微控制器在國內外仍占有重要地位。在8位微控制器中又以mcs－51系列微控制器及其相容機所佔的份額最大。
mcs－51的硬體結構決定了其指令系統不會發生變化，設計人員可以很容易的對不同公司的微控制器產品進行選型，他們只需將重點放在晶元內部資源的比較上。
在以前的電子設計中，應用比較廣泛的微控制器是at89c51微控制器了，但是該微控制器最致命的缺陷在於不支援isp功能。atmel公司目前已經停止了at89c51生產，51微控制器必須加上isp功能才能更好延續mcs-51 的傳奇，at89s51就是在這樣的背景下誕生的，目前at89s51已經成為了實際應用的首選產品。89s51在工藝上進行了改進，不但降低成本了，而且增加了功能，提公升了微控制器效能。
at89s51新增了許多功能，效能也有了較大的提公升，但是**仍舊與at89c51的**一致。本設計中採用at89s51作為本系統的主控單元。
本部分主要是論證溫度感測器的選型。感測器的選擇受到很多因素的影響，首先是各種溫度感測器自身的優缺點，其次是各種不同的環境因素，還有就是系統所要求實現的精度等，所以在不同的設計當中溫度感測器的選擇也將不同。
方案一：熱電偶感測器
熱電偶感測的原理是將溫度變化轉換為電勢變化。它是利用兩種不同材料的金屬連線在一起，構成的具有熱電效應原理的一種感溫元件。其優點為精確度高、測量範圍廣、構造簡單、使用方便，型號種模擬較多且技術成熟等。
目前廣泛應用於工業與民用產品中。熱電偶感測器的種類很多，在選擇時必須考慮其靈敏度、精確度、可靠性、穩定性等條件。
方案二：熱電阻感測器
熱電阻感測器的原理是將溫度變化轉換為電阻值的變化。熱電阻感測器是中低溫區最常用的一種溫度感測器。它的主要特點是：
測量精度高，效能穩定。其中鉑熱電阻的測量精度是最高的，不僅廣泛應用於工業測溫，而且被製作成標準的基準儀。從熱電阻的測溫原理可以知道，被測溫度的變化是直接通過熱電阻阻值的變化來表現的。
因此，熱電阻的引出線的電阻的變化會給測溫帶來影響。為消除引線電阻的影響，一般採用三線制或四線制。熱電阻測溫系統一般由熱電阻、連線導線、顯示儀表組成。
方案三：半導體整合模擬溫度感測器
半導體ic溫度感測器是利用半導體pn結的電流、電壓與溫度變換關係來測溫的一種感溫元件。這種感測器輸出線性好、精度高，而且可以把感測器驅動電路、訊號處理電路等，與溫度感測器部分整合在同一矽片上，體積小，使用方便，應用比較廣泛的有ad590等。ic溫度感測器在微型計算機控制系統中，通常用於室溫或環境溫度的檢測，以便微型計算機對溫度測量值進行補償。
方案四：半導體整合數字溫度感測器
數字溫度感測器，因適合與各種微處理器的i/o介面相連線，組成自動溫度控制系統，這種系統克服了模擬感測器與微處理器介面時需要訊號調理電路和a/d轉換器的弊端，被廣泛應用於工業控制、電子測溫、醫療儀器等各種溫度控制系統中，數字溫度感測器中比較有代表性的有ds18b20等。
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數字溫度計 0 100 目錄1.摘要 2.方案設計與論證 2.1數字溫度計設計方論證 2.2方案二的總體設計框圖 2.3 ds18b20溫度感測器與微控制器的介面電路 2.4 系統整體硬體電路 3.系統軟體演算法分析 3.1主程式 3.2讀出溫度子程式 3.3溫度轉換命令子程式 3.4 計算溫度子程...
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