数字体温计电路的设计.doc

PAGE  PAGE 10 目录 1、课程设计目的…………………………………………………………………….2 2、课程设计内容和要求 2.1、设计内容……………………………………………………………………………………….2 2.2、设计要求……………………………………………………………………………………….2 3、?设计方案………………………………………………………………………………….……2 3.1、设计思路………………………………………………………………………………………2 3.2、工作原理及硬件框图………………………………………………………………………….3 3.3、硬件电路原理图………………………………………………………………….…………7 3.4、PCB版图设计……………………………………………………………………..…………10 4、课程设计总结………???…………………………………………………………………….10 5、参考文献………………………………………………………………………………………11 1、课程设计目的 （1）掌握电子电路的一般设计方法和设计流程； （2）学习简单电路系统设计，掌握Protel99的使用方法； （3）了解数字体温计电路的基本实现原理； （4）掌握计数器、显示等中规模数字集成器件的逻辑功能和使用方法； （5）学习掌握硬件电路设计的全过程。 2．设计内容和要求 数字体温计电路具体设计要求如下： （1）查阅所用器件技术资料，详细说明设计的数显温度测量仪电路工作流程； （2）温度测量范围：28℃～45℃，测量精度为0.1℃，数字显示为数三位。 （3）响应时间小于5s; （4）测量完成后，自动发出短促的鸣叫声，进行提示。 3设计方案 3.1、设计思路及方案比较 3.1.1方案一 由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。 3.1.2 方案二 进而考虑到用温度传感器，在单???机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。 从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。 3.2方案二的总体设计框图 温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机AT89S51，温度传感器采用DS18B20，用4位LED数码管以P0口直接传送数据实现温度显示。 主 控 制 器 LED显 示 温 度 传 感 器 单片机复位 时钟振荡 测试完成报警整 图1　总体设计方框图 3.2.1 主控制器 单片机AT89S51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。 3.2.2 显示电路 显示电路采用4位共阳LED数码管，接受从P03口输出段码。并采用译码器控制数码管的扫描和显示。 3.2.3温度传感器 DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现９～１２位的数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下： ●独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信； ●多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能； ●无须外部器件； ●可通过数据线供电，电压范围为3.0~5.5V； ●零待机功耗； ●温度以9或12位数字； ●用户可定义报警设置； ●报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件； ●负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作； DS18B20采用3脚PR－35封装或8脚SOIC封装，其内部结构框图如图2所示。 C 64 位 ROM 和 单 线 接 口 高速缓存 存储器与控制逻辑 温度传感器 高温触发器TH 低温触发器TL 配置寄存器 8位CRC发生器 Vdd 图2 DS18B20内部结 温度 LSB温度 MSBTH用户字节1TL用户字节2配置寄存器保留保留保留CRC 图3 　DS18B20字节定义 由表1可见，DS18B20温度转换的时间比较长，而且分辨率越高，所需要的温度数据转换时间越长。因此，在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑。 3.3、工作原理及硬件框图 3.3.1 DS18B20的测温原理和温度转换 DS18