设计管理规范

合肥学院

课程设计报告

题目：按键显示电路PCB设计

系别：_________________________ 专业：________________________ 班级：________________________ 学号：________________________ 姓名：________________________ 导师：__周泽华黄慧________ 成绩：________________________

年月日

课程设计任务书

课程设计评语

以下范例：

电子信息与电气工程系课程设计报告

设计类型：课程设计\ 综合设计

设计题目：基于单片机数字显示温度计

系别：电子信息与电气工程

年级专业：03电子本（3）班

学号：030114042

学生姓名：林芳

指导教师：高先和

2007 年 1 月 18 日

电子信息工程专业综合课程设计任务书

目录

1 摘要： (8)

2 方案论证与选择 (8)

2.1 输入模块 (8)

2.2 温度传感器模块 (8)

2.3 显示模块 (9)

2.4 报警电路 (9)

3 DS18B20简介和工作原理 (9)

3.1 DS18B20性能特点 (9)

3.2 DS18B20内部结构 (10)

3.3 DS18B20控制方法 (11)

3.4 高速暂存存储器 (11)

3.5 DS18B20时序图 (12)

4 硬件工作原理电路 (13)

4．1 电路工作框图 (13)

4．2 硬件电路图 (14)

4．3 硬件引脚锁定 (14)

5、小结 (14)

参考文献 (15)

附：程序清单 (16)

基于单片机的数字显示温度计设计

1 摘要：

本设计中，采用了新型数字温度传感器DS18B20，其特点是具有体积更小、精度更高、适用电压更宽、采用一线总线、可组网等优点，在实际应用中取得了良好的测温效果。本设计使用温度传感器所环境温度情况检测出来，再采用A T89S52单片机进行控制，可设置温度报警，采用数码管温度的显示，。在本系统设计中共有以下四个模块组成：输入模块、单片机控制模块、数码管显示模块、温度传感器模块。能实现以下两个基本功能：3位温度的显示、可设置报警温度。

关键字：矩阵键盘、AT89S52、DS18B20、数字温度计

2 方案论证与选择

2.1 输入模块

方案一：采用独立式按键作为输入模块，其特点：直接用I/O口构成单个按键电路，接口电路配置灵活、软件结构简单，但是当键数较多时，占用I/O口较多；

方案二：采用矩阵式键盘作为输入电路，其特点：电路和软件稍复杂，但相比之下，当键数越多时越节约I/O口。

本设计使用键盘输入预置报警温度值，若采用独立按键，对数值进行递增递减需频繁按键，为软件设计增加负担，且操作界面不友好。若采用矩阵式按键，可以方便地输入一个温度值，使操作界面更具人性化，节约了宝贵的I/O口资源。通过对比，故采用方案二作为系统输入模块。

2.2 温度传感器模块

方案一：用模拟温度传感器，比如普通的热敏电阻。热敏电阻的温度特性曲线是一条指数曲线，非线性度较大，因此在使用时要进行线性化处理，线性化处理虽然能改善热敏电阻的特性曲线，但比较复杂。为此常在要求不高的一般应用中，作出在一定的温度范围内温度与阻值成线性关系的假定，才能简化计算。另外，温度与输出电压量是非线性的，读出的是模拟量，需要A/D转换器进行转换才能送给数码管显示，从而增加了软硬件的负担。

方案二：采用数字温度传感器DS18B20作为温度传感器模块，它具有独特的单总线接口方式，需一根总线就能实现控制模块与DS18B20之间的半双工通信。DS18B20是集传感元件和转换电路于一体的小芯片上。另外，DS18B20也支持"一线总线"接口，测量温度范围为-55°C～+125°C，在-10～+85°C范围内，精度为±0.5°C。现场温度直接以"一线总线"的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。与前一代产品不同，新的产品支持3V～5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便，体积更小。

综上分析，DS18B20大大节约了I/O口资源，且在软件结构上省去建查找表这一繁琐的步骤，且它有精确的转换电路直接送出直观的数据，并且DS18B20拥有较高的温度分辨率0.0625度（采用默认的12位时），在价格方面，单个DS18B20市场价7元，与热敏电阻加A/D转换器ADC0809的组合价格相差不大。用它作为本设计传感器模块最恰当不过，固选择方案二。

2.3 显示模块

方案一：用LCD显示，要用LCD显示，需要学习其专用的驱动控制芯片，比如HD61203，软件实现较为复杂，且LCD的价格昂贵。

方案二：采用LED数码管并行动态显示，电路简单，同样的功率驱动下，显示亮度不及静态显示，且占用I/O口较多。

方案三：采用LED数码管串行静态显示，仅占用控制器串口的两个I/O口，软件实现简单，显示亮度高，成本低。

表1 用LED显示器显示十六位进制数的字形代码在下图表示：

综上所述，采用方案三串行静态显示是本设计最佳显示方案。LED数码管显示器由7个发光二极管组成，因此也称之为7段LED显示器，其排列形状如上。

2.4 报警电路

充分利用最小系统板上资源，用蜂鸣器作报警提示音，为了使其更加可视化，再加个发光二极管，声光结合充分突出了紧急提示信号的特点。

3 DS18B20简介和工作原理

DS18B20数字温度计是DALLAS半导体公司生产的1－Wire，即单线智能温度传感器，体积小的特点。因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。属于新一代适配微处理器的智能温度传感器,它具有体积小，接口方便，传输距离远等特点。

3.1 DS18B20性能特点

①采用单总线专用技术，既可通过串行口线，也可通过其它I/O口线与微机接口，无须经过其它变换电路，直接输出被测温度值（16位二进制数，含符号位）。

②测温范围为-55℃-+125℃，测量分辨率为0.0625℃。

③内含64位经过激光修正的只读存储器ROM。

④适配各种单片机或系统机。