温度检测实训报告
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电子系统综合设计报告设计课题:温敏电阻数字温度计的设计
专业班级:15电气工程(1)班
学生姓名:傅XX
指导教师:罗XX
设计时间:2016.12.5-2016.12.14
物理与电子工程学院
温敏电阻数字温度计的设计
一、设计任务与要求
设备整机结构及硬件电路框图根据设计要求与设计思路,设计硬件电路框图如下图所示,按照系统设计功能的要求,确定系统由4个模块组成:主控
制器、测温电路、显示电路和报警电路。AT89C51对LCD1602初始化、
温度采集、温度转换、液晶显示屏显示、蜂鸣器的驱动。
本装置详细组成部分如下:
a.主控模块:AT89C51片机;
b.测温电路:103温敏电阻;
c.显示电路:LCD1602液晶显示屏;
d.报警电路:无源蜂鸣器。
5.设计目标:
(1)搭建一个单片机最小系统;
(2)通过温敏电阻检测温度,拟合曲线频率和温度的关系,通过程序,将温度显示在LCD1602上。
二、方案设计与论证
1.单片机选择
采用STC89C52芯片,STC89C52是我们较为常用的一种单片机,对其烧写调试都比较熟悉,所以选之为本次使用的单片机,避免给本次设计带来新的设计压力。2.测温电路:103温敏电阻、555震荡电路
103温敏电阻的特点:
1)搭配555振荡电路即可产生一定频率的脉冲;
2)电气性能佳,可焊性好;
3)测量温度范围在-40℃到+125℃之间;
4)价钱合适,性价比高
热敏电阻与温度对照表:
555振荡电路的特点:
电源接通时,555的3脚输出高电平,接至单片机T0口。同时电源通过R1R2向电容C充电,当C上的电压到达555集成电路6脚的阀值电压(2/3电源电压)时,555的7脚把电容里的电放掉,3脚由高电平变成低电平。当电容的电压降到1/3电源电压时,3脚又变为高电平,同时电源再次经R1R2向电容充电。这样周而复始,形成振荡。电路简单并且稳定性好。
3.显示模块的选择:LCD1602液晶显示
LCD1602特点:
a.耗电量较传统CRT相比较小
b.体积轻巧,不占地方
c.显示内容丰富
d.可以精简为四线传输
各个拐角作用如下表:
4.报警电路:蜂鸣器
蜂鸣器优点:
1.程序控制方便
2.频率可调
三、单元电路设计与参数计算
1.振荡电路的设计
晶体和电容决定了单片机的工作时间精度为1微秒。晶体可在1.2-12MHz 之间选择。由于本次设计涉及到串口通信模块,考虑其波特率设置问题,所以本次设计采用12MHz的石英晶体片。对电容无严格要求,但它的取值对振荡频率输出的稳定性、大小及振荡电路起振速度有一点影响。C1和C2可在20-100PF之
间取值,一般情况取20PF。振荡电路的电路图如图1所示。Y1为12MHz的晶振,C1与C2是22PF的普通电容。C1、C2、Y1三者一起构成了石英振荡器。
图1:晶振模块
2.显示电路的设计
1602液晶也叫1602字符型液晶,它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成,每个点阵字符位都可以显示一个字符,每位之间有一个点距的间隔,每行之间也有间隔,起到了字符间距和行间距的作用,正因为如此所以它不能很好地显示图形(用自定义CGRAM,显示效果也不好)。1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行,每行16个字符液晶模块(显示字符和数字)。市面上字符液晶大多数是基于HD44780液晶芯片的,控制原理是完全相同的,因此基于HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。具体电路如图 3 所示:
图2:LCD1602
3.测温电路的设计
通过555定时器和103温敏电阻结合,设计测温电路。
具体电路如图 3 所示:
图3:测温模块
4.报警电路的设计
连接一个无源蜂鸣器在设计需要的情况下进行报警。
其具体电路如图 4所示:
图4:报警电路模块
五、原理图、PCB、仿真运行图及元件清单(附录)
六、硬件设计调试
1.检测元器件
在领到元件后,我们必须首先确保所领的元件都是能正常工作的,从而能减
少焊接后的许多调试的麻烦。如何检测元器件是否能正常工作呢,我觉得最好的方法就是将器件放在成品的电路板上测试,以验证其是否能正常工作时最好的方法。若没有成品电路,我们则只能做一些最基本的外科式的检测,如用电压表检测其引脚测试其阻抗,以及接上电源后其,各个引脚的电压是否正常。
2.焊接及调试
在单面板上涂一层助焊剂,对照原理图将元件合理安装在单面板上,检查元件位置是否正确。检查无误后,用电烙铁将每个元件用焊锡焊牢,保证每个元件不虚焊。在焊元件时根据不同元件耐热性能尽量减少焊接时间。焊集成块时,先焊插槽。焊接完毕后用万用表检查是否短路和断路。通电后检测各个引脚上的电压是否与期望值相符或相近。
七、软件设计调试
1.程序流程图:
图8:实物图
八、结论与心得
在做之前,我以为很简单,就像以前做物理实验一样,做完实验能够两下子就将实验报告做完。直到板子做出来,我才知道其实并不容易做,但学到的知识与难度成正比,使我受益匪浅。
做的时候一定要一步一步来,仿真要通过了才能进行下一步实物的制作。期间学到了电容的读数,因为电容使用的不正确,所以一直无法达到预期效果。程序部分我学到一个很方便的显示语句比原先书上的简单很多。两周的实训让我学到了不少使用的知识,更重要的是,这个过程,还有思考问题的方法,这是通用的。期间培养了良好的工程素质和科学道德,例如合作精神、交流能力、独立思考、测试前沿信息的捕获能力等;提高了自己动手能力,培养理论联系实际的作风,增强创新意识。
经过这次实训设计,我觉得自己学到了不少东西。以前我们基本上是学习书本上的知识,只懂得理论,通过这次实际的操作和锻炼,学会了怎样查阅资料和利用工具书,怎样制作电路图。当在设计过程中需要用一些不曾见过的东西或不