数字体温计电路设计

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1、目录1、课程设计目的…………………………………………………………………….22、课程设计内容和要求2.1、设计内容……………………………………………………………………………………….22.2、设计要求……………………………………………………………………………………….23、 设计方案………………………………………………………………………………….……23.1、设计思路………………………………………………………………………………………23.2、工作原理及硬件框图………………………………………………………………………….33.3、硬件电路原理图………………………………

2、………………………………….…………73.4、PCB版图设计……………………………………………………………………..…………104、课程设计总结……………………………………………………………………………….105、参考文献………………………………………………………………………………………11101、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

3、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

4、虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，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10图1　总体设计方框图3.2.1主控制器单片

5、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DS1

6、8B20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。C64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Vdd10图2DS18B20内部结温度LSB温度MSBTH用户字节1

7、TL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3.3.1DS18B20的测温原理和温度转换DS18B20的测温原理是这这样的,器件中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器１；高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器２的脉冲输入。器件中还有一个计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生

8、的时钟脉冲