云南大学信息学院创新实验期末论文.docx
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云南大学信息学院创新实验期末论文
创新实验期末论文
题目：
温度检测及控制电路
院系：
信息学院
姓名
学号：
专业：
指导老师：
2011年11月6日
摘要
本文介绍了创新实验的相关思路、电路的实现、PCB制作以及可编程序单片机（PIC16F887A）和LM35温度传感器的简略介绍。
主要有电路的工作原理，PCB的制作过程，电路调试，PIC单片机的程序介绍等相关知识。
可编程序控制器功能强大，可靠性高，应用面广，使用方便，在现代自动控制领域应用极其广泛。
最后，介绍了应用该器件设计的温度检测控制电路系统实现的功能和相关操作说明。
关键字：
创新protelPCB单片机（PIC16F887A）LM35温度检测控制
目录
前言创新理念···················································2
创新的意义················································2
第一章基本概述··················································4
1.1protelPCB的相关知·········································4
1.2PIC单片机（PIC16F887A）相关介绍·······················6
1.3LM35温度传感器介绍·······································9
第二章选题、PCB电路以及PIC实现过程····························
2.1选题构思以及PCB设计过程··································
2.1.1protel项目设计流程·········································
2.1.2PCB的设计················································
2.2程序原代码以及实现过程说明（程序注解）······················
2.3程序代码相关图例说明·······································
2.4问题的解决·················································
第三章电路工作原理分析···········································
3.1电路原理图··················································
3.2电路实现过程················································
3.2.1、基本原理功能················································
3.2.2、系统硬件设计方案·············································
3.2.4、温度检测··················································
3.2.5、A/D转换电路·············································
3.2.6、显示······················································
3.2.7、控制电路·················································
3.2.9、复位电路的设计············································
3.2.10、键盘输入················································
3.3电路技术指标··············································
第四章温度检测控制电路相关介绍··································
4.1温度检测控制电路实物图·········································
4.2温度检测控制电路功能、规格及操作说明····························
4.21温度检测控制电路实现的功能··································
4.22温度检测控制电路规格········································
4.23温度检测控制操作说明········································
4.24注意事项····················································
第五章实验心得····················································
第六章结束语和参考文献············································
6.1结束语························································
6.2参考文献························································
前言创新理念
创新的意义
从概念上来理解，创新是以新思维、新发明和新描述为特征的一种概念化过程。
它原意有三层含义，第一，更新；第二，创造新的东西；第三，改变。
创新是人类特有的认识能力和实践能力，是人类主观能动性的高级表现形式，是推动民族进步和社会发展的不竭动力。
一个民族要想走在时代前列，就一刻也不能没有理论思维，一刻也不能停止理论创新。
创新在经济，商业，技术，社会学以及建筑学这些领域的研究中有着举足轻重的分量。
口语上，经常用“创新”一词表示改革的结果。
既然改革被视为经济发展的主要推动力，促进创新的因素也被视为至关重要。
面对滚滚而来的世界新科技革命和知识经济的发展浪潮，随着改革开放和现代化建设的不断深入，创新思维对民族的兴旺、知识经济的挑战以及新世纪的思想解放，都有着极为深刻的现实意义。
创新对一个国家、一个民族如此的重要。
然而，如何才能做到创新却困惑了不少人，我个人理解和指导老师的讲解，我认为，要创新得有以下几个条件：
（1）创新精神。
必须善于思考，勇于探索，有远大的抱负和责任感，不怕挫折，不怕困难，而且有科学的理智的冒险精神。
（2）创新者的素质和能力要求。
对创新者的素质要求是：
创新意识、探索精神、求真务实的工作作风、广博的知识基础、良好的心理素质、顽强的战斗精神。
对创新能力的要求是：
敏锐的观察问题、发现机会的能力、深入分析和把握关键环节的能力、自我管理和控制、协调的能力、良好的记忆力和丰富的想象力、科学的综合创新能力（3）良好的资源条件。
主要是资金和人力资源。
创新的目的及要求
首先我们了解以上的创新的意义，所以，没有创新就缺乏竞争力，没有创新也就没有价值的提升。
对于创新从不同的角度，我们可以作许多分析评论。
但从方法论的角度，创新只是两层：
其一、从无到有；其二、新的排列组合。
从无到有：
原来没有的东西，我们把它发明了出来，比如电灯，爱迪生把原来没有的东西发明了出来，这是创新。
新的排列组合：
已有两个或多个事物，有心的发明家把它们通过一定的手段，组合在了一起，新的使用价值出现了。
比如MP3手表，手表是已有的事物，MP3也是已有的事物，有心的发明家把两者通过一定的手段组合在了一起，产生新的使用价值，这也是创新。
所以我之所以要创新是因为我们不甘落后别人，当今的社会竞争力很大，一不小心就被社会淘汰，所以，只有不断创新，才能使自己处于不败之地，这就是创新的目的。
然而，对创新是有要求的，从我个人和所学过的相关知识我以这样说：
创新要结合实际，要不然就会出现闭门造车现象，有时候创新还会受到地域和人们的生活环境所影响。
创新在本实验的体现
本门课程为创新实验，所以在，在实验中就要一定要体现出创新，虽然不一定能做到完美，但是要结合实际、实用。
在实验过程中，不少实验组没有完成及功能，真是有些可惜，但是有些组很能体现创新的理念。
我们这一组为温度检测及控制电路，顾名思义，就是用该电路来实现对其他工作电路的温度检测和控制，这个电路看路不够创新啊，不过对于我们现在的能力，这样也就差不多了，更何况我们用的不是传统的模拟电路方法，我们用的是数字电路实现方案。
这样就有够创新，而且实现起来要简单些，功能也更强大一些，我们的这个电路不仅仅检测和控制，还能将其温度显示出来、还能改变其报警温度上限。
第一章基本概述
本实验涉及到电路板的设计、单片机以及相关元件的
知识，本章做个简要概述，
1.1protelPCB的相关知
protel是PORTEL公司在80年代末推出的EDA软件，在电子行业的CAD软件中，它当之无愧地排在众多EDA软件的前面，是电子设计者的首选软件，它较早就在国内开始使用，在国内的普及率也最高，有些高校的电子专业还专门开设了课程来学习它，几乎所有的电子公司都要用到它，许多大公司在招聘电子设计人才时在其条件栏上常会写着要求会使用PROTEL。
早期的PROTEL主要作为印制板自动布线工具使用，运行在DOS环境，对硬件的要求很低，在无硬盘286机的1M内存下就能运行，但它的功能也较少，只有电原理图绘制与印制板设计功能，其印制板自动布线的布通率也低，而现今的PROTEL已发展到DXP2004，是个庞大的EDA软件，完全安装有200多M，它工作在WINDOWS95环境下，是个完整的板级全方位电子设计系统，它包含了电路原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印制电路板设计（包含印制电路板自动布线）、可编程逻辑器件设计、图表生成、电子表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server（客户/服务器）体系结构，同时还兼容一些其它设计软件的文件格式，如ORCAD，PSPICE，EXCEL等，其多层印制线路板的自动布线可实现高密度PCB的100%布通率。
在国内PROTEL软件较易买到，有关PROTEL软件和使用说明的书也有很多，这为它的普及提供了基础。
想更多地了解PROTEL的软件功能或者下载PROTEL99的试用版，可以在INTERNET上。
Protel99SE共分5个模块，分别是原理图设计、PCB设计（包含信号完整性分析）、自动布线器、原理图混合信号仿真、PLD设计。
以下介绍一些Protel99SE的部分最新功能：
◆可生成30多种格式的电气连接网络表；
◆强大的全局编辑功能；
◆在原理图中选择一级器件，PCB中同样的器件也将被选中；
◆同时运行原理图和PCB，在打开的原理图和PCB图间允许双向交叉查找元器件、引脚、网络
◆既可以进行正向注释元器件标号（由原理图到PCB），也可以进行反向注释（由PCB到原理图），以保持电气原理图和PCB在设计上的一致性；
◆满足国际化设计要求（包括国标标题栏输出，GB4728国标库）；*方便易用的数模混合仿真（兼容SPICE3f5）；
◆支持用CUPL语言和原理图设计PLD，生成标准的JED下载文件；*PCB可设计32个信号层，16个电源-地层和16个机加工层；
◆强大的“规则驱动”设计环境，符合在线的和批处理的设计规则检查；
◆智能覆铜功能，覆铀可以自动重铺；
◆提供大量的工业化标准电路板做为设计模版；
◆放置汉字功能；
◆可以输入和输出DXF、DWG格式文件，实现和AutoCAD等软件的数据交换；
◆智能封装导航（对于建立复杂的PGA、BGA封装很有用）；
◆方便的打印预览功能，不用修改PCB文件就可以直接控制打印结果；
◆独特的3D显示可以在制板之前看到装配事物的效果；
◆强大的CAM处理使您轻松实现输出光绘文件、材料清单、钻孔文件、贴片机文件、测试点报告等；
◆经过充分验证的传输线特性和仿真精确计算的算法，信号完整性分析直接从PCB启动；
◆反射和串扰仿真的波形显示结果与便利的测量工具相结合；
◆专家导航帮您解决信号完整性问题。
一些常用的快捷键
del——删除点取的元件（1个）
ctrl+del——删除选取的元件（2个或2个以上）
x+a——取消所有被选取图件的选取状态
x——将浮动图件左右翻转
y——将浮动图件上下翻转
space——将浮动图件旋转90度
crtl+ins——将选取图件复制到编辑区里
shift+ins——将剪贴板里的图件贴到编辑区里
shift+del——将选取图件剪切放入剪贴板里
alt+backspace——恢复前一次的操作
ctrl+backspace——取消前一次的恢复
crtl+g——跳转到指定的位置
crtl+f——寻找指定的文字
alt+f4——关闭protel
spacebar——绘制导线，直线或总线时，改变走线模式
v+d——缩放视图，以显示整张电路图
v+f——缩放视图，以显示所有电路部件
backspace——放置导线或多边形时，删除最末一个顶点
delete——放置导线或多边形时，删除最末一个顶点
ctrl+tab——在打开的各个设计文件文档之间切换
1.2PIC单片机的相关介绍
单片机（Microcontroller）又称为微控制器（MicroControlUnit,MCU），是芯片级的计算机系统，它因把计算机的主要功能部件：
中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM、Flash和EEPROM等）、常用外围器件（外部设备）及接口，例如：
定时器、并行接口、串行接口、A/D转换器、D/A转换器、PWM（脉冲捕获、比较、脉宽调制）等，以及连接以上各部件的内部总线集成在单一集成电路芯片上而得名。
它可以嵌入到任何对象体系中去，实现智能化控制。
其应用范围小到电子手表、助听器、家用电器，如洗衣机等，大到汽车、航天飞机、洲际导弹等中都可以发现单片机的身影。
现代电子系统的基本核心是嵌入式计算机应用系统（EmbeddedSystem），而单片机就是最典型、最广泛、最普及的嵌入式计算机应用系统。
随着半导体技术的发展，单片机性能越来越高而价位却越来越低，其应用领域日益广泛，特别是在电信、家用电器、工业控制、仪器仪表、汽车电子、医用设备、航空航天、军工、电玩等领域，可以说单片机是当今最活跃的电子技术领域，单片机已成为现代计算机技术中一个独特而又重要的分支，是理工科电子类专业的学生应该学习和掌握的技术。
如前所述，单片机在众多领域有着广泛应用，下面列举单片机的部分应用范畴：
1.在智能仪器仪表上的应用
单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、电流、功率、频率、温度、湿度、流量、速度、位移、压力、厚度、角度、长度，等物理量的测量。
采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。
例如：
数字万用表、电参数测量表、精密电子天平、以及各种分析测量仪器等。
2.在工业控制中的应用
用单片机可以构成形式多样的工业控制系统、数据采集系统、各种报警系统、数控机床、机器人，可编程控制设备（PLC）、电机控制等。
例如工业锅炉控制中的温度、压力、液位、流量、烟道残氧等参数的采集，以及阀门、流量、风门、燃料等的控制。
3.在家用电器中的应用
当今的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、音响、视频设备，到电子称量设备，五花八门，无所不在，只要是“智能化”的家电，无一不带有单片机。
4.在计算机网络和通信领域中的应用
现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。
5.在医用设备领域中的应用
单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如电子血压表、电子体温计、临床监护仪，超声诊断设备及各种医用检测仪器、设备等。
6.在汽车中的应用
单片机已广泛用于汽车的各个功能部件中，包括汽车电控单元、各种智能仪表（实时显示车速、发动机转速、水温、油位、总里程、子里程等车况参数）、变速控制、点火控制、最佳燃烧控制、汽车防滑控制、汽车防撞控制、汽车空调、音响等，包括出租车的计价器也都在使用单片机。
据统计一般汽车中使用的单片机数量在几十个，高档车甚至用到了近百个。
单片机已在汽车电子中占据了十分重要的位置。
7．在办公自动化中的应用
在各种办公自动化设备中，例如复印机、打印机、电传设备、扫描仪、个人数字助理PDA等中，都与单片机的应用有关。
8．在商业领域中的应用
各种自动售货机、电子收银机、电子取款机（ATM机）、电子秤、IC卡读卡机等，均与单片机有关。
9．在电子玩具中的应用
各种电玩，例如手持游戏机、遥控模型、智能玩具、电子宠物等，均采用了单片机。
10．在国防领域中的应用
单片机可用于导弹、鱼雷等飞行器的精确制导，以及雷达系统控制、新型智能武器设备中等。
总之，单片机在涉及我们生活、工作、学习的各个领域都有着十分广泛的用途。
1.3ＬＭ３５温度传感器介绍
ＬＭ３５是由NationalSemiconductor所生产的温度传感器，其输出电压与摄氏温标呈现线性关系，转换公式为：
，0时输出为0V，每升高1
，输出的电压增加10mV。
在常温下，LM35不需要额外的校准处理即可达到
14
的准确率。
LM35具有以下特性：
1.在摄氏度下直接校准
2.+10.0mV
的线性刻度系数
3.确保0.5
的精度（在25
）
4.额定温度范围为-55
至+150
5.适合于远程运用
6.工作电压范围宽，4V至30V
7.低功耗，小于60uA
8.在静止的空气中，自热效应低，小于0.08
的自热
9.非线性仅为
1/4
10.输出阻抗，通过1mA电流时仅为0.1
第二章PIC程序实现过程
2.1选题构思以及PCB设计过程
本实验是实现温度检测及控制电路，该电路功能可以用模拟电路来实现，但考虑到其难度和元器件的提供问题，所以就用单片机数字电路来实现。
该部分主要介绍PCB的制作过程：
2.1.1protel项目设计流程
首先掌握实现电路功能的相关知识，如：
PIC、LM35温度传感器等等；设计出原理草图，分析电路组成，熟悉电路框图；准备ＰＣＢ设计。
2原理图符号设计
（1）常用的原理图符号在元件库中查找；
（2）特殊的原理图符号在原理图库元器件编辑器中自主设计；
3原理图设计
（1）摆放元器件；
（2）元器件导线连接；
（3）修改元器件序号和参数；
（4）进行ERC检查，并修改，直至ERC检查100%通过；
4编制元器件封装表
（1）查找元器件资料，确定元器件封装类型；
（2）常用的元器件封装在封装库中查找；
（3）特殊的元器件封装在封装编辑器中自主设计；
5网络表设计
（1）修改元器件的封装类型；
（2）生成网络表；
（3）在PCB编辑器中随意绘制keepout层；
（4）在PCB编辑器中导入网络表；
（5）修改网络表中的错误直至100%导入；
2.1.2PCB的设计
第一：
前期准备，这包括准备元件库和原理图，“工欲善其事，必先利其器”，要做出一块好的板子，除了要设计好原理之外，还要画得好。
在进行PCB设计之前，首先要准备好原理图SCH的元件库和PCB的元件库。
元件库可以用peotel自带的库，但一般情况下很难找到合适的，最好是自己根据所选器件的标准尺寸资料自己做元件库。
原则上先做PCB的元件库，再做SCH的元件库。
PCB的元件库要求较高，它直接影响板子的安装；SCH的元件库要求相对比较松，只要注意定义好管脚属性和与PCB元件的对应关系就行。
PS：
注意标准库中的隐藏管脚。
之后就是原理图的设计，做好后就准备开始做PCB设计了。
第二：
PCB结构设计。
这一步根据已经确定的电路板尺寸和各项机械定位，在PCB设计环境下绘制PCB板面，并按定位要求放置所需的接插件、按键/开关、螺丝孔、装配孔等等。
并充分考虑和确定布线区域和非布线区域（如螺丝孔周围多大范围属于非布线区域）。
第三：
PCB布局。
布局说白了就是在板子上放器件。
这时如果前面讲到的准备工作都做好的话，就可以在原理图上生成网络表（Design->CreateNetlist），之后在PCB图上导入网络表（Design->LoadNets）。
就看见器件哗啦啦的全堆上去了，各管脚之间还有飞线提示连接。
然后就可以对器件布局了。
一般布局按如下原则进行：
①．按电气性能合理分区，一般分为：
数字电路区（即怕干扰、又产生干扰）、模拟电路区（怕干扰）、功率驱动区（干扰源）；
②．完成同一功能的电路，应尽量靠近放置，并调整各元器件以保证连线最为简洁；同时，调整各功能块间的相对位置使功能块间的连线最简洁；
③．对于质量大的元器件应考虑安装位置和安装强度；发热元件应与温度敏感元件分开放置，必要时还应考虑热对流措施；
④．I/O驱动器件尽量靠近印刷板的边、靠近引出接插件；
⑤．时钟产生器（如：
晶振或钟振）要尽量靠近用到该时钟的器件；
⑥．在每个集成电路的电源输入脚和地之间，需加一个去耦电容（一般采用高频性能好的独石电容）；电路板空间较密时，
也可在几个集成电路周围加一个钽电容。
⑦．继电器线圈处要加放电二极管（1N4148即可）；
⑧．布局要求要均衡，疏密有序，不能头重脚轻或一头沉——需要特别注意，在放置元器件时，一定要考虑元器件的实际尺寸大小（所占面积和高
度）、元器件之间的相对位置，以保证电路板的电气性能和生产安装的可行性和便利性同时，应该在保证上面原则能够体现的前提下，适当修改器件的摆放，使之整齐美观，如同样的器件要摆放整齐、方向一致，不能摆得“错落有致”。
这个步骤关系到板子整体形象和下一步布线的难易程度，所以一点要花大力气去考虑。
布局时，对不太肯定的地方可以先作初步布线，充分考虑。
第四：
布线。
布线是整个PCB设计中最重要的工序。
这将直接影响着PCB板的性能好坏。
在PCB的设计过程中，布线一般有这么三种境界的划分：
首先是布通，这时PCB设计时的最基本的要求。
如果线路都没布通，搞得到处是飞线，那将是一块不合格的板子，可以说还没入门。
其次是电器性能的满足。
这是衡量一块印刷电路板是否合格的标准。
这是在布通之后，认真调整布线，使其能达到最佳的电器性能。
接着是美观。
假如你的布线布通了，也没有什么影响电器性能的地方，但是一眼看过去杂乱无章的，加上五彩缤纷、花花绿绿的，那就算你的电器性能怎么好，在别人眼里还是垃圾一块。
这样给测试和维修带来极大的不便。
布线要整齐划一，不能纵横交错毫无章法。
这些都要在保证电器性能和满足其他
个别要求的情况下实现，否则就是舍本逐末了。
布线时主要按以下原则进行：
①．一般情况下，首先应对电源线和地线进行布线，以保证电路板的电气性能。
在条件允许的范围内，尽量加宽电源、地线宽度，最好是
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