温控课程设计张洪彬Word文档格式.docx
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第二章原理分析
2.1温度控制器的结构
运用protues软件进行仿真，keil软件与其调试
2.2各电路的原理分析
本设计采用上电按钮复位电路：
首先经过上电复位，当按下按键时，RST直接与VCC相连，为高电平形成复位，同时电解电容被电路放电；
按键松开时，VCC对电容充电，充电电流在电阻上，RST依然为高电平，仍然是复位，充电完成后，电容相当于开路，RST为低电平，单片机芯片正常工作。
其中电阻R2决定了电容充电的时间，R2越大则充电时间长，复位信号从VCC回落到0V的时间也长。
本设计晶振电路采用12M的晶振。
晶振的作用是给单片机正常工作提供稳定的时钟信号。
单片机的晶振并不是只能用12M，只要不超过20M就行，在准许的范围内，晶振越大，单片机运行越快，还有用12M的就是好算时间，因为一个机器周期为1/12时钟周期，所以这样用12M的话，一个时钟周期为12us，那么定时器计一次数就是1us了，电容范围在20-40pF之间，这里连接的是22pF的电容。
机器周期=10*晶振周期=12*系统时钟周期
电路接法：
三极管选定PNP型，基极B连接5V电压，发射极E连接一个1K左右的电阻后接I/O口，集电极C连接蜂鸣器后接地。
单片机在复位后的个I/O口是高电平，此时三极管是截止的，编写程序使选定的I/O为低电平，此时三极管导通，导通后蜂鸣器与电源正极连通，构成一个工作回路，从而发出滴滴的响声。
其中电阻R1在电路里起分压限流的作用，PNP三极管起到模拟开关的作用。
第三章原理图绘制
3.1原理图设计的一般步骤
1.创建一个工程文档：
file,new,project,pcbproject（创建工程文档很重要，为后面原理图的检错，产生网络表和PCB设计奠定基础，否则不能进行设计）；
2.创建一个原理图文件：
file,new,schematic，并且保存全部文件；
3.设置图纸的大小：
右击图纸，options,documentoptions,standardstyles选择图纸大小；
4.放置元件图符号：
libraries,选择miscellaneousdevices原理图库，寻找原理图元件图符号，并且，注意元件的封装（一般都带有封装，没有的话，可以按TAB键进行选择合适的封装后再放置元件，这样每放一个元件，就有相应的封装了），可以先放置好一类符号元件，然后放另外一类的元件，直至一一放完所有的元件，例如，放置完所有的电阻元件等等）；
在放置元件图符号时，对于已经装载的库中没有的，或找不到的元件，必须查找。
查找元件图：
点击原理图纸空白处，在弹出的下拉菜单中，选择findcomponent,在librariessearch中，输入要查找的元件名称，选中clearexistingquery,scope中，选择librariesonpath,path定位于安装2004的文件夹，按查找即可进行查找中；
5.给元件规划流水号（系统给元件自动编号，注意一般不手动编号，否则容易发生错误！
）：
tools,annotatequiet（如果没有规划好，可以复位后重来规划：
tools,resetdesignators）；
6.元件布局与电气连接：
手工拖放布局。
布局的优劣以方便电气连接为佳（电气连接有两种方式：
用导线连接和NET连接。
导线连接一定要从元件脚端点开始连线，连接不能重叠，否则会出来多余的点），放置导线与网络电气连接；
7.检查错误：
右击原理图的空白处，workspacepanels,designcompilers,compile
errors,在弹出的compileerrors卡上没有错误，说明编译通过。
保存全部文档；
8.元件的选择，旋转，删除、排列和元件相关参数的修改等等在元件的布局或修改时，经常要用到；
9.产生网络表：
design,netlistfordocument,protel.项目文件夹中可以看到网络表文件，打开，可以看到元件的说明与电路原理图的电连接网络情况；
10.保存并且打印输出原理图纸。
3.2元件库的设计
libraries,选择miscellaneousdevices原理图库，寻找原理图元件图符号，并且，注意元件的封装；
5.给元件规划流水号：
tools,annotatequiet；
第四章PCB图的绘制
1.创建一个PCB文档：
file,new,PCB,SAVEALL；
2.PCB参数设置：
右击PCB的空白处，选择options,boardoptions,选择测量单位；
在keepoutlayer层，选择place,dimension,dimension画标尺的长度，以规划电路版的长宽大小，再选择place,line,画版的大小；
再右击PCB的空白处，选择design,rules,在弹出的卡中点击routing,width进行设置连接导线的宽度，和布线板层的层数routinglayers，单面板，只选择bottomlayer,双面板，还要选择toplayer；
3.将原理图中各元件的电气连接关系，导入PCB文档中各元件封装的连接关系，为元件布局的连线提供保证。
步骤：
在PCB文档中，选择design,updateschematicinPCBproject.prjpcb,在弹出的confirm中选择YES,在弹出的differencesbetweenschematicdocumentandPCBdocument卡中右击，点击updateallinPCBdocument,再点击createengineeringchangeorder,再点击validatechanges,STATUS栏全部打勾后，说明基本没有问题，最后点击executechanges,在PCB板中导入了连接；
4.将元件选中并拖入PCB板框内，检查元件的封装是否合适后，手工布局。
布局时要用到元件封闭的选择、旋转、排列和封装的更换与查找。
为布线提供良好的环境，使布线布通的概率提高，尽量少用跳线；
5.规划焊盘的大小与打孔孔径大小：
选择相似的焊盘：
右击该焊盘，findsimilarobjects,在弹出的卡中，在该焊盘尺寸的X和Y座标栏中选择SAME,点击OK，再在Inspector卡中，修改X和Y座标相关焊盘参数和holesize参数后，点击左键，系统即会对相关参数进行修改。
6.手工布线：
对哪层布线前，就要先选择该层后进行布线：
interactivelyroute
connections；
7.保存并且输出PCB板图；
总结：
通过这次课程设计对EDA设计有了更深的了解。
在设计的时候会出现些错误，培养了自己运用科学的方法分析问题、解决问题的能力。
第五章软件的设计
本课程设计使用的软件为keil，通过不断的调试，最后完成了软件的设计：
#include<
reg52.h>
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitDQ=P2^0;
//18B20数据线引脚
sbitsp=P2^1;
//蜂鸣器端口
sbitd1=P2^2;
//继电器
sbitled1=P2^3;
//上限温度指示
sbitled2=P2^4;
//正常温度指示
sbitled3=P2^5;
//下限温度指示
sbitSET=P3^0;
uchardispbuf[4];
//显示缓冲区
uchartemper[2];
//存放温度
ucharcodetable[]={
0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,
0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,};
ucharcodetable1[]={//只定义个位带小数部分
0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,
0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef};
voiddelay（uintz）//延时函数
{
uintx,y;
for（x=z;
x>
0;
x--）
for（y=110;
y>
y--）;
}
voiddelay1（uintz）//小延时,用于对DS18B20的操作
while（z--）;
voidreset（void）//复位操作
ucharx=0;
DQ=1;
delay1（8）;
//稍做延时10us
DQ=0;
delay1（80）;
//精确延时大于480us
//拉高总线
delay（14）;
x=DQ;
delay1（20）;
ucharreadbyte（void）//从DS18B20读一字节
{uchari=0;
uchardat=0;
for（i=8;
i>
i--）
{
dat>
>
=1;
//00000001//10000000//01000000//...
DQ=1;
if（DQ）//判断数据线dq是0还是1
dat|=0x80;
//或,如果dat为1则为1，为0则为0
delay1（4）;
}
return（dat）;
voidwritebyte（unsignedchardat）//向DS18B20写一字节
uchari=0;
i>
i--）
DQ=dat&
0x01;
//00000001发送1
delay1（5）;
//延时45us
voidreadtemp（void）//CPU读取温度值
uchara=0,b=0;
reset（）;
writebyte（0xCC）;
//跳过序列号
writebyte（0x44）;
//启动温度转换
writebyte（0xBE）;
//读9个寄存器,前两个为温度
a=readbyte（）;
//低位
b=readbyte（）;
//高位
temper[0]=a&
0x0f;
a=a>
4;
//低位右移4位，舍弃小数部分
temper[1]=b<
<
//高位左移4位，舍弃符号位
temper[1]=temper[1]|a;
voidsaomiao（）
P0=table[dispbuf[0]];
//十位
P1=0xfe;
delay
（2）;
P1=0xff;
P0=table1[dispbuf[1]];
//个位
P1=0xfd;
P0=table[dispbuf[2]];
//十分位
P1=0xfb;
P0=table[dispbuf[3]];
//百分位
P1=0xf7;
//温度控制
if（dispbuf[0]>
5）//设置上线
{d1=1;
led1=0;
led3=1;
led2=1;
sp=1;
delay
（1）;
sp=0;
elseif（dispbuf[0]<
3）//设置下线
led3=0;
led1=1;
else//设置正常状态
{d1=0;
led2=0;
voidmain（）
uchari;
uchartemp;
floatbackbit;
ucharcounter;
counter=5;
sp=1;
for（i=0;
i<
i++）
dispbuf[i]=0;
while
（1）
//温度测量频率没有必要太高，太高反而影响数码显示
//所以用计数器加以控制
if（SET==0）
{d1=0;
sp=0;
delay（2000）;
do{}while（SET==0）;
}
if（counter--==0）
readtemp（）;
counter=2;
//readtemp（）;
//读18B20
backbit=temper[0];
//换成浮点数
backbit=backbit*6.25;
//乘以0.0625*100
temp=backbit;
//取低2位整数部分
dispbuf[3]=temp%10;
temp=temp/10;
dispbuf[2]=temp%10;
temp=temper[1];
//取整数部分
dispbuf[1]=temp%10;
dispbuf[0]=temp%10;
saomiao（）;
通过本次课程设计，逐渐的掌握了keil、protues、dxp等软件的应用方法及温度传感器DS18B20的读取和写入。
进一步的了解51单片机的应用。
在模拟仿真的过程中，学到了在课堂上不会学习到的知识，有的时候虽然原理是可行的，但是，在实际当中却相差很远，比如蜂鸣器、电机的使用，虽然说在原理仿真上是可行的，但是在实际过程中要考虑它的功率以及驱动电流。
此外在制作的PCB的时候要考虑诸多的因素，之前要考虑封装的可行性，再到后来的板子大小，器件的布局，布线的方法等等。
总而言之，经过老师的严格要求下，使我有了制作PCB的基本经验，对今后的自己制作以及毕业设计有很大的帮助。
附录：
温度控制器仿真图：
温度控制器原理图：
温度控制器PCB：
温度控制器网络表：
[
8SEG-LED1
LEDSHUMAYIN
SHUMA_YIN
]
8SEG-LED2
0.5INCH-DISP
8SEG-LED3
8SEG-LED4
12M
BCY-W2/D3.1
XTAL
B1
RB5-10.5
Motor
C1
RAD-0.3
Cap
C2
C3
RB7.6-15
CapPol1
D1
LED
D2
D3
D4
K1
DIP-P5/X1.65
Relay-SPDT
LS1
PIN2
Speaker
P1
HDR1X4
USB
Q1
BCY-W3/E4
2N3906
Q2
R1
AXIAL-0.4
Res2
R2
R3
R4
R5
R6
RP1
SIP9
RESPACK8COMMON
S1
SPST-2
SW-PB
S2
U1
DIP-40
AT89C52
U2
PR35
DS1820
（
VCC
B1-1
C3-1
P1-4
Q1-1
Q2-1
R4-1
RP1-1
S1-2
U1-31
U1-40
U2-3
）
P1.3
8SEG-LED4-9
U1-4
P1.2
8SEG-LED3-9
U1-3
P1.1
8SEG-LED2-9
U1-2
P1.0
8SEG-LED1-9
U1-1
Net12M_1
12M-1
C1-2
U1-19
Net12M_2
12M-2
C2-2
U1-18
NetB1_2
B1-2
D4-A
NetD1_K
D1-K
R3-2
NetD2_K
D2-K
R4-2
NetD3_K
D3-K
R5-2
NetD4_K
D4-K
K1-3
NetK1_5
K1-5
Q1-3
NetLS1_1
LS1-1
Q2-3
NetQ2_2
Q2-2
R6-1
NetR1_1
R1-1
R2-2
U1-9
NetR1_2
R1-2
S1-1
NetR3_1
R3-1
R5-1
NetS2_2
S2-2
U1-10
GND
C1-1
C2-1
C3-2
K1-1
K1-4
LS1-2
P1-1
R2-1
S2-1
U1-20
U2-1
D7
8SEG-LED1-8
8SEG-LED2-8
8SEG-LED3-8
8SEG-LED4-8
RP1-9
U1-32
D6
8SEG-LED1-7
8SEG-LED2-7
8SEG-LED3-7
8SEG-LED4-7
RP1-8
U1-33
D5
8SEG-LED1-6
8SEG-LED2-6
8SEG-LED3-6
8SEG-LED4-6
RP1-7
U1-34
8SEG-LED1-5
8SEG-LED2-5
8SEG-LED3-5
8SEG-LED4-5
RP1-6
U1-35
8SEG-LED1-4
8SEG-LED2-4
8SEG-LED3-4
8SEG-LED4-4
RP1-5
U1-36
8SEG-LED1-3
8SE
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