数字温度计的设计与制作实验报告.docx

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数字温度计的设计与制作实验报告.docx

数字温度计的设计与制作实验报告

 

重庆邮电大学通信与信息工程学院

 

 

班级GJ011201

小组成员

徐睿2012210460

李易晓2012210057

张地根2012210114

指导老师邓炳光

 

数字温度计的设计与制作实验报告

设计要求

1,数字温度计设计与制作:

利用之前绘制的“C51学习板”掌握的SCH和PCB图知识,绘制一个基于STC89C51的单片机系统,增加温度采集0~120度,温度显示要求3位整数+1位小数,电路原理图和PCB图

2,SCH必须按照规范进行绘制。

3,系统还要求具备电源指示灯,外部使用MINI-USB进行5V供电,在满足要求的情况下,使用的元器件越少越好;温度采集可以用模拟或数字器件、显示可以用LCD或数码管。

4,PCB板要求使用底层走线,元器件在顶层。

5,PCB板上标识自己的学号、姓名。

6,PCB板大小,满足元器件布局的情况下,尽可能减少面积。

7,PCB审查正确后,进行单面板腐蚀的相关操作:

热转印、腐蚀、钻孔、裁剪等。

元器件自行购买,然后焊接,调试,编写单片机程序,完成设计报告。

设计步骤

一主要原器件的选择

控制模块:

STC89C52

温度采集模块:

DS18B20

显示模块:

8位共阴数码管

二原理图的绘制

1新建一个工程,在AltiumDesigner软件中的“File”选项中选择“New→Project→PCBproject”,然后保存工程至文件夹中(文件名定义要规范)。

2纸张配置,在Design选项中单击左键,选择DocumentOptions项,然后根据原理图的要求选择合适的配置。

3展开工程管理标签、元器件库。

4填写图纸信息。

(项目名称、图纸名称、版本、序号、作者。

5元器件绘制。

1)创建元件库;

2).绘制元器件;

3)完善元器件属性;

6.修改元器件名字;

7.同一个库中增加其他元器件;

8.打开原理图库管理标签。

1)元器件放置。

2)元器件摆放、连线。

(按格点对齐。

3)修改元器件值。

4)完成图纸。

5)生成Bom表。

三PCB图绘制

1)封装设计。

1.确定需要做的PCB封装。

2.获取PCB封装物理尺寸。

3.创建PCB封装文件。

4.创建PCB封装。

5.绘制PCB封装。

2)绘制PCB图。

1.创建PCB图。

2.绘制板型:

选择Keep-OutLayer,调整格点、重新定位原点、绘制轮廓线。

3.导入元器件。

4.摆放元器件。

5.走线:

底层走线:

BottomLayer,处理全部与拉线。

6.规则检查:

Tools/DesignRuleCheck。

7.排除错误。

8.调整丝印,加板名称,调整线宽。

四制作板子

·单面板腐蚀

·热转印

1.准备热转印纸:

A4大小

2.打印PCB图:

至热转印纸的光滑面

3.裁剪单面板:

根据图像大小

4.打磨单面板覆铜面:

去除表面氧化膜

5.进行热转印

1)将热转印纸的光滑面与单面板覆铜面紧密贴合并用胶带固定;

2)送至热转印机反复加热。

6.检查:

如有断线处用马克笔填补

·腐蚀

1.勾兑腐蚀剂

2.进行腐蚀

1)将热转印完成的单面板置于装有腐蚀剂的容器中;

2)轻轻摇晃容器5-10分钟至腐蚀完全。

·钻孔

1.钻孔:

根据图像进行钻孔,注意钻孔力度适中、位置准确

2.清洗:

砂纸打磨去除铜面黑色石墨覆盖层并冲洗。

·焊接

1.准备元器件:

自行购买

2.装载元器件

3.进行焊接:

注意焊点准确

四导入程序并进行调试

程序设计流程图

 

五实验总结

在画原理图的时候,我们要正确找到引脚,和摆放引脚的位置,各器件也要一一对应,切不可弄错了,画完后,我们要进行封装,封装的时候我要注意各器件的值,要确保每一步骤都正确无误,直至画pcb的图,进行pcb的图绘制的时候,我们要正确布线,确保每一布线都不会交叉或者合在一块的情况,保证电路的正确运行。

出现的问题及解决:

封装时没有正确封装,导致器件不行,最后经过检查进行纠正了

布线时,线会有一些不合理走位的情况,怕会影响电路运作,所以在有个地方的走线,我们选择了飞线解决了这一问题。

第一次导入程序的时候,电源指示灯没亮,但是我们把板子上的电源指示灯拆下,重新装上,第二次就可以使用了。

六附件图

Bom表

SCH图

PCB图

 

程序

#include//包含单片机寄存器的头文件

#include//包含_nop_()函数定义的头文件

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

ucharcodedispcode1[]={0xfa,0x82,0xb9,0xab,0xc3,

0x6b,0x7b,0xa2,0xfb,0xeb};//0~9共阴显示子码

ucharcodedispcode2[]={0xfe,0x86,0xbd,0xaf,0xc7,

0x6f,0x7f,0xa6,0xfe,0xee};//0~9的小数点共阴显示子码

 

/********************************************************************

以下是DS18B20的操作程序

********************************************************************/

sbitDQ=P1^0;

unsignedchartime;//设置全局变量,专门用于严格延时

/*****************************************************

函数功能:

延时1ms

(3j+2)*i=(3×33+2)×10=1010(微秒),可以认为是1毫秒

***************************************************/

voiddelay1ms()

{

unsignedchari,j;

for(i=0;i<4;i++)

for(j=0;j<33;j++);

}

/*****************************************************

函数功能:

延时若干毫秒

入口参数:

n

***************************************************/

voiddelaynms(unsignedcharn)

{

unsignedchari;

for(i=0;i

delay1ms();

}

/*****************************************************

函数功能:

将DS18B20传感器初始化,读取应答信号

出口参数:

flag

***************************************************/

bitInit_DS18B20(void)

{

bitflag;//储存DS18B20是否存在的标志,flag=0,表示存在;flag=1,表示不存在

DQ=1;//先将数据线拉高

for(time=0;time<2;time++)//略微延时约6微秒

;

DQ=0;//再将数据线从高拉低,要求保持480~960us

for(time=0;time<200;time++)//略微延时约600微秒

;//以向DS18B20发出一持续480~960us的低电平复位脉冲

DQ=1;//释放数据线(将数据线拉高)

for(time=0;time<10;time++)

;//延时约30us(释放总线后需等待15~60us让DS18B20输出存在脉冲)

flag=DQ;//让单片机检测是否输出了存在脉冲(DQ=0表示存在)

for(time=0;time<200;time++);//延时足够长时间,等待存在脉冲输出完毕

return(flag);//返回检测成功标志

}

/*****************************************************

函数功能:

从DS18B20读取一个字节数据

出口参数:

dat

***************************************************/

unsignedcharReadOneChar(void)

{

unsignedchari=0;

unsignedchardat;//储存读出的一个字节数据

for(i=0;i<8;i++)

{

DQ=1;//先将数据线拉高

_nop_();//等待一个机器周期

DQ=0;//单片机从DS18B20读书据时,将数据线从高拉低即启动读时序

dat>>=1;//将dat向右移一位后再赋给dat

_nop_();//等待一个机器周期

DQ=1;//将数据线"人为"拉高,为单片机检测DS18B20的输出电平作准备

for(time=0;time<2;time++)

;//延时约6us,使主机在15us内采样

if(DQ==1)

dat|=0x80;//如果读到的数据是1,则将1存入dat

else

dat|=0x00;//如果读到的数据是0,则将0存入dat

//将单片机检测到的电平信号DQ存入r[i]

for(time=0;time<8;time++)

;//延时3us,两个读时序之间必须有大于1us的恢复期

}

return(dat);//返回读出的十进制数据

}

/*****************************************************

函数功能:

向DS18B20写入一个字节数据

入口参数:

dat

***************************************************/

voidWriteOneChar(unsignedchardat)

{

unsignedchari=0;

for(i=0;i<8;i++)

{

DQ=1;//先将数据线拉高

_nop_();//等待一个机器周期

DQ=0;//将数据线从高拉低时即启动写时序

DQ=dat&0x01;//利用与运算取出要写的某位二进制数据,

//并将其送到数据线上等待DS18B20采样

for(time=0;time<10;time++);//延时约30us,DS18B20在拉低后的约15~60us期间从数据线上采样

DQ=1;//释放数据线

for(time=0;time<1;time++)

;//延时3us,两个写时序间至少需要1us的恢复期

dat>>=1;//将dat中的各二进制位数据右移1位

}

for(time=0;time<4;time++)

;//稍作延时,给硬件一点反应时间

}

 

/*****************************************************

函数功能:

显示温度的整数部分

入口参数:

x

***************************************************/

voiddisplay_temp1(unsignedcharx)

{

unsignedcharj,k,l;//j,k,l分别储存温度的百位、十位和个位

j=x/100;//取百位

k=(x%100)/10;//取十位

l=x%10;//取个位

P2=0xfb;

P0=dispcode2[l];

delaynms

(1);

P2=0xfd;

P0=dispcode1[k];

delaynms

(1);

P2=0xfe;

P0=dispcode1[j];

delaynms

(1);//延时1ms给硬件一点反应时间

}

/*****************************************************

函数功能:

做好读温度的准备

***************************************************/

voidReadyReadTemp(void)

{

Init_DS18B20();//将DS18B20初始化

WriteOneChar(0xCC);//跳过读序号列号的操作

WriteOneChar(0x44);//启动温度转换

for(time=0;time<100;time++)

;//温度转换需要一点时间

Init_DS18B20();//将DS18B20初始化

WriteOneChar(0xCC);//跳过读序号列号的操作

WriteOneChar(0xBE);//读取温度寄存器,前两个分别是温度的低位和高位

}

/*****************************************************

函数功能:

主函数

***************************************************/

voidmain(void)

{

unsignedcharTL;//储存暂存器的温度低位

unsignedcharTH;//储存暂存器的温度高位

unsignedcharTN;//储存温度的整数部分

unsignedcharTD;//储存温度的小数部分

delaynms(5);//延时5ms给硬件一点反应时间

while

(1)//不断检测并显示温度

{

ReadyReadTemp();//读温度准备

TL=ReadOneChar();//先读的是温度值低位

TH=ReadOneChar();//接着读的是温度值高位

TN=TH*16+TL/16;//实际温度值=(TH*256+TL)/16,即:

TH*16+TL/16

//这样得出的是温度的整数部分,小数部分被丢弃了

TD=(TL%16)*10/16;//计算温度的小数部分,将余数乘以10再除以16取整,

//这样得到的是温度小数部分的第一位数字(保留1位小数)

P2=0xf7;

P0=dispcode1[TD];//显示小数部分

display_temp1(TN);//显示温度的整数部分

delaynms

(1);

}

}

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