1、中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)學(xué)院：信息與誦信工程學(xué)院專業(yè)：電子信息工程學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：課程設(shè)計(jì)題目：可編程溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)起迄日期：12月29日1月11日課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)：學(xué)院樓201實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)教師：楊錄學(xué)科咅B(yǎng) 主任：張丕壯下達(dá)任務(wù)書(shū)日期：2015 年12月28日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1設(shè)計(jì)目的：本課程設(shè)計(jì)主要針對(duì)電子信息工程專業(yè)課程體系設(shè)置的要求，安排的一種綜合性的 課程設(shè)計(jì)。一方面為了培養(yǎng)學(xué)生在查閱資料、復(fù)習(xí)、學(xué)習(xí)知識(shí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行包括光、 機(jī)、電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、計(jì)算、仿真、編程、調(diào)試等多個(gè)環(huán)節(jié)的綜合能力培養(yǎng)；另一方面， 也是對(duì)學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)前的一次大型練兵，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立地分析、解決實(shí)際問(wèn) 題的實(shí)際能力。

2、另外還培養(yǎng)學(xué)生用專業(yè)的、簡(jiǎn)潔的文字，清晰的圖表來(lái)表達(dá)自己設(shè)計(jì)思想 的能力。2. 設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求(包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計(jì)要求等)：(1) 分析溫控系統(tǒng)工作原理；(2) 設(shè)計(jì)溫控系統(tǒng)總體方案；(3) 電路的設(shè)計(jì)、仿真與調(diào)試；(4) 用匯編、C或其他語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音錄放器的編程、仿真與調(diào)試；(5) 分析、總結(jié)；3. 設(shè)計(jì)工作任務(wù)及工作量的要求包括課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)(論文)、圖紙、實(shí)物樣品等：F E! E! FF * *! E! * kKFF Lr*!1F TT* kK1F TT* '« *!»*1" *! E! h1"FP(1) 提供核心器件的

3、工作原理與應(yīng)用介紹；(2) 提供電路原理圖及參數(shù)計(jì)算；(3) 提供用軟件對(duì)電路的仿真、編程與分析；(4) 提供符合規(guī)定要求的課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；(5) 提供參考文獻(xiàn)不少于15篇，且必須是相關(guān)的參考文獻(xiàn)；4. 主要參考文獻(xiàn)：（1）閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)北京：高等教育出版社，1998;（2）王遠(yuǎn).模擬電子技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001；（3） 陳汝全.電子技術(shù)常用器件應(yīng)用手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003;（4） 畢滿清.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006；（5） 張俊謨.單片機(jī)中級(jí)教程-原理與應(yīng)用.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002； 其他參考文獻(xiàn)，務(wù)必按照國(guó)標(biāo) GB

4、77187文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則書(shū)寫(xiě)。5. 設(shè)計(jì)成果形式及要求：（1）電路原理圖、仿真結(jié)果、程序;（2）課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；6. 工作計(jì)劃及進(jìn)度：（1月19日開(kāi)始，1月30日答辯，學(xué)生自擬進(jìn)度） 12月29號(hào)一1月3號(hào)：查閱資料，構(gòu)建總體框架。1月4號(hào)一1月6號(hào)：選擇器件，畫(huà)電路圖。1月7號(hào)一1月9號(hào)：編寫(xiě)相應(yīng)程序。1月10號(hào)一1月11號(hào)：整理報(bào)告。學(xué)科部主任審查意見(jiàn)：簽字：年 月 日1 設(shè)計(jì)要求及方案選擇 41.1 設(shè)計(jì)要求 41.2 方案選擇 42 理論分析與設(shè)計(jì) 42.1 溫度采集電路的分析及設(shè)計(jì) 43 電路設(shè)計(jì) 63.1 硬件電路的設(shè)計(jì) 63.1.1 51單片機(jī) 63.1.2 溫度采集部分

5、73.1.3 溫度顯示部分 73.1.4 溫度處理電路 83.2 軟件的設(shè)計(jì) 84 系統(tǒng)測(cè)試 04.1 調(diào)試所用的基本儀器清單 04.2 調(diào)試結(jié)果 04.3 測(cè)試結(jié)果分析 15 語(yǔ)音錄放器的實(shí)現(xiàn) 1總結(jié) 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。1設(shè)計(jì)要求及方案選擇1.1設(shè)計(jì)要求（1）制作完成溫度檢測(cè)系統(tǒng)（溫度傳感器可選用 DS18B20。（2）溫度檢測(cè)精度1度。（3）溫度能控制在一定范圍內(nèi)，超出溫度設(shè)定范圍時(shí)報(bào)警（聲光指示）（4）設(shè)計(jì)電路（5）在KEIL中編輯、編譯、調(diào)試程序，并在 protuse中仿真。（6）在matlab中實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音錄放器的編程、仿真與調(diào)試。1.2方案選擇利用單片機(jī)設(shè)計(jì)并制作溫度控制系統(tǒng)，電路組

6、成框圖如圖所示。溫度顯ZF檢測(cè)主控誥（S1 單片機(jī)）控制水 加熱（選做）圖1-1電路組成結(jié)構(gòu)圖2理論分析與設(shè)計(jì)2.1溫度采集電路的分析及設(shè)計(jì)溫度傳感器從使用的角度大致可分為接觸式和非接觸式兩大類，前者是讓溫度傳感器直接與待測(cè)物體接觸，而后者是使溫度傳感器與待測(cè)物體離開(kāi)一定的距離，檢測(cè)從待測(cè)物體放射出的紅外線，達(dá)到測(cè)溫的目的。在接觸式和非接觸式兩大類溫度傳感器中， 相比運(yùn) 用多的是接觸式傳感器，非接觸式傳感器一般在比較特殊的場(chǎng)合才使用，早期得到廣泛使 用的接觸式溫度傳感器主要有熱電式傳感器， 其中將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻變化的稱為熱電 阻傳感器，將溫度變化轉(zhuǎn)換為熱電勢(shì)變化的稱為熱電偶傳感器?，F(xiàn)在的溫

7、度傳感器已經(jīng)走 向數(shù)字化，集成化，外形小，接口簡(jiǎn)單，廣泛用于生活中的各個(gè)領(lǐng)域方案一：采用熱敏電阻可以用熱敏電阻對(duì)溫度感應(yīng)程度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的改變， 精度比較高， 但是價(jià)格比 較貴。方案二：采用熱電偶熱電偶是目前接觸式測(cè)溫中應(yīng)用也十分廣泛的熱電式傳感器， 它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 制造 方便、測(cè)溫范圍寬、熱慣性小、準(zhǔn)確度高、輸出信號(hào)便于遠(yuǎn)傳等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于熱電偶 來(lái)采集溫度的話會(huì)用到運(yùn)放的比較器電路， 信號(hào)放大電路， 譯碼器電路來(lái)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化 為數(shù)字信號(hào)繼而在數(shù)碼管上顯示出來(lái)，電路結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜。方案三：采用二極管二極管在正向?qū)〞r(shí)由于少子的存在和導(dǎo)電性， 所以導(dǎo)通電壓會(huì)受溫度影響， 優(yōu)點(diǎn)是 價(jià)格便

8、宜，對(duì)電路要求低，但缺點(diǎn)是精度不高。方案四：采用數(shù)字化溫度傳感器 DS18B20DS18B20是美國(guó)半導(dǎo)體公司推出的第一片支持一線總線的溫度傳感器，它具有微型 化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、易配微處理器的優(yōu)點(diǎn)，可以直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行 數(shù)字供微處理器處理。 用此前器件后續(xù)電路只需要用單片機(jī)控制， 電路簡(jiǎn)單而且精確度高。綜上所述：由于本次課設(shè)的要求是對(duì)一個(gè)較范圍內(nèi)的溫度進(jìn)行采集， 所以對(duì)精度的要 求較高，考慮到成本問(wèn)題，并且保證電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明，本次試驗(yàn)采用方案三進(jìn)行溫度采集。 2.2 溫度顯示電路的分析及設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)要求對(duì)所檢測(cè)的溫度信號(hào)進(jìn)行測(cè)量顯示，并且精確度至少為 1 攝氏度。 方案一：用

9、數(shù)碼管顯示通過(guò) 51 單片機(jī)這個(gè)微處理器得到轉(zhuǎn)化后的溫度數(shù)值后，通過(guò)程序設(shè)定，是可以精確 到小數(shù)點(diǎn)后兩位的， 所以本次實(shí)驗(yàn)中用 4 位數(shù)碼管就可以了， 接口較少。并且數(shù)碼管消耗 的電力比液晶顯示更加清晰， 適合在白天等強(qiáng)光下顯示。 缺點(diǎn)是只能夠顯示數(shù)字， 不能夠 顯示出其他有用信息。方案二：用 1602 液晶屏顯示也可以利用 1602來(lái)對(duì)轉(zhuǎn)換后的溫度進(jìn)行顯示進(jìn)行控制，但是由于液晶是反光式的， 在外界光線很明亮?xí)r容易看不清楚。 它的優(yōu)點(diǎn)是可以顯示出文字信息， 很明了。另外， 其 價(jià)格比數(shù)碼管要貴得多。綜上所述：本次設(shè)計(jì)中主要是顯示出已經(jīng)測(cè)到的溫度值， 并不需要顯示其他文字信息，考慮到價(jià)格及可見(jiàn)清

10、晰度問(wèn)題，決定采用方案一3 電路設(shè)計(jì)3.1硬件電路的設(shè)計(jì)運(yùn)用74HC04 51單片機(jī)、七段數(shù)碼管、LED晶振、電解電容、DS18B2C按鍵、USB接口組成全部系統(tǒng)AF. -tflrVJMlriP上Wnfrpjrp*RJilTT flifr g遠(yuǎn)、 tmrvRijvrn££HLTHIT-j ' JHP1 ui匚_ t-=-T"I1IIU!> r-TT"T-fT"g圖3-1溫度控制系統(tǒng)原理3.1.1 51 單片機(jī)運(yùn)用單片機(jī)處理溫度轉(zhuǎn)化成的串行數(shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理。將獲得的結(jié)果通過(guò)輸 出裝置輸出顯示在七段數(shù)碼管上，并且在最后的處理部分

11、也借用了 P2和P3口的三個(gè)引腳， 來(lái)點(diǎn)亮所需要點(diǎn)亮的LED燈。89C52單片機(jī)組成結(jié)構(gòu)中包含運(yùn)算器、控制器、片內(nèi)存儲(chǔ)器、并行I/O 口、串行I/O 口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、振蕩器等功能部件圖3.1.1單片機(jī)控制部分電路3.1.2溫度采集部分運(yùn)用一個(gè)DS18B2C溫度傳感器作為外部溫度的檢測(cè)部分，并將采集好的串行數(shù)字信號(hào) 供單片機(jī)處理。3.1.3溫度顯示部分4個(gè)和四位七段數(shù)碼管組成顯示部分圖3.1.3溫度顯示部分3.1.4溫度處理電路按鈕來(lái)控制，使電路中的溫度有高有低。按鈕按下，溫度高于設(shè)定的溫度時(shí)，LED1亮；按鈕按下，溫度正好是設(shè)定的溫度時(shí)，LED2亮;按鈕按下，溫度低于設(shè)定的溫度時(shí)，

12、LED3亮；R2IKLEDR31KR41K圖3.1.4溫度控制部分3.2軟件的設(shè)計(jì)#in elude <reg52.h>#define W_IO P1 位選線從左往右分別與P1.0-P1.3相連#define S0 P0 /段選線從 A-DP，分別與P0.0-p0.7相連#define uchar un sig ned char#define ulong unsigned long#define uint unsigned intuint t;uint temp;float ftemp;sbit LED1=P2A0;sbit LED2=P2A4;sbit LED3=P3A1;sbi

13、t ds=P3A4;sbit aa=P3A5;sbit bb=P3A6;uchar Time4; /數(shù)碼管要顯示的 6 位數(shù)字int code S_Data10=0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90;int code W_Data4=0x0e,0x0D,0x0B,0x07;void delayms(i nt time)/ 延時(shí)函數(shù)int i,j;for(i=time;i>0;i-)for(j=110;j>0;j-);void LED(uchar Data4,uchar dp)/七段數(shù)碼管上的顯示程序int i=0,j=0

14、;P0=0XFF;for(i=0;i<4;i+)if(dp!=i) W_IO=W_Datai; S_IO=S_DataDatai;elseW_IO=W_Datai;S_IO=S_DataDatai&0x7f; delayms(5);void init18b20()/DS18B20 復(fù)位，初始化函數(shù) uint i;ds=0;i=103;while (i>0)i-;ds=1;i=4;while(i>0)i-;bit du1wei () / 讀一位數(shù)據(jù)uint i;bit dat;ds=0;i+;/i+? 起延時(shí)作用 ds=1;i+;i+;dat=ds;i=8;while(

15、i>0)i-; return(dat);uchar du1zijie() 讀一字節(jié)數(shù)據(jù)uchar i,j,dat;dat=0;for(i=1;i<=8;i+)j= du1wei (); dat=(j<<7)|(dat>>1);return(dat);void xielwei (uchar dat)/寫(xiě)一字節(jié)uint i;uchar j;bit test;for(j=1;j<=8;j+)test=dat&0x01; dat=dat>>1; if(test)ds=0;i+;i+;ds=1;i=8;while(i>0)i-;else

16、 ds=0;i=8;while(i>0)i-;ds=1;i+;i+;void xie_temp_zhua nhua n()/開(kāi)始獲取溫度并轉(zhuǎn)換 init18b20();delayms(1);xie1wei (0xcc);xie1wei (0x44);uint du_temp_cu nchuqi()瀆存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的溫度并轉(zhuǎn)換 uchar a,b;init18b20();delayms(1);xie1wei (0xcc);xie1wei (0xbe);a=du1zijie();b=du1zijie();temp=b;temp<<=8;temp=temp|a;ftemp=temp*

17、0.0625;temp=ftemp*100+0.5;return temp;void baoji n() 溫度處理if(temp<2500)aa=1;bb=0;LED1=0;LED2=1;LED3=1;else if(temp>=2500&&temp<=3200)aa=1;bb=1;LED1=1;LED2=0;LED3=1;else if(temp>3200)aa=0;bb=1;LED1=1;LED2=1;LED3=0;void main()/ 主函數(shù)while(1) xie_temp_zhuanhuan(); t=du_temp_cunchuqi();

18、 /t=2345;Time0=t/1000;Time1=t%1000/100;Time2=t/10%10;Time3=t%10;LED(Time,1);baojin();4系統(tǒng)測(cè)試4.1調(diào)試所用的基本儀器清單Proteus 是世界上著名的EDA工具（仿真軟件），從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其 處理器模型支持 8051、HC11 PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR ARM 8086 和 MSP430 等，20

19、10年又增加了 Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編 譯方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB多種編譯器。選中單片機(jī)AT89C52左鍵點(diǎn)擊AT89C52在出現(xiàn)的對(duì)話框里點(diǎn)擊 Program File按鈕， 找到剛才編譯得到的HEX文件，然后點(diǎn)擊“ 0K按鈕就可以模擬了。點(diǎn)擊模擬調(diào)試按鈕的 運(yùn)行按鈕，進(jìn)人調(diào)試狀態(tài)。4.2調(diào)試結(jié)果溫度信號(hào)模擬，仿真結(jié)果如圖。圖421高溫時(shí)，可見(jiàn)D3亮圖 4.2.2 室溫時(shí) ，可見(jiàn) D2 亮圖 4.2.3 低溫時(shí)，可見(jiàn) D1 亮 4.3 測(cè)試結(jié)果分析運(yùn)用單擊DS18B20k的+或-號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度的調(diào)節(jié)仁 當(dāng)溫度低于25攝氏度時(shí)，LE

20、D1亮2. 當(dāng)溫度介于25到34攝氏度之間時(shí)，LED2亮3. 當(dāng)溫度高于34攝氏度時(shí)，LED3亮5 語(yǔ)音錄放器的實(shí)現(xiàn)程序：fs=16000;%取樣頻率duration=5;%錄音時(shí)間fprintf('Press any key to start %g seconds of recording.n',duration); pause;fprintf('Recording.n');y=wavrecord(duration*fs,fs); %duration*fs 是總的采樣點(diǎn)數(shù) fprintf('Finished recording.n');fprintf('Press any key to play the recording.n');pause; wavplay(y,fs);總結(jié)本次課程