智能仪器课程设计报告.doc

智能仪器原理与设计
实验报告
专业 10级电子信息工程
班级 1班
姓名王雪莹
学号 100102011119
指导老师夏银桥
日期 2013年11月21日星期四
主要内容
温度传感器DS18B20采集环境模拟信号,其输出送入AT89C51,单片机在程序的控制下,将处理过的数据送到移位寄存器74LS164,经74LS164输出后驱动三位数码管显示。当被测温度高于18℃时,单片机发出控制信号使降温电扇以自然风的形式旋转,温度越高转速越快,温度36℃以上时风扇全速工作,点亮此功能指示灯。
基本要求
(1)设计测量温度范围-55℃~+125℃的智能测温系统,要求数码管实时显示测量温度,单片机根据温度高低确定风扇转速
(2)画出程序框图
(3)有完整的整机电路图(protel绘制)
(4)完成格式正确、内容完整的实验报告
参考文献
王祁, :机械工业出版社,2009
目录
一、前言 4
二、系统组成 4
1、设计思路 5
2、系统的性能指标: 5
3、系统的主要功能: 5
三、电路组成及工作原理 5
1、温度传感器功能模块 6
2、AT89C51单片机 8
3、74LS164移位寄存器 12
4、晶振电路 12
5、复位电路 13
6、键盘电路 13
7、显示电路 14
8、稳压电路 14
9、显示电路 15
10、风扇控制电路 15
四、课程设计心得与体会 16
五、参考文献 16
六、整机电路图 17
智能温度测量系统的设计
一、前言
温度是一种基本的环境参数,人民的生活与环境的温度息息相关,在工业生产过程中需要实时测量温度,在农业生产中也离不开温度的测量。因此研究温度的测量方法和装置具有重要意义。测量温度的关键是温度传感器,温度传感器的发展经历了三个发展阶段:传统的分立式温度传感器、模拟集成温度传感器、智能集成温度传感器。目前,国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式,集成化向智能化、网络化的方向飞速发展。本文所介绍的智能温度测量系统是基于DS18B20型数字式温度传感器,在89C51单片机的控制下,对环境温度进行实时控制的装置。该系统测量范围宽、测量精确度高,该系统可广泛适用于人民的日常生活和工、农业生产的温度测量。
二、系统组成
智能温度测量系统主要由数字温度计、单片机控制电路、数字式温度显示电路、风扇降温电路、键盘电路、串口通信电路等六部分组成。系统原理框图如下:

单片机(AT89C51)
数字温度计
(DS18B20)
八位串入/并出移位寄存器
(74LS164)
风扇降温系统
(75BF-3)
键盘电路
(四个按钮开关)
数字式温度显示
(LD-5461AS)
图1智能温度测量系统原理框图
1、设计思路
智能温度测量系统的设计思路:用数字温度传感器DS18B20采集环境模拟信号,并在其内部进行A/D转换,将转换后的数字信号送AT89C51单片机,AT89C51单片机在程序的控制下,将处理过的数据送到八位串入/并出移位寄存器74LS164,经74LS164输出后驱动三位数码管显示出环境温度。当被测温度高于18℃时,,温度越高转速越快,温度36℃以上时风扇全速工作,点亮此功能指示灯。
2、系统的性能指标:
温度测量范围:-55℃-+125℃
温度测量精度:±℃
电路板工作温度:0℃-+70℃
3、系统的主要功能:
(1) 根据温度变化自动调节风扇的转速,转速变化量:温度每变化2℃将改变风扇的转速并使指示灯向右移动一位点亮;温度低于18℃时风扇不工作,
(2) 风扇工作在自然风状态:风速从小到大,一个周期约5秒钟,点亮此功能指示灯。
(3) 风扇工作在定时状态:定时时间为30分钟;60分钟;120分钟;240分钟,用四位二进制发光二极管指示灯指示定时时间,并且,风扇根据第1条功能工作。
(4) 用十个发光二极管模拟指示风扇当时的转速情况,即十个全亮则风扇全速运行,前五个亮刚风扇处于半速运行。
三、电路组成及工作原理
智能温度测量系统原理图如图2所示,
图2 智能温度测量系统原理图
主要元器件:
1、温度传感器功能模块
美国DALLAS公司生产的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器,使用户可轻松地组建温度传感器检测网络,为检测系统的构建引入全新的概念。
DS1820特点如下:
(1)DS1820在与微处理器连接时仅需要一条传输线即可实现两者之间的双向通讯。
(2)DS1820支持多点组网络功能,多个DS1820可以并联在唯一的三线上,实现