超低功耗温度计.doc

2008年山东省“ZLG杯”大学生电子设计竞赛
哈尔滨工业大学（威海） C题超低功耗电子温度计 １
编号：C甲3835
超低们又设计了时钟模块和恒温模块，以实现计时和温控功能，大大增加了温度计的适用范围。故系统总体结构框架如下：
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温度采集模块
单片机AT89S52
控制模块
电源模块
按键模块
液晶显示模块
时钟模块
温控模块
图表 1
具体方案的论证与选择
1）控制器部分
本系统基于51系列单片机来实现，因为系统需要大量的控制液晶显示和键盘。不宜采用大规模可编程逻辑器件：CPLD、FPGA来实现。（因为大规模可编程逻辑器件一般是使用状态机方式来实现，即所解决的问题都是规则的有限状态转换问题。本系统状态较多，难度较大。）我们最终选择了AT89S52通用的比较普通单片机来实现系统设计。内部带有8KB的程序存储器，在外面扩展了32K数据存储器，以满足系统要求。
2）时钟部分
方案一：因为题目中只要求显示小时和分钟，因此可以用门电路组合构成时钟发生器，但此方案硬件复杂，稳定性低，且不易控制。
方案二：采用时钟芯片DS1302。该芯片可以进行时分秒的计数，可编程接口，还具有报警功能和掉电保存功能，并且可以对其方便的进行程序控制，完全能满足题目的要求。
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3）温度采集部分
方案一：采用热电偶或热敏电阻作感温元件，但热电偶需冷端补偿，电路设计复杂，热敏电阻虽然精度较高，但需要标准稳定电阻匹配才能使用，而且重复性、可靠性都比较差。
方案二：采用集成温度传感器DS18B20。该传感器结构简单，不需外接电路，数据传输采用one-wire总线，可用一根I/O数据线即供电又传输数据，在-10℃--+85℃范围内精度为±℃，完全能满足题目±1℃的要求，且分辨率较高，重复性和可靠性好。
综上分析，最终采用方案二。
4）键盘部分
考虑到本题目所应用的复杂程度和系统资源的分配，采用最简单的直接1×4键盘数据输入端口。
5）显示部分
方案一：采用数码管显示。数码管具有低能耗、低损耗、低压、寿命长、
耐老化、对外界环境要求低，易于维护。同时精度比较高，编程容易，操作简单等优点。缺点是多数据多行显示结构复杂。
方案二：使用液晶显示屏显示。液晶显示屏（LCD）具有轻薄短小，低耗电量，无辐射危险，平面直角显示以及影象稳定不闪烁等优势，可视面积大，画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强等特点。可以显示汉字等各种符号，易于实现多数据多行显示。
综合考虑本课题，由于需要显示的数据内容量多，× 1602LCD液晶显示屏。
6）电源部分
方案一：
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第二部分：具体实现方案
：
硬件结构框图如下：
DS18B20
1X4键盘
AT89S52
1602
DS1302
5V电源
图表 2
各部分硬件电路实现
1）单片机控制模块：　　
Atmel公司的AT89S52是51内核的单片机。不用烧写器而只用串口或者并口就可以往单片机中下载程序。我们所设计的51最小系统板操作简单，使用方便。其电路图如下：
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图表 3
2）电源模块：
本模块将交流220V输入电压变为5V直流电压为CPU等数字电路提供电源；
图表 4
3）实时时钟模块：
采用DS1302作为记录测控系统中的数据记录，其软硬件设计简单，时间记录准确
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