摘要本論文所要闡述是一個簡單的數字溫度測量儀的設計的總過程。本設計以溫度傳感器AD590經LM324放大電路，將溫度信號轉換為電壓信號，通過AD變換器ADC0809，將溫度信號傳送給單片機AT89C52。單片機通過查詢方式將ADC0809轉換的數字信號進行采集處理，送LED進行顯示，最后溫度可以直接由LED讀取。本文詳細闡述了硬件每一局部，并給出硬件框圖和系統原理圖，以及顯示溫度用的軟件程序，繪制了PCB板。文中對所用到的主要器件做了較詳細的介紹分析，并介紹了PCB圖時所用的工具及需要注意的問題。論文的主要結構如下：1根據系統要求對系統進行分析，確定系統總體方案并設計系統的整體結構。2把整體細分化，對每個模塊進行詳細介紹。3繪制原理圖，并制成實驗板。本次畢業設計的成果是，了解并掌握了傳感器的根本理論知識，更深入的掌握單片機的開發應用和PC編程控制，為以后從事單片機軟硬件產品的設計開發、PC軟件開發打下了良好的根底。關鍵詞：AD590；傳感器；AT89C52；單片機；溫度；PCBAbstractThepresentpapermustelaborateisasimplenumeraltemperaturemeasuringsetdesigntotalprocess.ThisdesigntaketemperaturesensorAD590aftertheLM324enlargementelectriccircuit,transformsthetemperaturesignalasthevoltagesignal,throughADconverterADC0809,transmitsthetemperaturesignalformonolithicintegratedcircuitAT89C52.ThemonolithicintegratedcircuitthedigitalsignalwhichtransformsADC0809carriesonthroughtheinquirywaygatheringprocessing,deliversLEDtocarryonthedemonstration,theendtemperaturemayreaddirectlybyLED.Thisarticleelaboratedindetailhardwareeachpart,andgivesthehardwarediagramandthesystemschematicdiagram,aswellasthedemonstrationtemperatureusesthesoftwareprocedure,hasdrawnupthePCBboard.Inthearticletothemaincomponentwhichusedhasmadethedetailedintroductionanalysis,andintroducedwhenPCBchartusedthetoolandneededtopayattentionquestion.Themainframeworkofthedisquisitionwillbeexplainedinthreepoint.1.Designthewholestructureofthesystembaseontheanalyzetherequirementofthesystem.2.Separatewholesystemintoparticularpartandintroduceeverypart.3.ProtractSCHpictureandmakethesystemontheexperimentativeborad.Thisgraduationprojectachievementis,understoodandhasgraspedthesensorelementarytheoryknowledge,themorethoroughgraspingmonolithicintegratedcircuitdevelopmentapplicationandthePCprogrammingcontrol,willbeengagedinthemonolithicintegratedcircuitsoftwareandhardwareproductforlaterthedesigndevelopment,thePCsoftwaredevelopmenthasbuiltthegoodfoundation.Keyword:AD590;sensor;AT89C52;monolithicintegratedcircuit;temperature;PCB目錄摘要Abstract概述……………41.1本課題的研究目的及意義………………………41.2已了解的本課題國內外研究現狀………………4第二章系統的總體設計思想……………………52.1系統總體方案……………………52.2硬件各模塊的設計………………6主機………………………6溫度檢測…………………9溫度顯示…………………9第三章硬件電路的實現…………93.1溫度檢測方法…………………103.2溫度檢測原理與實現…………10傳感器的選擇……………10校準電路…………………11計算公式…………………113.3溫度采集與顯示設計…………11第四章控制系統的軟件結構和程序框圖…………………124.1主程序…………………………134.2數據讀取………………………134.3顯示……………14第五章原理圖和PCB圖的繪制………………155.1Protel99設計原理圖……………15設計原理圖………………15用PCB系統設計PCB板的7個步驟………165.2硬件電路板的制作………………17第六章軟硬件調試…………………18第七章設計總結……………………19參考文獻…………………21附錄一〔軟件程序〕…………………22附錄二〔硬件電路圖〕………………27附錄三〔硬件實物圖〕………………28概述本課題的研究目的及意義實際上，電子工程師就是將一堆器件搭在一起，注入思想〔程序〕，完成原來的這些器件別離時無法完成的功能，做成一個成品。所需要的技能越高、功能越復雜、本錢越低、市場上對相應的東東的需求越大，就越成功。這就是電子工程師的自身的價值。從本錢到產品售出，之間的差價就是企業的追求。作為企業的老板，是在市場上去尋找這樣的應用；對電子工程師而言，是將老板提出的需求或者應用按照一定的構思原那么〔本錢最低、可靠性最高、電路板最小、功能最強大等〕在最短的時間內完成。最短的時間，跟電子工程師的熟練程度、工作效率和工作時間直接有關。這就是電子工程師的價值。隨著“信息時代〞的到來，作為獲取信息的手段——傳感器技術得到了顯著的進步，其應用領域越來越廣泛，對其要求越來越高，需求越來越迫切。傳感器技術已成為衡量一個國家科學技術開展水平的重要標志之一。因此，了解并掌握各類傳感器的根本結構、工作原理及特性是非常重要的。由于傳感器能將各種物理量、化學量和生物量等信號轉變為電信號，使得人們可以利用計算機實現自動測量、信息處理和自動控制，但是它們都不同程度地存在溫漂和非線性等影響因素。傳感器主要用于測量和控制系統，它的性能好壞直接影響系統的性能。因此，不僅必須掌握各類傳感器的結構、原理及其性能指標，還必須懂得傳感器經過適當的接口電路調整才能滿足信號的處理、顯示和控制的要求，而且只有通過對傳感器應用實例的原理和智能傳感器實例的分析了解，才能將傳感器和信息通信和信息處理結合起來，適應傳感器的生產、研制、開發和應用。另一方面，傳感器的被測信號來自于各個應用領域，每個領域都為了改革生產力、提高工效和時效，各自都在開發研制適合應用的傳感器，于是種類繁多的新型傳感器及傳感器系統不斷涌現。溫度傳感器是其中重要的一類傳感器。其開展速度之快，以及其應用之廣，并且還有很大潛力。本課題涉及單片機硬件、軟件的設計，印刷線路板的設計，字符編碼技術，功率放大，單片機與上位機通訊技術等，通過本課題的研究，可使同學對四年的專業學習進行總結、實踐和提高，為就業和今后從事專業工作打好根底。已了解的本課題國內外研究現狀電子儀器是對物質世界的信息進行測量與控制的根本手段。開展中國家對精密儀器的需求正在逐年增加，智利、捷克、洪都拉斯、印度、中國、厄瓜多爾和埃及近幾年精密儀器進口以年平均～的速度增長。在東歐，引人注目的市場是捷克、波蘭和羅馬尼亞。由于大型環保工程為方案性出口，捷克對儀器有很大需求。波蘭是東歐最大的儀表市場，國內生產有限，進口壁壘少，用于科學研究的設備免征關稅。烏克蘭等其它東歐國家的主要需求部門是科學研究和教育機構。俄羅斯和烏克蘭精于生產各種測量儀，但在自動控制儀器、周邊設備和軟件等方面比西方國家差。在非洲，埃及和摩洛哥是重要的儀器市場。近年埃及政府撥款億美元改造科學研究機構的裝備，儀器幾乎全部靠進口。進口較多的產品包括化學分析儀器、光學儀器和檢測儀器。尼日利亞對精密儀器需求很少，但對藥品和化裝品的標準要求非常嚴格，迫使生產企業大量購置檢測儀表。儀器儀表信息技術正在向高耗低產局面轉變。現代的測溫技術主要分兩方面，一是“遙測〞，即溫度傳感器〔也叫溫度探頭〕與被測物有一定的距離，通過測量紅外線或其它對溫度敏感的不可見光線或射線的變化的物理量來作為判斷被測物體的溫度；另一方面是直接測量，即溫度傳感器與被測物體直接接確，通過熱的傳導原理來直接測得被測物體的實際溫度。我國溫度儀表的水平：常規產品能滿足國內的根本需求無論是接觸式溫度儀表中的熱電偶、熱電阻和其他測溫儀表，或是輻射式溫度儀表中的各種紅外溫度計，國產溫度儀表都根本上能滿足國內工業自動化行業的需求。實際上，其他行業引進國外技術過程中附帶進入國內的溫度儀表，大局部也可用國產溫度儀表替代。當然，很多現場還需要儀表工作者去做細致工作。總體上，這類溫度儀表我們與國外產品的差距不是很大。高、精、稀、貴產品與國際先進水平差距明顯這類產品的用量不大且價格昂貴，但它是科研工作和少數企業需要的。如Mikron公司的高溫黑體輻射源，溫度上限可達3500～4000℃，我們國內產品只能達3200℃系統的總體設計思想系統總體方案設計該系統主要由四大局部組成：前向信號采集、放大濾波電路，A/D變換電路、溫度顯示。該系統是以AT89C52單片機為核心進行設計的，這里充分利用了單片機的數據處理及實時檢測能力、對溫度信號進行實時檢測。溫度信號是由靈敏度高、測量準確、性能可靠的熱溫度傳感器AD590提供的，通過放大將電流信號轉換為電壓信號，由AD對模擬電壓信號轉換成數字信號，然后由單片機對數字信號進行采集、處理，將溫度信號送LED顯示。硬件各模塊的設計系統的硬件電路包括主機〔AT89C52〕、溫度檢測、溫度顯示等三大主要局部。圖2.1為系統的結構圖。圖2.1系統的結構模塊圖主機由于單片機是按工業測控環境要求設計的，抗干擾能力強，環境要求不高，靈活性好，體積輕，可以降低系統的本錢獲得較好的性能。單片機根本系統以89C52為核心，單片機選用AT89C52，AT89C52是一種低功耗、高性能的CMOS型8位微型計算機，它有具有8K在系統可編程Flash存儲器，256字節RAM，32線I/O口，3個16位定時／計數器，6向量兩極中斷，一個雙工串行口，具有片內自激振蕩器和時鐘電路等標準功能。此外，AT89C52設有靜態邏輯，用于運行到零頻率，并支持軟件選擇的節電運行方式和空閑方式使CPU停止工作，而允許RAM、定時／計數器、串行口和中斷系統繼續工作。在掉電方式下，片內振蕩器停止工作，由于時鐘被凍結，一切功能都停止，只有片內RAM的內容被保存，直到硬件復位才恢復正常工作。芯片上的EEPROM允許在線〔+5V〕電擦除、電寫入或采用通用的非易失存儲編程器對程序存儲器重復編程。一般專為ATMELAT89Cx做的編程器均帶有這些功能，單片機對開發設備的要求很低，開發時間也大大縮短。寫入單片機內的程序還可以進行加密。這些都是其他機種不能比較的，所以我們選用AT89C52。引腳結構如圖2.2：圖2.2AT89C52引腳結構圖VCC:電源GND:地P0口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅動8個TTL邏輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數據存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數據復用。在這種模式下，P0具有內部上拉電阻。在flash編程時，P0P1口：P1口是一個具有內部上拉電阻的8位雙向I/O口，p1輸出緩沖器能驅動4個TTL邏輯電平。對P1端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流〔IIL〕。此外，P1.0和P1.2分別作定時器/計數器2的外部計數輸入〔P1.0/T2〕和時器/計數器2的觸發輸入〔P1.1/T2EX〕，具體如表2.1所示。在flash編程和校驗時，P1口接收低8引腳號第二功能P1.0T2〔定時器/計數器T2的外部計數輸入〕，時鐘輸出P1.1T2EX〔定時器/計數器T2的捕捉/重載觸發信號和方向控制〕P1.5MOSI〔在系統編程用〕P1.6MISO〔在系統編程用〕P1.7SCK〔在系統編程用〕表2.1P2口：P2口是一個具有內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅動4個TTL邏輯電平。對P2端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流〔IIL〕。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數據存儲器〔例如執行MOVX@DPTR〕時，P2口送出高八位地址。在這種應用中，P2口使用很強的內部上拉發送1。在使用8位地址〔如MOVX@RI〕訪問外部數據存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內容。在flash編程和校驗時，P2口也接收高8P3口：P3口是一個具有內部上拉電阻的8位雙向I/O口，p2輸出緩沖器能驅動4個TTL邏輯電平。對P3端口寫“1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流〔IIL〕。P3口亦作為AT89S52特殊功能〔第二功能〕使用，如表2.2所示。在flash編程和校驗時，P3引腳號第二功能P3.0RXD〔串行輸入〕P3.1TXD〔串行輸出〕P3.2INT0(外部中斷0)P3.3INT0(外部中斷0)P3.4T0〔定時器0外部輸入〕P3.5T1〔定時器1外部輸入〕P3.6WR(外部數據存儲器寫選通)P3.7RD(外部數據存儲器寫選通)表2.2RST:復位輸入。晶振工作時，RST腳持續2個機器周期高電平將使單片機復位。看門狗計時完成后，RST腳輸出96個晶振周期的高電平。特殊存放器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無效。DISRTO默認狀態下，復位高電平有效。ALE/PROG：地址鎖存控制信號〔ALE〕是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在flash編程時，此引腳〔PROG〕也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強調，在每次訪問外部數據存儲器時，ALE脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址為8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無效。這一位置“1”，ALE僅在執行MOVX或MOVC指令時有效。否那么，ALE將被微弱拉高。這個ALE使能標志位〔地址為8EH的SFR的第PSEN：外部程序存儲器選通信號〔PSEN〕是外部程序存儲器選通信號。當AT89S52從外部程序存儲器執行外部代碼時，PSEN在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數據存儲器時，PSEN將不被激活。EA/VPP：訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000H到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令，EA必須接GND。為了執行內部程序指令，EA應該接VCC。在flash編程期間，EA也接收12伏VPP電壓。XTAL1:振蕩器反相放大器和內部時鐘發生電路的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。主要性能與MCS-51單片機產品兼容8K字節在系統可編程Flash存儲器1000次擦寫周期全靜態操作：0Hz～33Hz三級加密程序存儲器32個可編程I/O口線三個16位定時器/計數器八個中斷源全雙工UART串行通道低功耗空閑和掉電模式掉電后中斷可喚醒看門狗定時器雙數據指針掉電標識符溫度檢測這局部包括溫度傳感器、變送器和A/D轉換器三局部。傳感器可采用電流型傳感器，其隨著溫度的變化輸出相應的線形變化的電流，該電流通過一定的電阻轉換成響應的電壓送入變送器。變送器可采用一定放大倍數的放大器，放大倍數以能輸出適合單片機處理的信號為宜。然后變送器輸出信號進入A/D轉換器，因為系統控制精度在0.5℃溫度顯示本系統設有3位LED數碼顯示器，可直接用單片機的I/O口，采用并行口進行數據傳送，采用軟件進行動態掃描。硬件電路的實現3.1溫度檢測方法溫度的檢測方法，一般采用熱敏元件，如熱電阻、熱敏電阻、溫敏二極管、溫敏三極管等測溫元件。熱敏電阻的工作原理:熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而成非線性急劇變化，一般具有負的溫度系數，其阻值隨溫度升高而急劇減小，只有少數具有正的溫度系數。熱電阻的工作原理:熱電阻的阻值隨溫度的升高而增大并且阻值隨溫度按照近似的線性關系緩慢變化。3.2溫度檢測原理與實現溫度檢測采用圖3.1電路圖3.1溫度檢測電路傳感器的選擇AD590是美國模擬器件公司生產的單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性如下：1、流過器件的電流〔mA〕等于器件所處環境的熱力學溫度〔開爾文〕度數，即：mA/K式中：—流過器件〔AD590〕的電流，單位為mA；T—熱力學溫度，單位為K。2、AD590的測溫范圍為-55℃～+150℃。3、AD590的電源電壓范圍為4V～30V。電源電壓可在4V～6V范圍變化，電流變化1mA，相當于溫度變化1K。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會被損壞。4、輸出電阻為710MW。5、精度高。AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在-55℃～+150℃范圍內，非線性誤差為±0.3℃。具有體積小、重量輕、線形度好、性能穩定等優點、它的測量溫度—50~+150度，滿刻度范圍誤差為+-0.3，當電源電壓早5~10V之間，穩定度為1%時，誤差為0.01度，完全合格。校準電路：本電路的校準步驟如下：首先將傳感器AD590放入冰水中〔0℃〕，調整電路，使得電路輸出為0mV〔用萬用表測試〕。然后再將傳感器AD590放入沸水中〔100只要溫度有變化，傳感器AD590輸出電流就會發生變化，經過運放放大電路后就立刻得到一個新的電壓值，經ADC0809模數轉換后得到新的溫度數字量，經單片機處理送LED顯示，溫度就會連續不段的顯示出來。計算公式：運放：兩個功能減法：將AD590電壓減去243毫伏〔實測〕；乘法：放大48倍。即AD輸入電壓Vin=〔K*0.981/1000-0.243〕*48Vin=BUFF/255*5.2＝＞〔K*0.981/1000-0.243〕*48=BUFF/255*5.2〔K=T+273〕＝＞T=〔42*48*BUFF-3000〕/1003.3溫度采集與顯示設計溫度傳感器AD590經LM324放大電路，將溫度信號轉換為電壓信號，通過A/D變換器ADC0809，將溫度信號傳送給單片機AT89C52。單片機通過查詢方式將ADC0809轉換的數字信號進行采集處理，送LED進行顯示。顯示電路采用動態掃描，單片機P1口通過鎖存器74LS573將要顯示數字的段碼送至8段LED進行顯示，8段LED為共陰極，位碼由單片機的P2口進行片選。如下列圖所示：圖3.2顯示電路控制系統的軟件結構和程序框圖軟件設計的成功與否關系到整個系統能否具有使用靈活。操作簡便，可靠性強等優點，而設計良好的軟件能夠做到在較少地改變硬件電路的情況下，方便地改良系統的功能，這就對軟件的設計提供了較高的要求。遵循“自頂向下，逐步求精“的結構化設計原那么，先將任務層次化，然后對每一層再逐步細化，每一層實現的功能盡量是獨立的，彼此之間互相影響應該較少，然后按照與劃分相反的過程編寫，調試程序，待所有子程序都編寫設計通過后，依它們之間的邏輯順序組合起來，構成完整的程序軟件。采用這種方法，不僅使軟件可讀性好，維護方便且易于修改移植。如用戶有特殊要求需要改動軟件時，那么只需修改或替換某子任務所對應的子程序即可，從而加快了系統研制進度，縮短了軟件開發周期。軟件程序是整個控制系統的核心局部，是用匯編語言編寫的。整個軟件設計分成兩大功能塊：通訊局部和顯示局部。通訊局部又分為溫度采集模塊、溫度處理模塊和溫度傳送模塊。顯示局部采用動態掃描的方式，實現對顯示屏要顯示的數字、字符等數據信息進行傳輸控制以及顯示等功能。它主要利用單片機串口中斷接收、存儲和發送數據信息，實現與計算機的實時數據信息傳輸。采用結構化設計、模塊化編程的總體思想，使軟件具有較強的可讀性。數據存儲器分為三個區：接收緩沖區、數據存儲區和顯示緩沖區。單片機接收到的數據〔包括顯示內容、顯示模式和顯示狀態〕，暫時存放在接收緩沖區，經分析處理后按一定的規律放入數據存儲區保存起來，然后再根據顯示方式依次從數據存儲器中取出數據放入顯示緩沖區中用于顯示。顯示采用逐行掃描的方式，顯示方式〔左移、右移等〕的實現取決于從數據存儲區取出數據放入顯示緩沖區時取數的順序。單片機控制系統軟件有三個模塊組成：用于接收發送來的文字點陣文件的通訊模塊、多幅文字循環顯示模塊，點陣預處理模塊。4.1主程序系統上電后，單片機AT89C52進入對溫度信號進行檢測，然后對采集到的溫度信號進行運算處理，轉換成BCD碼通過查表獲取相應的溫度值，然后通過P0口與P2口進行動態顯示。首先系統采集數據、然后顯示60次后，重新對溫度值進行采集、顯示。圖4.1主程序流程圖4.2數據讀取當系統工作時，單片機啟動AD轉化進行采集、然后進行數據處理。程序代碼：LCALLDELAY;延時READ22: ;讀ADMOVP0,#0FFH NOPNOPSETBRD_AD ;AD輸出使能 MOVA,P0;讀數據MOVBUFF,A;數據保存CLRRD_AD ;AD輸出非使能 LCALLJSUAN;運算4.3顯示考慮硬件本錢，采用軟件動態掃描，依次將數據傳送給每位LED。程序代碼;顯示，動態掃描MOVR6,#50LLCALL:LCALLADLOOP;調用顯示程序DJNZR6,LLCALLLJMPUUUUADLOOP:CLRP2.2CLRP2.3CLRP2.4CLRP2.5MOVA,DISP1SETBP2.2;DISP_1MOVDPTR,#TABLEMOVCA,@A+DPTRMOVP1,ALCALLDELAYCLRP2.2MOVA,DISP2SETBP2.3;DISP_1MOVDPTR,#TABLEMOVCA,@A+DPTRMOVP1,ALCALLDELAYCLRP2.3MOVA,DISP3SETBP2.4;DISP_1MOVDPTR,#TABLEMOVCA,@A+DPTRORLA,#80HMOVP1,ALCALLDELAYCLRP2.4MOVA,DISP4SETBP2.5;DISP_1MOVDPTR,#TABLEMOVCA,@A+DPTRMOVP1,ALCALLDELAYCLRP2.5RET原理圖和PCB圖的繪制5.1Protel99設計原理圖使用Protel進行電路板設計的第一步便是設計原理圖，原理圖決定了整個電路的根本功能，也是接下來生成網絡表和設計印刷電路板的根底。①在Protel99的初始界面下新建一個設計庫，該數據庫用來管理工程。File-New-改文件名－改保存路徑－OK②進入設計庫文件中的文件夾Document。③在Document文件夾中新建原理圖文件和印制板文件。File-New-SchematicDocument-Ok-改文件名File-New-PCBDocument-Ok-改文件名④翻開原理圖文件。⑤添加原理圖文件庫。Design-Add/RemoveLibrary-瀏覽所需零件庫－Add-Ok⑥放置電路所需的各種元件，圖件，網絡標號等元器件。Design-Add/RemoveLibrary-瀏覽所需零件庫－Add-Ok從零件庫中調出元件Place-part⑦對原圖元件進行布局，布線，構成一個完整的原理圖。Place-part⑧編輯和調整。然后進行輸出存檔。右鍵－Properies….Designation-Part-FootrintSave⑨打印或建立報表。圖5.1protel設計的流程圖用PCB系統設計PCB板分以下7個步驟：①有關參數的設置。這一步主要設定自動布參數、自動布線參數、板面參數等。②PCB板尺寸設計。在禁止布線層上，沿設計的PCB邊畫邊框線，即指定自動布局的范圍。這一步為自動布局打根底。同時，在上層板面〔即元器件面〕沿禁止布線層的邊框圖線放置銅線，這是PCB板最后成型所必須的。③布局就是根據原理圖上元器件之間的連接關系，并考慮電磁兼容性以及元器件的安裝空間和散熱等，總是將元器件放置在PCB電路板上適當的位置。布局的好壞直接影響PCB板的電氣性能和布局的功能，是PCB板設計過程中最費時、最繁瑣的。布局工作需要耐心、細致。盡管系統提供了自動布局的功能，但是一般而言都需要手工調整。手工布局，首先載入SCH生成的網絡表，通過手工移動元器件PCB板上的排列位置實現布局。移動元器件是最好翻開網絡連接顯示，這樣就能觀察到相鄰元器件連線的疏密。自動布局，PCB系統環境提供自動布局功能完成元器件放置，但在細節處最好使用手工調整。布局時要求相互間連線多的元器件應該就近放置；相互間可能造成干擾的元器件應遠離：功率器件應考慮散熱空間。④自動布線。布線就是在元器件引腳之間放置覆銅連線的過程，這一過程可以通過手工完成，也可以自動進行。但是Protel99的PCB系統提供了強大的自動布線功能，建議使用該功能自動布線。在進行自動布線之前，設計人員必須先設計好布線參數，定義布線規那么。如果不適當，可能會導致自動布線失敗，即布線的成功率不高，所以這一步要特別注意⑤啟動設計規那么檢查DRC，這一步利用PCB提供的DRC功能對完成布線的PCB板進行檢查，這一步由軟件自動完成。檢查的結果輸出在報告文件*.rep中，PCB軟件將出錯處在PCB圖上顯示出來，為檢查、修改提供方便。⑥板面字符調整。為了使設計的PCB板美觀，并且安裝焊接元器件方便，應將元器件的名稱。設計值的字符參數移至元器件框外。大小適宜且字符不想重疊。⑦將經過DRC檢查無誤，且版面字符調整好的PCB設計圖存盤、輸出、制版。⑧印刷板電路設計完成以后，整個電路板的設計工程就根本完成。存檔以便進行后期的修改及完善。圖5.2制作PCB板的流程5.2硬件電路板的制作本設計中有一個感應測量溫度的AD590溫度傳感器，一個LED用來顯示所測溫度，還有一個AT89C52單片機，一個A/D轉換的ADC0809芯片，一個鎖存器74LS573，一個運算放大器LM324，一個D觸發器74LS74，一個非門74LS02，以及一個晶振假設干電阻電容等。在確定電路的正確性，可行性之后，開始使用Protel對它進行布圖。Protel是一個很好用的電子制作工具，它還可以進行仿真。在畫原理圖的過程中，原理圖中的元件庫中可能找不到自己要找的元件，如LED數碼顯示管等，所以要自己畫元件。在畫原理圖后，選擇將元件自動編號，然后根據需要更改局部元件的編號。在定好元件編號后，使用TOOLS中的ERC進行檢查，它會提示是否有編號相同的元件等錯誤。在ERC檢查無誤后，便可以開始封裝了。同樣，局部元件的封裝在PCB庫中找不到或者是有出入，如按鍵開關，2位撥碼開關在PCB庫中找不到，所以需要自己根據元件的實際大小和相應的原理圖中引腳編號，做出正確的封裝。另外，可變電阻在原理圖中的引腳編號和PCB庫中的引腳編號有點出入〔可在原理圖中雙擊元件，選上HIDDENPINS，那么可以觀察到元件的引腳編號〕，可以在PCB庫中將該元件的引腳標號改成與原理圖相對應的標號。在封裝好全部元件后，可以生成一個元器件報表，在報表中可以清楚的看到各元件的標號和封裝代號，在進一步檢查完畢后就開始建立網絡表。在禁止布線層中畫一個邊框和電路板大小一樣的矩形，然后開始導入網絡表，在導入網絡表沒有錯誤后，便開始正式布局了。根據原理圖的走線，將器件分別拉入框中，放到適宜的位置。布局完成后，先設置好平安間距為10mil，布線層選擇底層，線寬選擇25mil，并將焊盤外徑改為40mil，內徑改為20mil〔局部點要根據需要改小或改大〕。然后就開始正式布線。布線不能單靠自動布線，特別是在本設計中有眾多芯片，所以采用根據原理圖對整個電路進行手動布線。這樣可以使得整個電路看起來整齊些，在碰到有時線路布不通的時候，采用頂層短跳線的方式進行調整，從而完成整個PCB電路板的設計。布好PCB圖，檢查無誤后，就將PCB圖打印到轉印紙上，然后熨到電路板上，腐蝕，打孔。熨板前，應把銅板用砂紙去掉外表被氧化的局部。腐蝕時，用三氯化鐵加適量的開水配成三氯化鐵溶液進行腐蝕，這樣腐蝕會比較快，腐蝕完后用天那水把電路板清洗，接著便開始打孔〔選用0.8mm的針頭〕，打完孔后，用萬用表測量電路線路是否連通，然后先涂上松香溶液〔酒精+松香〕，這樣焊接速度會比較快，還能防氧化，然后將其放在一邊晾干。同時，測量局部器件〔電阻等〕是否有損壞，等電路板晾干后，就要把器件按PCB圖來安裝好。然后就可以開始焊接了。焊接時要防止虛焊和未連接上，所以在焊好后，再用萬用表測量元件和線路是否連接好。檢測完畢后，硬件電路板裝配便完成了。軟硬件調試軟件的調試在仿真器SUPERICE51S上調試，仿真器提供的單步、斷點、跟蹤等功能的支持下對各子程序分別進行調試，將調試完的子程序連接起來再調試，逐步擴大調試范圍。調試的過程一般是：測試程序輸入條件或設定程序輸入條件；以單步,斷點或跟蹤方式運行程序；檢查程序運行結果；運行結果不正確時查找原因,修改程序,重復上述過程。調試問題：剛開始調試的時候顯示不準，理論字符跟實際不符合。原因可能是驅動電流太小，所以后來加了一個鎖存器74LS573，加大了驅動電流，顯示正常，問題解決。調試過程中發現理論顯示的字符與實際不符，甚至相反。檢查程序，確認無誤。后來檢查硬件電路，發現LED顯示管焊反，重新焊接，顯示正常，問題解決。設計總結這次畢業設計歷時至少3個月，從一開始確實定課題，到后來的資料查找、理論學習，再有就是近來的調試和測試過程，這一切都使我的理論知識和動手能力進一步得到頻率合成電路課題中包含了通信電路和單片機局部知識，可以說是對通信電路知識的一次全面綜合。在畫原理圖、PCB布線、安裝和調試過程中不可防止地遇到各種問題，這要求保持沉著冷靜，聯系書本理論知識積極地思考，實在解決不了可以請教同學或指導老師。雖然在制作過程中不可防止地遇到很多問題，但是最后還是在老師以及同學的幫助下圓滿解決了這些問題，實現了整個系統設計與最后調試，相關指標到達期望的要求，很好地完成了本次設計任務。在這一個充滿挑戰伴隨挫折，充滿熱情伴隨打擊的過程中，我感觸頗深，它已不僅是一個對我四年學習知識情況和我的應用動手能力的檢驗，而且還是對我的鉆研精神，面對困難的心態，做事的毅力和耐心的考驗。我在這個過程中深刻的感受到了做畢業設計的意義所在，和我一樣真正投入了身心去做的人也一定會有同樣的感觸。本課題的重點、難點是：〔1〕初步接觸溫度傳感器，要對傳感器的原理、結構、應用等各方面從頭開始琢磨；〔2〕考慮從非電量信號到電量信號的電路實現原理以及與單片機的接口；〔3〕熟悉拉RS-232-C串口編程的技術；〔4〕考究調整電路的實現過程以及怎么樣通過單片機來間接的控制。通過做本課題，我了解并掌握了傳感器的根本理論知識，更深入的掌握單片機的開發應用和PC編程控制。為以后從事單片機軟硬件產品的設計開發、PC軟件開發打下了良好的根底，樹立獨立從事產品研發的信心，并在這種能力上得到了比較充分的鍛煉。致謝在本次畢業設計中，我得到了指導老師劉建寧的熱心指導。自始至終關心催促畢業設計進程和進度。幫助解決畢業設計中遇到的許多問題。還不斷向我們傳授分析問題和解決問題的方法，并指出了正確的努力方向，使我在畢設過程中少走很多彎路。同時，他還提供應我們專門的各種設備及場所，在調試過程中能夠有充足的時間。在這里非常感謝趙老師的指導和幫助，并致以誠摯的謝意！同時，身邊的同學給了我許多的幫助。在此，我向身邊關心我的同學致以誠摯的謝意！另外，系里的領導和老師也給了我們必要的指導，我也向系和年級的領導們表示衷心的感謝！最后感謝學院對我這幾年的培養。參考文獻[1]陳光東.單片微型計算機原理與接口技術[M].武漢：華中理工大學出版社，1999.[2]王福瑞.單片微機測控系統設計大壘[M].北京：北京航空航天大學出版社，1999.[3]楊振中.蔡德芳新型集成電路使用指南與典型應用[M].西安：西安電子科技大學出版社，1998.[4]何立民.單片機應用系統設計系統配置與接口技術[M].北京：北京航空航天大學，1990.[5]李曉荃.單片機原理與應用[M].北京:電子工業出版社，2000.[6]劉和平.單片機原理及應用[M].重慶：重慶大學出版社，2002.[7]徐愛鈞.單片機高級語言C51應用程序設計[M].北京：電子工業出版社，2002.[8]謝自美.電子線路設計.實驗.測試(第二版)[M].武漢：華中科技大學出版社，2000.[9]江國強.現代數字邏輯電路[M].北京：電子工業出版社，2002.[10]張勇.PROTEL99SE電路設計技術入門與應用(第一版)[M].北京：電子工業出版社，2002.[11]樊昌信.通信原理(第五版)[M].北京：國防工業出版社,2001.[12]Richardc.Dorf.modernconctrolsysterm[M].BEIJING:SciencePublishingHouse，2002.[13]DonaldA.Neamen.Electroniccircuitanalysisanddesign[M].TsinghuaUniversityPressandSpringerVerlag，2002.附錄一：軟件程序ST_ADBITP2.0RD_ADBITP2.1DISP_1 BITP2.2DISP_2 BITP2.3DISP_3 BITP2.4DISP_4 BITP2.5BUFFDATA30HDISP1DATA31HDISP2DATA32HDISP3DATA33HDISP4DATA34HRES0DATA35HRES1DATA36Horg0000hljmpmainORG000BHRETIorg0100hmain:INIT:MOVSP,#50HMOVCOUNT,#00HCLREAUUUU:CLRP2.2;消隱CLRP2.3CLRP2.4CLR