基于单片机的电子密码锁的设计(2)

中北大学信息商务学院课程设计说明书学生姓名：齐扬学号：10050644X36学生姓名：赵亮学号：10050644X38学生姓名：高飞学号：10050644X40学院：信息商务学院专业：电子信息工程题目:专业综合实践之单片机部分：基于单片机的电子密码锁的设计指导教师：职称:教授2014年1月10日王浩全中北大学信息商务学院课程设计任务书2013/2014学年第1学期学院：信息与通信工程学院专业：电子信息工程学生姓名：齐扬学号：10050644X36学生姓名：赵亮学号：10050644X38学生姓名：高飞学号：10050644X40课程设计题目：专业综合实践之单片机信息处理部分：基于单片机的温度显示电路的设计起迄日期：2013年12月30日～2014年1月10日课程设计地点：5院楼201，510实验室指导教师：王浩全系主任：王浩全下达任务书日期:2013年12月30日课程设计任务书1．设计目的：本课程设计主要针对电子信息工程专业课程体系设置的要求，安排的一种综合性的课程设计。一方面为了培养学生在查阅资料、复习、学习知识的基础上，进行包括机、电系统的设计、计算、仿真、编程、调试等多个环节的综合能力培养；另一方面，也是对学生进行毕业设计前的一次大型练兵，进一步培养学生独立地分析、解决实际问题的实际能力。另外还培养学生用专业的、简洁的文字,清晰的图表来表达自己设计思想的能力。2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：单片机选用89C51检测范围-55---+125度-10---+85度范围内精度为0.5度三位显示3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：（1）提供核心器件的工作原理与应用介绍；（2）提供用Protel设计的电路原理图，印刷板电路图；（3）提供用Multisim、MaxPlus、Proteus、Medwin、KeilC等软件对电路的仿真、编程与分析；（4）提供符合规定要求的课程设计说明书；（5）提供参考文献不少于15篇，且必须是相关的参考文献；课程设计任务书4．主要参考文献：要求按国标GB7714—87《文后参考文献著录规则》书写，例：1傅承义，陈运泰，祁贵中.地球物理学基础.北京：科学出版社，1985（5篇以上）5．设计成果形式及要求：（1）电路原理图、程序、仿真结果、PCB图；（2）课程设计说明书；6．工作计划及进度：2013年12月30日~2014年1月1日：查阅资料；2014年:1月2日~1月7日：方案设计、实验验证；1月8日~1月9日：完成课程设计说明书；1月10日：答辩。系主任审查意见：签字：年月日设计说明书应包括以下主要内容：（1）封面：课程设计题目、班级、姓名、指导教师、时间（2）设计任务书（3）目录（4）设计方案简介（5）设计条件及主要参数表（6）设计主要参数计算（7）设计结果（8）设计评述,设计者对本设计的评述及通过设计的收获体会（9）参考文献目录1前言............................................................12设计任务及要求..................................................12.1设计任务.....................................................13设计方案及器材选用分析.........................................23.1设计总体方案.................................................23.1.1方案的总体设计框图.....................................33.2器材选用分析.................................................33.2.1DS18B20温度传感器........................................33.2.2温度传感器原理图及PCB图.................................93.2.3温度传感器仿真程序......................................113.3软件流程图..................................................153.3.1主程序..................................................153.3.2读温子程序..............................................163.3.3温度转换子程序..........................................163.3.4计算温度子程序..........................................174硬件电路的设计.................................................174.1Protues软件介绍.............................................174.1.1Protues软件.............................................174.1.2主控制电路AT89C51原理图................................184.2Protues进行仿真............................................194.2.1Protues仿真图..........................................194.2.2DS18B20显示程序.......................................214.2.3PCB图及3D图...........................................295总结...........................................................316参考文献.......................................................311前言本次课程设计，就是用单片机实现温度控制，传统的温度检测大多以热敏电阻为温度传感器，但热敏电阻的可靠性差，测量温度准确率低，而且必须经过专门的接口电路转换成数字信号才能由单片机进行处理。本次采用DS18B20数字温度传感器来实现基于51单片机的数字温度计的设计。传统的温度计有反应速度慢、读数麻烦、测量精度不高、误差大等缺点而下面利用集成温度传感器AD590设计并制作了一款基于AT89C51的4位数码管显示的数字温度计，其电路简单，软硬件结构模块化，易于实现。该数字温度计利用AD590集成温度传感器及其接口电路完成温度的测量并转换成模拟电压信号，经由模数转换器ADC0804转换成单片机能够处理的数字信号，然后送到单片机AT89C51中进行处理变换，最后将温度值显示在D4、D3、D2、D1共4位七段码LED显示器上。系统以AT89C51单片机为控制核心，加上AD590测温电路、ADC模数转换电路、4位温度数据显示电路以及外围电源、时钟电路等组成。2设计任务及要求2.1设计任务本次采用DS18B20数字温度传感器来实现基于51单片机的数字温度计的设计。该数字温度计利用AD590集成温度传感器及其接口电路完成温度的测量并转换成模拟电压信号，经由模数转换器ADC0804转换成单片机能够处理的数字信号，然后送到单片机AT89C51中进行处理变换，最后将温度值显示在D4、D3、D2、D1共4位七段码LED显示器上。系统以AT89C51单片机为控制核心，加上2AD590测温电路、ADC模数转换电路、4位温度数据显示电路以及外围电源、时钟电路等组成。3课程设计方案及器材选用分析3.1设计总体方案本数字温度计设计采用智能温度传感器DS18B20作为检测元件，测温范围为-55°C至+125°C，最大分辨率可达0.0625°C。DS18B20可以直接读出被测量的温度值，而采用三线制与单片机相连，减少了外部的硬件电路，具有低成本和易使用的特点。按照系统设计功能的要求，确定系统由三个模块组成：主控制器STC89C51，温度传感器DS18B20，驱动显示电路。总体电路框图如下：3.1.1总体方案的设计框图温度计电路设计总体设计方框图如图3.2所示，控制器采用单片机AT89S51，温度传感器采用DS18B20，用3位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。DS18B20采用3脚PR-35封装或8脚SOIC封装。3主控制器：单片机AT89S51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。显示电路：显示电路采用3位共阳LED数码管，从P3口RXD,TXD串口输出段码。3.2器材选用分析3.2.1DS18B20温度传感器1.DS18B20的特点本设计的测温系统采用芯片DS18B20，DS18B20是DALLAS公司的最新单线数字温度传感器，它的体积更小，适用电压更宽，更经济。实现方法简介DS18B20采用外接电源方式工作，一线测温一线与STC89C51连接，测出的数据放在寄存器中，将数据经过BCD码转换后送到LED显示。DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM,温度传感器,非挥发的温度报警触发器TH和TL,高速暂存器。64位光刻ROM是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列号。不同的器件地址序列号不同。464位ROM的结构开始8位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后8位是前面56位的CRC检验码，这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。温度报警触发器ＴＨ和ＴＬ，可通过软件写入户报警上下限。DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EERAM。高速暂存RAM的结构为８字节的存储器，结构如图2-3-2所示。头2个字节包含测得的温度信息，第3和第4字节TH和TL的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第5个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。该字节各位的定义如下图所示。低5位一直为1，TM是工作模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，DS18B20出厂时该位被设置为0，用户要去改动，R1和Ｒ0决定温度转换的精度位数，来设置分辨率。TMR11R01111....图3.5DS18B20的字节定义DS18B20高速暂存器共9个存存单元，如表所示：表3-1DS18B20的引脚分布图以12位转化为例说明温度高低字节存放形式及计算：12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个高低两个8位的RAM中，二进制中的前面5位是符号位。如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625序号寄存器名称作用序号寄存器名称0温度低字节以16位补码形式存放4、5保留字节1、21温度高字节6计数器余值2TH/用户字节1存放温度上限7计数器/℃3HL/用户字节2存放温度下限8CRC5即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625才能得到实际温度。表3-2DS18B20的字节存放表由下图可以看到，Dsl8820的内部存储器是由8个单元组成，其中第0、1个存放测量温度值，第2、3分别存放报警温度的上下限值，第4单元为配置单元，5、6、7单元在DSl8820这里没有被用到。对于第4个寄存器，用户可以设置温度转换精度，系统默认12bit转换