綜合設(shè)計(jì)報(bào)告-張斌0127

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1、綜合設(shè)計(jì)（論文）設(shè)計(jì)（論文）題目：溫度測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)院名稱：電子與信息工程學(xué)院專業(yè)：電子科學(xué)與技術(shù)班級(jí)：電科111姓名：張斌學(xué)號(hào)11401090127指導(dǎo)教師：胡勁松職稱教授定稿日期：2014年1月5日14前言本次設(shè)計(jì)是基于DS18B20溫度傳感器的溫度測控的軟硬件設(shè)計(jì)。本測溫系統(tǒng)分為溫度測量和加熱輸出兩個(gè)系統(tǒng)。MCU采用ATMEGA48P單片機(jī)，這是考慮到AVR系列單片機(jī)是目前國內(nèi)主流的教學(xué)使用MCU，而且用AVR系列單片機(jī)控制采集與傳輸也完全可以滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。顯示用LCD1602液晶顯示屏，實(shí)

2、時(shí)顯示測量溫度，加熱輸出采用PWM控制，用發(fā)光二極管來模擬，能設(shè)置目標(biāo)溫度，能設(shè)置報(bào)警溫度閾值，超過了進(jìn)行報(bào)警，報(bào)警采用液晶屏幕顯示。經(jīng)測試，這套系統(tǒng)具有運(yùn)行可靠、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、精度高等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞:ATMEGA48P單片機(jī)、DS18B20溫度傳感器、LCD160214目錄1、綜合設(shè)計(jì)任務(wù)書2、方案分析與設(shè)計(jì)3、硬件設(shè)計(jì)4、軟件設(shè)計(jì)5、軟件仿真6、作品聯(lián)調(diào)7、總結(jié)與體會(huì)8、參考文獻(xiàn)9、附件（含程序清單）141、綜合設(shè)計(jì)任務(wù)書一、總體要求1．對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行分析、寫出系統(tǒng)分析報(bào)告。2．在Proteus平臺(tái)給出

3、仿真效果；3．給出硬件設(shè)計(jì)書。4．給出軟件設(shè)計(jì)書。5．硬件電路的搭建與調(diào)試。6．軟件的編制與調(diào)試。7．系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。8．提交綜合設(shè)計(jì)報(bào)告。二、綜合設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求題目：溫度測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求：用單片機(jī)開發(fā)一個(gè)溫度測量控制系統(tǒng)，顯示用16*2的液晶，實(shí)時(shí)顯示測量溫度，加熱輸出采用PWM控制，用發(fā)光二極管來模擬，能設(shè)置目標(biāo)溫度，能設(shè)置報(bào)警溫度閾值，超過了進(jìn)行報(bào)警，報(bào)警采用液晶屏幕顯示。時(shí)間：3周。提交：1.原理圖和PCB板圖；2.仿真文件和程序；3.能演示的作品；4.綜合設(shè)計(jì)報(bào)告。三、綜合設(shè)計(jì)報(bào)告格式1．

4、對(duì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行分析、寫出設(shè)計(jì)書；2．給出完整的硬件原理圖，PCB板圖；3．給出軟件結(jié)構(gòu)圖；4．提交應(yīng)用程序的源程序清單；5．心得體會(huì)。四、綜合設(shè)計(jì)評(píng)分1.仿真演示評(píng)分（20）；142.作品評(píng)分（30）；3.設(shè)計(jì)報(bào)告評(píng)分（50分）；2、方案分析與設(shè)計(jì)本系統(tǒng)分溫度測量和加熱輸出。主要由溫度采集模塊、加熱輸出模塊、LCD顯示模塊、控制系統(tǒng)模塊組成。2.1溫度采集的論證與選擇方案一:采用DS18b20芯片。該芯片精度高,操作簡單。方案二:采用NTC熱敏電阻。熱敏電阻有電阻值隨溫度升高而升高的正溫度系數(shù)簡稱PT

5、C。熱敏電阻和電阻值隨溫度升高而降低的負(fù)溫度系數(shù)簡稱NTC。運(yùn)用熱敏電阻的特性，結(jié)合A/D轉(zhuǎn)換電路送至MCU處理，就可以換算到環(huán)境的溫度。綜上所述，選擇方案一。1.2控制系統(tǒng)的論證與選擇本設(shè)計(jì)MCU采用ATMEGA48P，這是考慮到AVR系列單片機(jī)是目前國內(nèi)主流的教學(xué)使用MCU，而且該系統(tǒng)對(duì)MCU的單片機(jī)要求不高，用AVR系列單片機(jī)控制采集與傳輸也完全可以滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。3、硬件設(shè)計(jì)3.1硬件方框圖圖1硬件方框圖143.2MCU模塊MCU模塊是本設(shè)計(jì)的核心模塊，ATmega48是基于增強(qiáng)的AVRRI

6、SC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器。ATmega48的AVR內(nèi)核具有豐富的指令集和32個(gè)通用工作寄存器。所有的寄存器都直接與算邏單元(ALU)相連接，使得一條指令可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)同時(shí)訪問兩個(gè)獨(dú)立的寄存器。這種結(jié)構(gòu)大大提高了代碼效率，并且具有比普通的CISC微控制器最高至10倍的數(shù)據(jù)吞吐率。3.3LCD液晶顯示模塊本模塊主要用于與MCU模塊接口，提供中文或圖形的液晶顯示，在該系統(tǒng)中LCD1602實(shí)時(shí)顯示測量溫度，報(bào)警也采用液晶屏幕顯示。4、軟件設(shè)計(jì)4.1算法設(shè)計(jì)利用ATmega48的ADC端口將經(jīng)

7、過與參考量比較處理后的模擬量轉(zhuǎn)換成以二進(jìn)制數(shù)值表示的離散信號(hào)，用以表示溫度的大小。5、軟件仿真將所編寫的程序（見附錄）通過軟件編譯，出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)先在運(yùn)行停頓臨近處尋找錯(cuò)誤，若查找不出，再一步步運(yùn)行查找，改正錯(cuò)誤并重新編譯，編譯成功后下載到實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行進(jìn)一步測試。在整個(gè)設(shè)計(jì)模塊中，調(diào)試是重要的步驟，也是考驗(yàn)人耐心的一步，只有耐心的將調(diào)試所得結(jié)果進(jìn)行思考分析，然后修改程序中某些小細(xì)節(jié)，重復(fù)這些細(xì)小但又重要的步驟才能將溫度測控儀更精確。144、作品聯(lián)調(diào)6.1硬件測試與調(diào)整經(jīng)過測試146.3整體指標(biāo)測試4、總結(jié)與

8、體會(huì)7.1設(shè)計(jì)任務(wù)完成情況通過老師的理論指導(dǎo)，我們對(duì)各個(gè)模板有了一定的了解認(rèn)知。經(jīng)過小組間的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)，在老師的幫助下，在比較短的時(shí)間內(nèi)第一個(gè)完成作品，較為精確的完成了簡易頻率計(jì)，誤差控制在0.1%以內(nèi)，完成所有的基礎(chǔ)部分和發(fā)揮部分的要求，性能達(dá)到并超過了設(shè)計(jì)要求。7.2問題及改進(jìn)初步調(diào)試顯示屏太亮，結(jié)果誤差較大，通過修改定時(shí)器的定時(shí)參數(shù)，使得誤差最后調(diào)整為0.1%，更為精確的達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)。7.3心得體會(huì)通過本次實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)了解了溫度傳感器的應(yīng)用，我學(xué)到