2022年基于单片机的电子密码锁的设计_课程设计任务书.docx
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1、精品学习资源中北高校信息商务学院课 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:电子信息工程职称王: 浩教全授题 目:专业综合实践之单片机部分: 基于单片机地电子密码锁地设计指导老师:2021 年 1 月 10 日中北高校信息商务学院课程设计任务书2021/2021学年第 1 学期欢迎下载精品学习资源学院: 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: 100
2、50644X38 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: 基于单片机地温度显示电路地设计起 迄 日 期: 2021 年 12 月 30 日 2021 年 1 月 10 日课程设计地点:5 院楼201,510 试验室指 导 教 师:王浩全系 主 任:王浩全下达任务书日期 : 2021 年 12 月 30 日1设计目地:本课程设计主要针对电子信息工程专业课程体系设置地要求,支配地一种综合性地课程设计.一方面为了培育同学在查阅资料、复习、学习学问地基础上,进行包括机、电系统地设计、运算、仿真、编程、调试等多个环节地综合才能培育;另一方面,
3、也是对学生进行毕业设计前地一次大型练兵,进一步培育同学独立地分析、解决实际问题地实际才能.另外仍培育同学用专业地、简洁地文字,清楚地图表来表达自己设计思想地才能.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检测范畴 -55-+125 度-10-+85 度范畴内精度为 0.5 度三位显示课 程 设 计 任 务 书欢迎下载精品学习资源3. 设计工作任务及工作量地要求包括课程设计运算说明书论文、图纸、实物样品等:(1) 供应核心器件地工作原理与应用介绍;(2) 供应用 Protel设计地电路原理图,印刷板电路图;(3) 供应用 Multisim 、MaxPlu
4、s、Proteus、Medwin 、KeilC 等软件对电路地仿真、编程与分析;(4) 供应符合规定要求地课程设计说明书;(5) 供应参考文献不少于15 篇,且必需是相关地参考文献;课 程 设 计 任 务 书4. 主要参考文献:要求按国标 GB 771487文后参考文献著录规章书写,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. 工作方案及进度:欢迎下载精品学习资源2021 年 12 月 30 日 2021年 1 月 1 日:查阅资料;2021
5、 年:1 月 2 日 1 月 7 日:方案设计、试验验证;1 月 8 日 1 月 9 日:完成课程设计说明书;1 月 10 日:答辩 .系主任审查看法: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、指导老师、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) 设计主要参数运算(7) 设计结果(8) 设计评述 , 设计者对本设计地评述及通过设计地收成体会(9) )参考文献欢迎下载精品学习资源目录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 方案地总体设计框
6、图33.2 器材选用分析33.2.1 DS18B20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 运算温度子程序174 硬件电路地设计174.1 Protues软件介绍174.1.1 Protues软件174.1.2 主掌握电路 AT89C51 原理图184.2 Protues进行仿真194.2.1 Protues仿真图19欢迎下载精品学习资源4.2.2 DS18B20显示程序214.2.3 PCB图及 3D 图295 总结316 参考文献
7、31欢迎下载精品学习资源前言本次课程设计,就是用单片机实现温度掌握,传统地温度检测大多以热敏 电阻为温度传感器,但热敏电阻地牢靠性差,测量温度精确率低,而且必需经 过特地地接口电路转换成数字信号才能由单片机进行处理.本次采纳 DS18B20 数字温度传感器来实现基于 51 单片机地数字温度计地设计 .传统地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地 4 位数码管显示地数字温度计,其电路简洁,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地测量并转换成模拟电压信号,
8、经由模数转换器ADC0804转换成单片机能够处理地数字信号,然后送到单片机AT89C51中进行处理变换,最终将温度值显示在D4、D3、D2、D1共 4 位七段码 LED显示器上 . 系统以 AT89C51单片机为掌握核心, 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 设计任务本次采纳 DS18B20 数字温度传感器来实现基于 51 单片机地数字温度计地设计.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地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地数字信号,
9、然后送到单片机 AT89C51 中进行处理变换,最终将温度值显示在D4、D3、D2、D1 共 4 位七段码 LED 显示器上 .系统以 AT89C51 单片机为掌握核心,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 .欢迎下载精品学习资源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纳智能温度传感器 DS18B20 作为检测元件,测温范畴为-55 C 至+125C,最大辨论率可达 0.0625 C.DS18B20 可以直接读出被测量地温度值,而采纳三线制与单片机相连,削减了外部地硬件电路,具有低成本和易使用地特点
10、 .依据 系 统设 计功 能地 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 总体方案地设计框图温度计电路设 计总体设 计方框图如图 3.2 所示, 掌握器采纳单片 机AT89S51,温度传感器采纳 DS18B20,用 3 位 LED 数码管以串口传送数据实现温度显示 .DS18B20 采纳 3 脚 PR-35 封装或 8 脚 SOIC 封装.欢迎下载精品学习资源主掌握器: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意电路系统地设计需要,很适合便携手持
11、式产品地设计使用 系统可用二节电池供电 .显示电路:显示电路采纳 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 地特点本设计地测温系统采纳芯片 DS18B20,DS18B20 是 DALLAS 公司地最新单线数字温度传感器,它地体积更小,适用电压更宽,更经济.实现方法简介DS18B20 采纳外接电源方式工作,一线测温一线与STC89C51 连接,测出地数据放在寄存器中,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
12、 ,非挥发地温度报警触发器 TH 和 TL, 高速暂存器 .64 位光刻 ROM 是出厂前被光刻好地,它可以看作是该 DS18B20 地地址序列号 .不同地器件地址序列号不同 .欢迎下载精品学习资源64 位 ROM 地结构开头 8 位是产品类型地编号,接着是每个器件地惟一地序号,共有 48 位,最终 8 位是前面 56 位地 CRC 检验码,这也是多个DS18B20 可以采纳一线进行通信地缘由 .温度报警触发器和,可通过软件写入户报警上下限 .DS18B20 温度传感器地内部储备器仍包括一个高速暂存RAM 和一个非易失性地可电擦除地 EERAM. 高速暂存 RAM 地结构为字节地储备器,结构如
13、图 2-3-2 所示.头 2 个字节包含测得地温度信息,第3 和第 4 字节 TH 和 TL 地拷贝,是易失地,每次上电复位时被刷新.第 5 个字节,为配置寄存器,它地内容用于确定温度值地数字转换辨论率 .DS18B20 工作时寄存器中地辨论率转换为相应精度地温度数值 .该字节各位地定义如下图所示 .低 5 位始终为 1,TM 是工作模式位,用于设置 DS18B20 在工作模式仍是在测试模式, DS18B20 出厂时该位被设置为 0,用户要去改动, R1 和 0 打算温度转换地精度位数,来设置辨论率.TM R1 R011111.图 3.5 DS18B20地字节定义DS18B20 高速暂存器共
14、9 个存存单元,如表所示:表 3-1 DS18B20 地引脚分布图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4、5保留字节 1、21温度高字节放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8CRC以 12 位转化为例说明温度高低字节存放形式及运算:12 位转化后得到地 12 位数据,储备在 18B20 地两个高低两个 8 位地 RAM 中,二进制中地前面欢迎下载精品学习资源5 位是符号位 .假如测得地温度大于 0,这 5 位为 0,只要将测到地数值乘于0.0625 即可得到实际温度;假如温度小于0,这 5 位为 1,测到地数值
15、需要取反加 1 再乘于 0.0625 才能得到实际温度 .由下图可以看到, Dsl8820地内部储备器是由 8个单元组成,其中第 0、1个存放测量温度值,第 2、3分别存放报警温度地上下限值,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转换精度,相当于十进制地 0 0625,其转换时间大约为750磷.详细见表 2-4-1.图 3.6 内部储备器结构图表 3-3 温度精度配置R1R0转换精度( 16 进制)转换精度(十进制)转换时间00019bit10bit0.50.2593.75ms187.5ms表
16、 3-2 DS18B20 地字节存放表高 8 位SSSSS262524低 8 位232221202-12-22-32-4欢迎下载精品学习资源1011bit0.125375ms1112bit0.0625750ms由可见, DS18B20 温度转换地时间比较长,而且辨论率越高,所需要地温度数据转换时间越长 .因此,在实际应用中要将辨论率和转换时间权衡考虑.高速暂存 RAM 地第 6、7、8 字节保留未用,表现为全规律1.第 9 字节读出前面全部 8 字节地 CRC 码,可用来检验数据,从而保证通信数据地正确性.当 DS18B20 接收到温度转换命令后,开头启动转换.转换完成后地温度值就以 16 位
17、带符号扩展地二进制补码形式储备在高速暂存储备器地第1、2 字节. 单片机可以通过单线接口读出该数据,读数据时低位在先,高位在后,数据格式以 0.0625 LSB 形式表示 .当符号位 S 0 时,表示测得地温度值为正值,可以直接将二进制位转换为十进制;当符号位 S1 时,表示测得地温度值为负值,要先将补码变成原码, 再运算十进制数值 .表 2-4-2 是一部分温度值对应地二进制温度数据 .表 3-4 温度精度配置温度/二进制表示十六进制表示+1250000 01111101 000007D0H+850000 01010101 00000550H+25.06250000 00011001 000
18、00191H+10.1250000 00001010 000100A2H+0.50000 00000000 00100008H00000 00000000 10000000H-0.51111 11111111 0000FFF8H-10.1251111 11110101 1110FF5EH-25.06251111 11100110 1111FE6FH-551111 11001001 0000FC90H欢迎下载精品学习资源DS18B20 完成温度转换后,就把测得地温度值与RAM 中地 TH、TL 字节内容作比较 .如 TTH 或 TTL,就将该器件内地报警标志位置位,并对主机发出地报警搜寻命令作出
19、响应 .因此,可用多只 DS18B20 同时测量温度并进行报警搜寻 .在 64 位 ROM 地最高有效字节中储备有循环冗余检验码(CRC) .主机ROM 地前 56 位来运算 CRC 值,并和存入 DS18B20 地 CRC 值作比较,以判定主机收到地 ROM 数据是否正确 .DS18B20 地测温原理是这这样地 ,器件中低温度系数晶振地振荡频率受温度地影响很小,用于产生固定频率地脉冲信号送给减法计数器1;高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显转变,所产生地信号作为减法计数器2 地脉冲输入.器件中仍有一个计数门,当计数门打开时,DS18B20 就对低温度系数振荡器产生地时钟脉冲进行计数进而完成
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