模拟电路课程设计报告
题目： 温度控制器的设计
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指导教师：
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目 录
第一章 课程设计要求及电路说明......................... 3
1.1课程设计要求与技术指标........................ 3
1.2课程设计电路说明............................................................. 4
第二章 课程设计及结果分析............................. 6
2.1课程设计思想.................................. 6
2.2课程设计问题及解决办法........................ 6
2.3调试结果分析..................................................................... 7
第三章 课程设计方案特点及体会........................ 8
3.1 课程设计方案特点.............................. 8
3.2 课程设计心得体会............................................................ 9
参考文献............................................................................................. 9
附 录................................................................................................... 9
第一章 课程设计要求及电路说明
1.1 课程设计要求与技术指标
温度控制器的设计
设计要求与技术指标：
1、设计要求
（1）设计一个温度控制器电路；
（2）根据性能指标，计算元件参数，选好元件，设计电路并画出电路图；
（3）撰写设计报告。
2、技术指标
温度测量范围0—99℃，精度误差为0.1℃；LED数码管直读显示；温度报警指示灯。
1.2课程设计电路说明
1.2.1系统单元电路组成
温度计电路设计总体设计方框图如图1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。
1.2.2设计电路说明
主控制器：CPU是整个控制部分的核心,由STC89C52芯片连同附加电路构成的单片机最小系统作为数据处理及控制模块.
显示电路：显示电路采用4个共阳LED数码管，用于显示温度计的数值。
报警电路：报警电路由蜂鸣器和三极管组成，当测量温度超过设计的温度时，该电路就会发出报警。
温度传感器：主要由DS18B20芯片组成，用于温度的采集。
时钟振荡：时钟振荡电路由晶振和电容组成，为STC89C52芯片提供稳定的时钟频率。
第二章 课程设计及结果分析
2.1课程设计
2.1.1设计方案论证与比较
显示电路方案
方案一：采用数码管动态显示
使用一个七段LED数码管，采用动态显示的方法来显示各项指标，此方法价格成本低，而且自己也比较熟悉，实验室也常备有此元件。
方案二：采用LCD液晶显示
采用1602 LCD液晶显示，此方案显示内容相对丰富，且布线较为简单。
综合上述原因，采用方案一，使用数码管作为显示电路。
测温电路方案
方案一：采用模拟温度传感器测温
由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。
方案二：采用数字温度传感器
经过查询相关的资料，发现在单片机电路设计中，大多数都是使用传感器，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。
综合考虑，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。
2.1.2设计总体方案
根据上述方案比较，结合题目要可以将系统分为主控模块，显示模块，温度采集模块和报警模块，其框图如下：
2.1.3数字温度计的硬件电路设计
控制电路
CPU是整个控制部分的核心。在考虑经济性和满足需求的前提下，本系统选用宏晶公司生产的8位STC89C52单片机作为整个系统的控制中心。
STC89C52是宏晶公司生产的低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4k bytes的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用宏晶公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚，它集Flash存储器既可在线编辑（ISP）也可用传统方法进行编辑及通用8位微处理器于单片芯片中，功能强大STC89C52单片机可为您提供许多高性价比的应用场合。
本次设计中，由STC89C52芯片连同附加电路构成的单片机最小系统作为数据处理及控制模块，其中，使用P0口作为数码管显示电路数据传输口，P2.4、P2.5、P2.6分别作为数码管的位选接口，P2.0作报警控制接口，P2.2作DS18B20的总线接口。其电路连接图如下：
温度传感器设计
引脚功能说明：
VDD ：可选电源脚，电源电压范围3~5.5V。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。
DQ ：数据输入/输出脚。漏极开路，常态下高电平。
GND ：为电源地
（1）存贮器
DS18B20的存贮器由一个高速暂存（便笺式）RAM和一个非易失性、电可擦除EEPROM组成，后者存贮高温度和低温度触发器TH和TL。暂存存贮器有助于在单线通信时确保数据的完整性。数据首先写入暂存存贮器，在那里它可以被读回。当数据被校验之后，复制暂存存贮器的命令把数据传送到非易失性EEPROM。这一过程确保了更改存贮器时数据的完整性。
高速暂存RAM的结构为9字节的存储器，结构如3.6图所示。前2字节包含测得的温度信息。第3和第4字节是TH和TL的拷贝，是易失的，每次上电复位时刷新。第5字节为配置寄存器，其内容用于确定温度值的数字转换分辨率，DS18B20工作时按此寄存器中的分辨率将温度转换为相应精度的数值。其中，低5位一直为1；TM是测试模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，在DS18B20出厂时，该位被设置为0，用户不要去改动；R1和R0决定温度转换的精度位数，即用来设置分辨率。
DS18B20分辨率
配置寄存器位定义
高速暂存的第6、7、8字节保留未用，表现为全逻辑1。第9字节是前面所有8字节的CRC码，可用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。
高速暂存RAM结构图
当DS18B20接受到温度转换命令后，开始启动转换。转换完成后的温度值就以16位带符号扩张的二进制补码形式存储在暂存RAM的第1、2字节中。
单片机可以通过单线接口读出数据。读数据是，低位在先，高位在后，数据格式以0.0625℃/LSB形式表示。温度值格式如图所示：
低字节
高字节
温度数据值格式
图中，S表示符号位。当S=0时，表示测得的温度值为正值，可以直接将二进制转换为十进制；当S=1时，表示测得的温度值为负值，要先将补码变成原码，再计算十进制值。
（2）DS18B20的测温原理
如图3.8所示，图中低温度系数振荡器的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1；高温度系数振荡器随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入。
DS18B20测温原理图
图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲进行计数，进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55℃所对应的一个基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。
减法计数器1对低温度系数振荡器产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置减到0时，温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置值将重新被装入，并重新开始对低温度系数振荡器产生的脉冲信号进行计数。如此循环，知道减法计数器2计数到0时，停止温度计数器值的累加，此时温度寄存器中的数值就是所测温度值。图中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程的非线形性，直到温度寄存器达到被测温度值。
2.1.4软件设计
系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，温度转换命令子程序，计算温度子程序，显示数据刷新子程序等。
主程序
主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20的测量的当前温度值，温度测量每1s进行一次。这样可以在一秒之内测量一次被测温度，其程序流程见图所示。
主程序流程图 图3-13 读温度流程图
读温度子程序
读出温度子程序的主要功能是读出RAM中的9字节，在读出时需进行CRC校验，校验有错时不进行温度数据的改写。
温度转换命令子程序
温度转换命令子程序主要是发温度转换开始命令，当采用12位分辨率时转换时间约为750ms，在本程序设计中采用1s显示程序延时法等待转换的完成。
计算温度子程序
计算温度子程序将RAM中读取值进行BCD码的转换运算，并进行温度值正负的判定，
Proteus 进行仿真
程序编写完以后，我们先对其进行仿真，初步验证电路图和程序的可行性和正确性。
Protel99 SE软件
Protel99 SE [5]共分5个模块，分别是原理图设计、PCB设计（包含信号完整性分析）、自动布线器、原理图混合信号仿真、PLD设计。
2.2 课程设计问题及解决方法
2.3结果分析
通过Proteus 进行仿真，电路能够符合实验设计的要求。
第三章 课程设计方案特点及体会
3.1课程设计方案特点
3.2心得体会
#include <reg51.h>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char //宏定义
sbit dula=P2^7;
sbit p35=P2^4;
sbit p36=P2^5;
sbit dp=P0^7;
sbit p37=P2^6;
sbit DQ=P2^2; //定义DS18B20总线I/O
sbit LING=P2^0; //定义响铃
signed char m; //温度值全局变量
signed char shangxian=99; //上限报警温度，默认值为99
signed char xiaxian=0; //下限报警温度，默认值为0
uchar code LEDData[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff,0xbf};
/*****延时子程序*****/
void Delay(uint i)
{
while( i-- );
}
/*****初始化DS18B20*****/
void Init_DS18B20(void)
{
unsigned char x=0;
DQ=1;// 给脉冲信号
Delay(8); //稍做延时
DQ=0; //单片机将DS18B20总线拉低
Delay(80); //精确延时，大于480us
DQ=1; //拉高总线
Delay(14);
x=DQ; //稍做延时后，如果x=0则初始化成功，x=1则初始化失败
Delay(20);
}
/*****读一个字节*****/
unsigned char ReadOneChar(void)
{
unsigned char i=0;
unsigned char dat=0;
for (i=8;i>0;i--)
{
DQ=0; // 给脉冲信号
dat>>=1;//右移1位并赋值
DQ=1; // 给脉冲信号
if(DQ)
dat|=0x80;//与0x80位或运算
Delay(4);
}
return(dat);
}
/*****写一个字节*****/
void WriteOneChar(unsigned char dat)
{
unsigned char i=0;
for (i=8; i>0; i--)
{
DQ=0;
DQ=dat&0x01;
Delay(5);
DQ=1;
dat>>=1;
}
}
void Tmpchange(void) //发送温度转换命令
{
Init_DS18B20();
WriteOneChar(0xCC); //跳过读序号列号的操作
WriteOneChar(0x44); //启动温度转换
}
/*****读取温度*****/
unsigned int ReadTemperature(void)
{
unsigned char a=0;
unsigned char b=0;
unsigned int t=0;
float tt=0;
Tmpchange();
Init_DS18B20();
WriteOneChar(0xCC); //跳过读序号列号的操作
WriteOneChar(0xBE); //读取温度寄存器
a=ReadOneChar(); //读低8位
b=ReadOneChar(); //读高8位
t=b;
t<<=8;/左移8位并赋值
t=t|a;
tt=t*0.0625;
t= tt*100+0.5; //放大10倍输出并四舍五入
return(t);
}
/*****显示温度子程序*****/
Disp_Temperature() //显示温度
{
uint a,b,c,e;
e=ReadTemperature(); //获取温度值
a=e/1000; //计算得到十位数字
b=e/100-a*10; //计算得到个位数字
c=(e%100)/10; //计算得到小数点后一位
m=e/100;
if(m>shangxian || m<xiaxian) LING=0; //温度不在范围内报警
else LING=1;
p35=0;p36=0;p37=0;
dula=1;
P0 =LEDData[c]; //显示小数点后一位
dula=0;
P0=0xff;
p35=1;p36=0;p37=0;
Delay(300);
p35=0;p36=0;p37=0;
dula=1;
P0 =LEDData[b]; //显示个位
dp=0;
dula=0;
P0=0xff;
p35=0;p36=1;p37=0;
Delay(300);
p35=0;p36=0;p37=0;
dula=1;
P0 =LEDData[a];
dula=0; //显示十位
P0=0xff;
p35=0;p36=0;p37=1;
Delay(300);
p35=0;p36=0;p37=0; //关闭显示
}
/*****主函数*****/
void main(void)
{
ReadTemperature();
LING=1;
while(1)
{
Disp_Temperature();
}
}
第二篇：模拟电路课程设计报告模版新
课 程 设 计
课程设计名称： 模拟电路课程设计 专 业 班 级 ： 电子信息科学与技术09级1班 学 生 姓 名 ： 李某某 学 号 ： 333333 指 导 教 师 ： 李智慧 王彩红 金广锋 徐晓光 课程设计时间： 2011-6-20～2011-7-01
电子信息科学与技术 专业课程设计任务书
说明：本表由指导教师填写，由教研室主任审核后下达给选题学生，装订在设计（论文）首页
电子信息科学与技术 专业课程设计任务书
说明：本表由指导教师填写，由教研室主任审核后下达给选题学生，装订在设计（论文）首页
填 表 说 明
1．“课题性质”一栏：
A．工程设计；
B．工程技术研究；
C．软件工程（如CAI课题等）；
D．文献型综述；
E．其它。
2．“课题来源”一栏：
A．自然科学基金与部、省、市级以上科研课题；
B．企、事业单位委托课题；
C．校、院（系、部）级基金课题；
D．自拟课题。
1 设计任务及要求（小三黑体）（段前0.5行，段后0.5行，下同）
×××××××××（小4号宋体，1.5倍行距）×××××××××××××××××××××???
在该部分中叙述：设计题目的重要性及意义；对题目中要求的功能进行的简单的叙述分析。
2 设计方案
×××××××××（小4号宋体，1.5倍行距）××××××××××××××××××××???
该部分进行电路原理图设计及芯片的选择或参数的计算
3模块设计与参数计算
×××××××××（小4号宋体，1.5倍行距）××××××××××××××××××××???
该部分进行模块设计，画出模块电路原理图，说明原理及芯片的选择或参数的计算
4 制作与调试
×××××××××（小4号宋体，1.5倍行距）××××××××××××××××××××???
包括：制作与调试方法；制作与调试过程中遇到的问题及解决办法； 5 参考文献
在“课程设计报告”的最后应附上所参考的相关文献，
参考文献格式如下：([1]书籍 [2] 文章例)
[1] 边肇祺.模式识别（第二版）.北京:清华大学出版社，1988，25～35
[2] 李永忠.几种小波变换的图像处理技术.西北民族学院学报（自然科学版），2001.6,22（3），15～18
注意，文章中使用到的图，表必须有名字，有标号。正文中表格与插图的字体一律用5号宋体譬如：
运行结果如图1所示。
图1 ×××××××××(宋体，五号)
心得体会
×××××××××（小4号宋体，1.5倍行距）××××××××××××××××××××???
整体要求：必须独立完成，不能互相抄袭。设计完成后，将所完成的工作交由老师检查。并写出一份详细的设计报告。