数字温度计的设计与制作

　　一、系统原理框图及电路原理图

　　系统原理框图（如上图所示），各组成部分功能：

　　1．单片机最小系统，分别由STC12C2052及复位电容Cl组成的单片机最小系统，作为系统主控制器。

　　采用内部RC振荡(5.6MHz)，不需要外接晶振。关于STC单片机的详细介绍和查阅相关网站。

　　2．温度传感及接口，DS18820为一线制总线接口，硬件连接比较简单，+5v供电之后，可将数据端(DQ)通过R5(1K)上拉电阻直接连到单片机I/O，并且连接到DB9串口接头，如果在测量远端温度时可以通过串口头连接外部DS18820而不使用额外电源（真正两线接法）。

　　3．LED数码管，由4位8段数码管组成，段控端连接到设置为强上拉的单片机Pl口上，位控端连接到P3.3-P3.7口(P3.6CPU未引出)，用来显示当前温度。显示的方式为“××。××”，小数点后取两位。

　　4．程序下载接口，由于计算机串口电平为±15V表示0和1，因此在和本电路连接的时候需要进行电平转换，下图中Al、A2、Rl、R2、R3、R4、Dl组成了一个简易的RS232-TTL的转换电路，Al将计算机串口信号倒相，变成5V信号后送给单片机串口接收端RXD，单片机的TXD信号经过A2将信号倒相后送给DB9标准串口，将其与计算机COM口相连，就完成程序的调试与下载。

　　5．电源接口，由Jl将外面的+5V直流电源接入。

　　二、电路制作

　　电路板采用Prote199软件设计，考虑了方便加工，节约成本的原则，本作品设计成为单面板，所用的元件大多采用贴片元件，占用电路板面积较小，同时使用15MIL宽度的导线可以防止热转印时断线的发生，易于电路板的制作，印制板图和元器件实物照片如上图所示（左侧为Prote199中的拷图由于PCB图在Ptotel99被设置为底层，因此两张图在视觉上存在镜相关系）。

　　将电路板图用激光打印机打印在转印纸上，通过高温轧制的方法就可以转印在附铜板上了，通过三氯化铁的浸泡就可以做出真正可用的电路板了，打孔后就可以焊接硬件电路了，在本作品中，元件清单见下表，下图为焊接后的实物照片。

　　三、软件设计

　　在本例中我们采用了C语言编写，选用KeiluVision2作为开发环境。在本例的程序设计包括以下几个部分：程序初始化部分、定时中断LED显示部分、读18820数据部分、和数据计算部分，其中难点在于定时中断led显示部分和DS18820的驱动部分。

　　软件流程下图所示：

　　在这几段例程中，延时时间要求比较苛刻，这也是l线制器件的工作基准。

　　四、软硬件调试

　　我们提供有在Keil uVision2开发环境下的整个工程程序，包括完整的C代码（含注释）及相关的支持文件。打开Keil uVision2开发环境，按照上图打开本文提供的“temp.Uv2”工程，进入编程界面。

　　每次更改程序后，点击下图所示按钮就可以编译了，如果状态栏中没有错误提示，就可以在工程目录下找到一个temp.hex的目标文件，我们就可以通过STC单片机提供的编程软件下载到设计中看运行效果了。

　　生成了目标代码，我们就可以通过STC-ISP软件进行下载工作，在网络上搜索并安装STC-ISP，在第一次使用这个软件的时候需要设置一下CPU类型，通讯端口（一般都是coml），由于使用简易电平转换电路，波特率可以设置低一些，将交叉的双母头串口线把系统与计算机的COM口连接，使用“openfile”打开目标文档后，就可以使用Dowdload按钮进行编程操作了（在点击这个按钮后再给目标板加电源），如下图所示。

　　五、注意事项及故障排查

　　在设计中，应当注意以下方面的问题、难点：

　　1．LED段控连线方面为了方便电路板布线，没有使用常用的顺序的连接方式，不过使用中仅对段控码有影响。

　　2．在简易电平转换电路中，为了器件的容易购买，使用9013代替图中的防反向击穿二极管。

　　3．在购买元件时，LED-定要选择共阴极数码管，并且电源电压一定要在5～5.5V之间（可以使用计算机USB通讯口的5V电源）。

　　4．焊接过程中，温度不宜过高，如果某一个管脚焊接时间长于20s，为了防止焊盘脱落，请稍事休息再继续。

　　5．如果购买转印纸不方便，可以用及时贴下边一层代替，没有转印机的情况下也可以用电熨斗（温度控制在120℃左右），效果不好可以多做两次。

　　6．在焊接贴片元件时，先在一个管脚上镀锡，然后安装元件，焊接这一端，最后在焊接另一端，这样有利于提高成功率。

　　7．在C语言里面，如果精确延时不容易做到，可以实验一段程序确定延时时间长度。

　　8．在读18820的时候，由于这样的元件时序操作要求严格，如果这个时刻定时中断来到，将会影响18820的正常工作，所以在读18820的时候，需要暂时关闭中断，直到得到温度数据后再打开中断，继续显示，但是由于单片机操作的速度很高，在肉眼观察方面没有什么影响。

　　可能会出现在故障及解决方案、方法：

　　1．注意计算机的串行口的编号，如果不能确定，请到控制面板中“系统”-“硬件”-“设备管理其中察看”，如果使用没有串口的笔记本，可以购买一条usb转换成串口的连线使用。

　　2．如果确认串口连接正常，多次编程连接不上的问题，说明购买的9013三级管放大倍数不够，请在Txd和电源直接连接一个lOk电阻。