教函0911范例：综合实训项目技术报告电子测温计的制作.docx

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1、教函0911范例：综合实训项目技术报告电子测温计的制作本文介绍了以SPI总线器件TMPI22为测温核心，用单片机AT89S6. 1. 1 供电系统186. 1.2 基于TMPI22的测温单元196. 1. 3操纵单元电路206. 1.4显示单元电路216. 2 PCB 设计226. 3程序调试236. 3. 1主程序及显示中断程序流程图236. 3. 2 部分程序清单246. 4系统调试与分析25结论27致谢28参考文献29附录130附录231前言本实训项目通过电子测温计系统总体方案设计、选择具有ISP 下载方式的AT89S51、绘制电子测温计电路原理图、绘制电子测温 计印制电路板图、制作电子

2、测温计印制电路板图、安装、焊接电 子测温计印制电路板、绘制流程图、上机调试电子测温计程序等 环节设计并制作一个电子测温仪，使之能够测量TOC125C的 温度，同时用数码管显示出来。本报告正是以实训项目为载体， 对实训项目中用到的软硬件要紧技术、要紧芯片特性进行阐述。第一章 DXP软件介绍1. 1 DXP的进展历史随着计算机业的进展，从80年代中期计算机应用进入各个领 域。在这种背景下,87、88年由美国ACCELTeChnoIogieS InC推 出了第一个应用于电子线路设计软件包一一TANGO,这个软件包开 创了电子设计自动化（EDA）的先河。随着电子业的飞速进展，TANGO 显示出其不习惯

3、时代进展需要的弱点，Protel Technology公司以 其强大的研发能力推出了 Protel For Dos作为TANGO的升级版本， 从此PrOtel这个名字在业内日益响亮。八十年代末，Protel 相继推出了 Protel For Windows 1.0、 Protel FOrWindoWSL 5等版本。这些版本的可视化功能给用户设 计电子线路带来了很大的方便，设计者再也不用记一些繁琐的命 令。九十年代中，Win95开始出现，Protel也紧跟潮流，推出了 基于Win95的3. X版本。98年，Prote公司推出了给人全新感受的Proel98。PrOteI98 以其出众的自动布线能力

4、获得了业内人士的一直好评。99年，Protel公司又推出了最新一代的电子线路设计系统 Protel99,在ProteI99中加入了许多全新的特色。Altium公司作为EDA领域里的一个领先公司，在原先Protel 99SE的基础上，应用最先进的软件设计方法，率先推出了一款基 于Windows2000与Windows XP操作系统的EDA设计软件Protel DXP0 Protel DXP是第一个将所有设计工具集于一身的板级设计系 统，电子设计者从最初的项目模块规划到最终形成生产数据都能 够按照自己的设计方式实现。1. 2 DXP 2004 的特点Protel DXP2004是Altium公司于

5、2004年推出的最新版本的 电路设计软件，该软件能实现从概念设计，顶层设计直到输出生 产数据与这之间的所有分析验证与设计数据的管理。Protel DXP 2004已不是单纯的PCB （印制电路板）设计工具， 而是由多个模块构成的系统工具，分别是SCH （原理图）设计、SCH （原理图）仿真、PCB （印制电路板）设计、Auto Router （自动 布线器）与FPGA设计等，覆盖了以PCB为核心的整个物理设计。该软件将项目管理方式、原理图与PCB图的双向同步技术、多通 道设计、拓朴自动布线与电路仿真等技术结合在一起，为电路设 计提供了强大的支持。第二章 PCB制作2. 1 PCB的进展简史印制

6、电路基本概念在本世纪初已有人在专利中提出过，1947 年美国航空局与美国标准局发起了印制电路首次技术讨论会，当 时列出了 26种不一致的印制电路制造方法。并归纳为六类:涂料 法、喷涂法、化学沉积法、真空蒸发法、模压法与粉压法.当时这 些方法都未能实现大规模工业化生产，直到五十年代初期，由于 铜箔与层压板的粘合问题得到解决,覆铜层压板性能稳固可靠,并 实现了大规模工业化生产，铜箔蚀刻法，成为印制板制造技术的 主流，一直进展至今。六十年代，孔金属化双面印制与多层印制 板实现了大规模生产,七十年代收于大规模集成电路与电子计算 机与迅速进展,八十年代表面安装技术与九十年代多芯片组装技 术的迅速进展推动

7、了印制板生产技术的继续进步,一批新材料、新 设备、新测试仪器相继涌现.印制电路生产动手术进一步向高密度, 细导线，多层,高可靠性、低成本与自动化连续生产的方向进展.我国从五十年代中期开始了单面印制板的研制，首先应用于 半导体收音机中。六十年代中自力更生地开发了我国的覆箔板基 材,使铜箔蚀刻法成为我国PCB生产的主导工艺，六十年代已能大 批量地生产单面板,小批量生产双面金属化孔印制，并在少数几 个单位开始研制多层板。七十年代在国内推广了图形电镀蚀刻法 工艺,但由于受到各类干扰,ER制电路专用材料与专用设备没有及 时跟上,整个生产技术水平落后于国外先进水平。到了八十年代， 由于改革开放政策,不仅引

8、进了大量具有国外八十年代先进水平 的单面、双面、多层印制板生产线,而且通过十多年消化、汲取， 较快地提高了我国印制电路生产技术水平.1990年以来香港、台湾地区及日本等外国PCB厂商纷纷来到 我国合资或者独资设厂，使我国PCB生产产量猛增，进展很快。2.2 PCB的应用标准的PCB上头没有零件，也常被称之“印刷线路板Printed Wiring Board （PWB） ” 。2.3 PCB的制造原理挠性银浆印制线路板使用丝网漏印方法得到图形。刚性板所 用的基材是由纸基（常用于单面）或者玻璃布基（常用于双面及 多层)，预浸酚醛或者环氧树脂，表层一面或者两面粘上覆铜簿再 层压固化而成，我们就称它为

9、刚性印制线路板。单面有印制线路 图形称单面印制线路板，双面有印制线路图形，再通过孔的金属 化进行双面互连形成的印制线路板，称其为双面板。假如用一块 双面作内层、二块单面作外层或者二块双面作内层、二块单面作 外层的印制线路板，通过定位系统及绝缘粘结材料交替在一起且 导电图形按设计要求进行互连的印制线路板就成为四层、六层印 制电路板了，也称之多层印制线路板。2.4 PCB的生产过程PCB的生产过程较为复杂，它涉及的工艺范围较广，从简单的 机械加工到复杂的机械加工，有普通的化学反应还有光化学电化 学热化学等工艺，计算机辅助设计CAM等多方面的知识。由于其 生产过程是一种非连续的流水线形式，任何一个环

10、节出问题都会 造成全线停产或者大量报废的后果，印刷线路板假如报废是无法 回收再利用的。板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材 质所制作成.在表面能够看到的细小线路材料是铜箔，原本铜箔 是覆盖在整个板子上的，而在制造过程中部份被蚀刻处理掉，留 下来的部份就变成网状的细小线路了.这些线路被称作导线(conductor pattern)或者称布线，并用来提供PCB上零件的电 路连接.为了将零件固定在PCB上面，我们将它们的接脚直接焊在布 线上.在最基本的PCB (单面板)上，零件都集中在其中一面，导 线则都集中在另一面，PCB的正反面分别被称之零件面(ComPonent Side)与焊接面(So

11、lder Side)。假如PCB上头有某些零件，需要在制作完成后也能够拿掉或 者装回去，那么该零件安装时会用到插座(Socket).由于插座 是直接焊在板子上的，零件能够任意的拆装。假如要将两块PCB相互连结，通常我们都会用到俗称金手 指的边接头(edge connector),金手指上包含了许多裸露的 铜垫，这些铜垫事实上也是PCB布线的一部份。通常连接时，我 们将其中一片PCB上的金手指插进另一片PCB上合适的插槽上。PCB上的绿色或者是棕色，是阻焊漆(SoIdermaSk)的颜色, 这层是绝缘的防护层，能够保护铜线，也能够防止零件被焊到不 正确的地方.在阻焊层上另外会印刷上一层丝网印刷面

12、(SiIk screen).通常在这上面会印上文字与符号(大多是白色的)， 以标示出各零件在板子上的位置.丝网印刷面也被称作图标面 (legend)。印刷电路板将零件与零件之间复杂的电路铜线，通过细致整 齐的规划后，蚀刻在一块板子上，提供电子零组件在安装与互连 时的要紧支撑体，是所有电子产品不可或者缺的基础零件。印刷电路板以不导电材料所制成的平板，在此平板上通常都 有设计预钻孔以安装芯片与其它电子组件。组件的孔有助于让预 先定义在板面上印制之金属路径以电子方式连接起来，将电子组 件的接脚穿过PCB后，再以导电性的金属焊条黏附在PCB上而形 成电路。本次实训我们就亲自实践了整个PCB板的制作过程

13、，掌握了 生产实际中PCB板的制作技术，很有成就感，对锻炼我们的动手 能力有极大的帮助，而且在学校中就学到了对我们很有用的技能, 增强了我们的信心，很有意义！第三章 AT89S51单片机介绍AT89S51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器 (FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory) 的低电压，高性能CMOS 8位微处理器。单片机的可擦除只读存储 器能够反复擦除100次。该器件使用ATMEL高密度非易失存储器 制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集与输出管脚相兼容。 由于将多功能8位CPU与闪烁存储器组合在单个芯

14、片中，ATMEL的 AT89S51是一种高效微操纵器。 其要紧特性如下： 与MCS-51兼容 4K字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循环 数据保留时间：10年 全静态工作：0Hz-24Hz 三级程序存储器锁定 128X8位内部RAMAT89S51图 3T： AT89S51 引睢 32可编程I/O线 两个16位定时器/计数器 5个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置与掉电模式 片内振荡器与时钟电路AT89S51是市场上开发工程师应用的比较多的一种单片机，市 场份额很大，价位在6元左右，比较便宜，我们的课程中也是讲 得它，本次实训中我们就选用了 AT89S51。第四章温度传感器4. 1模拟

15、量温度传感器热电偶的应用原理温度传感器热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其 优点是：1 .测量精度高。因温度传感器热电偶直接与被测对象接触，不 受中间介质的影响。2 .测量范围广。常用的温度传感器热电偶从-50+1600均可边 续测量，某些特殊温度传感器热电偶最低可测到-269C （如金铁 银铭），最高可达+2800C （如鸽-铢）。3 .构造简单，使用方便。温度传感器热电偶通常是由两种不一 致的金属丝构成，而且不受大小与开头的限制，外有保护套管， 用起来非常方便。4 . 2模拟量温度传感器热电阻的应用原理温度传感器热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它 的要紧特点是测量精度高，性能稳固。其中伯热电阻的测量精确 度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基 准仪。温度传感器热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增 加而增加这一特性来进行温度测量的。温度传感器热电阻大都由 纯金属材料制成，目前应用最多的是伯与铜，此外，现在已开始 使用甸、银、锦与错等材料制造温度传感器热电阻。4.3 TMPI22温度传感器TMPI22”是一款数字输出温度传感器，其内部的集成电路， 带有与SPI接口并使用微型S0T23封装技术。适用于诸如计算机 外设热保护、笔记本电脑、手机、恒温操纵器、电池管理与环境 监控等对空间要求极严格的低功耗系统。其工作温度范围介于 -55o C至+15