引言 隨著 “ 信息時代 ” 的到來，作為獲取信息的手段 傳感器技術得到了 顯著 的進步，其應用領域越來越廣泛，對其要求越來越高，需求越來越迫切。傳感器技術已成為衡量一個國家科學技術發展水平的重要標志之一。因此，了解并掌握各類傳感器的基本結構、工作原理及特性是非常重要的。 由于傳感器能將各種物理量、化學量和生物量等信號轉變為電信號，使得人們可以利用計算機實現自動測量、信息處理和自動控制，但是它們都不同程度地存在溫漂和非線性等影響因素。 傳感器主要用于測量和控制系統，它的性能好壞直接影響系統的性能 。因此，不僅必須掌握各類 傳感器的結構、原理及其性能指標，還必須懂得傳感器經過適當的接口電路調整才能滿足信號的處理、顯示和控制的要求，而且只有通過對傳感器應用實例的原理和智能傳感器實例的分析了解，才能將傳感器和信息通信和信息處理結合起來，適應傳感器的生產、研制、開發和應用。另一方面，傳感器的被測信號來自于各個應用領域，每個領域都為了改革生產力、提高工效和時效，各自都在開發研制適合應用的傳感器，于是種類繁多的新型傳感器及傳感器系統不斷涌現。 溫度傳感器是其中重要的一類傳感器。 其發 展 速度之快，以及其應用之廣，并且還有很大潛力。 為了提高對 傳感器的認識和了解，尤其是對溫度傳感器的深入研究以及其用法與用途，基于實用、廣泛和典型的原則而設計了本系統。 本文利用單片機結合 傳感器 技術而開發設計了這一 溫度監控系統 。 文中傳感器理論單片機實際應用有機結合，詳細地講述了利用熱敏電阻作為熱敏傳感器探測環境溫度的過程，以及實現熱電轉換的原理過程。 本設計應用性比較強，設計系統可以作為生物培養液溫度監控系統，如果稍微改裝可以做熱水器溫度調節系統、實驗室溫度監控系統等等。課題主要任務是完成環境溫度檢測，利用單片機實現溫度調節并通過計算機實施溫度監控。設計后的系統具有操 作方便，控制靈活等優點。 本設計系統包括溫度傳感器， A/D 轉換模塊 ，輸出控制模塊，數據傳輸模塊，溫度顯示模塊和溫度調節驅動電路六個部分。文中對 每個部分功能、實現過程作了詳細介紹。整個系統的核心是進行溫度監控，完成了課題所有要求。 1 設計要求 1.1 控制要求 （ 1）生物繁殖培養液的溫度要保證在適于細胞繁殖的溫度內，這主要在控制程序設計中考慮。溫度控制范圍為 15 25，升溫、降溫階段的溫度控制精度要求為 0.5度，保溫階段溫度控制精度為 0.5度 。 圖 1.1.1溫度控制曲線 （ 2）微機自動調節 正常情況下，系統投入自動。 （ 3）模擬手動操作 當系統發生異常，投入手動操作。 （ 4）微機監控功能 顯示當前被控量的設定值、實際值，控制量的輸出。 1.2 受控對象的數學模型 生物繁殖的培養液主要用于生物的繁殖研究，而溫度是影響生物繁殖的重要因素。本系統要求長時間監視培養液的溫度，并對當前的溫度進行控制。本控制對象為生物繁殖用培養液，采用繼電器進行控制。 2 系統的硬件配置 2.1 單片機和系統總線 單片機 ： PIC16F877A（ PIC16F877A 為美國 MICORCHIP 公司生產的帶 A/D 轉換的 8 位單片機）。 顯示系統 ： 商用計算機。 用戶內存 ： 256M RAM。 系統總線 ： RS-232-C 接口（又稱 EIA RS-232-C） RS232 C 有 25 條線，分為 5 個功能組，包括 4條數據線， 11條控制線， 3條定時線， 7條備用線和未定義線。 操作系統 ： Windows 2000。 2.2 硬件介紹 計算機工作的外圍電路設備 （ 1）溫度傳感器 溫度傳感器采用補償型 NTC熱敏電阻其主要性能如下： 補償型 NTC熱敏電阻 B值誤差范圍小 ，對于阻值誤差范圍在 5的產品，其一致性、互換性良好。 適合 于一般精度的溫度測量和計量設備 。 外型結構和尺寸： 圖 2.2.1 溫度傳感器結構尺寸圖 主要技術參數： 時間常數 30S 測量功率 0.1mW 使用溫度范圍 -55 +125 耗散系數 6mW/ 額定功率 0.5W 降功耗曲線： 圖 2.2.2溫度傳感器 功耗 曲線圖 （ 2）核心處理單元 MicroChip PIC16F877A單片機 MicroChip PCI16F877A 單片機主要性能： 具有高 性能 RISC CPU 僅有 35條單字指令。 除程序指令為兩個周期外，其余的均為單周期指令。 運行速度： DC-20M 時鐘輸入。 DC-200ns指令周期。 8K*14個 FLASH程序存儲器。 368*8個數據存儲器（ RAM）字節。 引腳輸出和 PIC16C73B/74B/76/77 兼容。 中斷能力（達到 14 個中斷源）。 8級深度的硬件堆棧。 直接，間接和相對尋址方式。 上電復位（ POR）。 上電定時器 (PWRT)和震動啟動定時器。 監視定時器（ WDT），它帶有片內可靠運行的 RC振蕩器。 可編程的代碼保護。 低功 耗睡眠方式。 可選擇的振蕩器。 低功耗，高速 CMOS FLASH/EEPROM 工藝。 全靜態設計。 在線串行編程 (ICSP)。 單獨 5v的內部電路串行編程 (ICSP)能力。 處理機讀 /寫訪問程序存儲器。 運行電壓范圍 2.0v 到 5v。 高輸入 /輸出電流 25mA。 商用，工業用溫度范圍。 低功耗： 在 5v,4MHz 時典型值小于 2mA。 在 3v,32KHz 時典型值小于 20uA。 典型的靜態電流值小于 1uA。 外圍特征： Timer 0 ：帶有預分頻的 8位定時器 /計數器。 Timer 1 ：帶有預分頻的 16位 定時器 /計數器，在使用外部晶體時鐘時在 SLEEP期間仍能工作。 Timer 2 ：帶有 8位周期寄存器，預分頻和后分頻器的 8位定時器 /計數器 2個捕捉器，比較器和 PWM模塊。 其中 ：捕捉器是 16位的，最大分辨率為 12.5nS。 比較器是 16位的，最大分辨率為 200nS。 PWM最大分辨率為是 10位。 10位多通道模 /數轉換器。 帶有 SPI（主模式）和 I2C（主 /從）模式的 SSP。 帶有 9位地址探測的通用同步異步接收 /發送（ USART/RCI）。 帶有 RD,WR和 CS控制（只 40/44引腳） 8位字寬的并行從 端口。 帶有降壓的復位檢測電路。 （ 3） RS-232-C接口電路 計算機與計算機或計算機與終端之間的數據傳送可以采用串行通訊和并行通訊二種方式。由于串行通訊方式具有使用線路少、成本低，特別是在遠程傳輸時，避免了多條線路特性的不一致而被廣泛采用。 在串行通訊時，要求通訊雙方都采用一個標準接口，使不同 的設備可以方便地連接起來進行通訊。 RS-232-C 接口（又稱 EIA RS-232-C）是目前最常用的一種串行通訊接口。它是在 1970 年由美國電子工業協會（ EIA）聯合貝爾系統、 調制解調器廠家及計算機終端生產 廠家共同制定的用于串行通訊的標 準。它的全名是“數據終端設備（ DTE）和數據通訊設備（ DCE）之間 串行二進制數據交換接口技術標準”該標準規定采用一個 25 個腳的 DB25 連接器，對連接器的每個引腳的信號內容加以規定，還對各種信 號的電平加以規定 。 接口的信號內容 實際上 RS-232-C的 25 條引線中有許多是很少使用的，在計算機通訊中一般只使用 3-9條引線。 RS-232-C最常用的 9條引線的信號。 接口的電氣特性 在 RS-232-C 中任何一條信號線的電壓均為負邏輯關系。即：邏輯。“ 1”， -5-15V；邏 輯“ 0” +5 +15V 。噪聲容限為 2V。即 要求接收器能識別低至 +3V的信號作為邏輯“ 0”，高到 -3V的信號 作為邏輯“ 1” 。 接口的物理結構 RS-232-C接口連接器一般使用型號為 DB-25的 25芯插頭座 ,通常插頭在 DCE 端 ,插座在 DTE 端 . 一些設備與 PC 機連接的 RS-232-C 接口 ,因為不使用對方的傳送控制信號 ,只需三條接口線 ,即“發送數據”、“接收數據”和“信號地”。所以采用 DB-9的 9芯插頭座，傳輸線采用屏蔽雙絞線。 傳輸電纜長度 由 RS-232C標準規定在碼元畸變小于 4%的情況下，傳輸電纜長度應為 50 英尺，其實這個 4%的碼元畸變是很保守的，在實際應用中，約有 99%的用戶是按碼元畸變 1020%的范圍工作的，所以實際使用中最大距離會遠超過 50英尺。 圖 2.3.1 Max232 結構圖 （ 4）繼電器 繼電器是具有隔離功能的自動開關，廣泛用于遙控，遙測，通信，自動控制，機電一體化及電力電子設備中，是最重要的控制元件之一。 繼電器是在自動控制電路中起控制與隔離作用的執行部件，它實際上是一種可以用低電壓、小電流來控制大電流、高電壓的 自動開關。在本系統中，繼電器控制的自動溫度調節電路和 PCI16F877A 單片機中程序構成溫度自動監測電路，實現對生物培養液溫度的監測和自動控制 （ 5）半導體降溫片及電阻加熱絲 半導體制冷器是根據熱電效應技術的特點，采用特殊半導體材料熱電堆來制冷，能夠將電能直接轉換為熱能，效率較高。 其工作原理如圖 2.5.1： 圖 2.5.1半導體降溫片工作原理圖 半導體制冷片由許多 N型和 P型半導體之顆粒互相排列而成，而 N P 之間以一般的導體相連接而成一完整線路，通常是銅、鋁或其他金屬導體，最後由兩片陶瓷片像夾 心餅乾一樣夾起來，陶瓷片必須絕緣且導熱良好，通上 電源 之後，冷端的熱量被移到熱端，導致冷端溫度降低，熱端溫度升高。它的外觀如圖 2.5.2所示。 2）本控制系統是對生物培養液進行溫度監控，故太快的溫度變化對生物繁殖顯 圖 2.5.2半導體降溫片外觀圖 本控制系統是對生物培養液進行溫度監控，過快的溫度變化對生物繁殖顯然是不利的，因此在本系統中采用的是高阻抗小功率加熱電阻絲進行溫度的小范圍調節。 正視圖 側視圖 3 溫度控制系統的組成框圖 采用典型的反饋式溫度控制系統，組成 部分見 圖 3.1。其中數字控制器的功能由 單片機 實現。 圖 3.1溫度控制系統的組成框圖 培養皿的傳遞函數為 ),1/()( 1 sKesG s LT ，其中 1為電阻加熱的時間常數， 為電阻加熱的純滯后時間， T 為采樣周期。 A/D轉換器可劃歸為零階保持器內，所以廣義對象的傳遞函數為 /)1()1/()( 11 sTsesKesG s （ 3-1-1） 廣義對象的 Z傳遞函數為 )/1/)11(/)1()11/)( 1111 zeTeKzsessKeZzG TLTs （ 3-1-2） 所以系統的閉環 Z傳遞函數為 )1/()1()1/(/)1()( /1 TTLsTs eezseseZz (3-1-3) 系統的數字控制器為 )(G/)()(D)(E/)(U 1 zzzzz = LTTeTTT zezeeKeze 1/1/1/11/ )1(1)1(/)1)(1( （ 3-1-4） 寫成差分方程即為 )1()1()1()( / Lkuekueku TT )1(/)1()1()1(/)()1( 1/1/1/ TTTTT eKkeeeeKkee （ 3-1-5） 令 )1(/)1( 1/0 TT eKea )1(/)1( 1/1/1 TTT eKeea /1 Teb , /2 1 Teb , 得 )1()1()1()()(2110 Lkubkubkeakeaku （ 3-1-6） 式中 )(ke 第 k 次采樣時的偏差； )1( ke 第 1k 次采樣時的偏差； )1( ku 第 1k 次采樣時的偏差； 4 溫度控制系統結構圖及總述 圖 4.1溫度控制系統結構圖 圖 4.1中溫度傳感器和 Micro Chip PIC16F877A 單片機中的 A/D 轉換器構成輸入通道， 用于采集培養皿內的溫度信號。溫度傳感器輸出電壓經過 A/D轉換后的數字量與培養皿內的溫度給定值數字化后進行比較，即可得到實際溫度和給定溫度的偏差。培養皿內的溫度設定值由 Micro Chip PIC16F877A 單片機中程序設定。 由 Micro Chip PIC16F877A單片機構成的 數字控制器進行比較運算，經過比較后輸出控制量控制由加熱和降溫電路構成的溫度調節電路對培養皿中的培養液溫度進行調節。同時通過電平轉換電路把當前溫度傳輸到商用計算機的串口中，由計算機動態的顯示培養皿中的溫度，正常情況下溫度控制由 Micro Chip PIC16F877A 單片機自動控制。必要時， 計算機也可以通過軟件來強制改變培養皿中溫度。 PIC16f877A單片機 加 熱 控制電路 高阻抗加熱絲 降 溫 控制電路 半導體降溫片 溫度傳感器 培養皿 TTL電平到 EIA電平轉換電路 商用計算機顯示終端 5 溫度控制系統軟件設計 5.1 Microchip PIC16F877A 單片機 溫度控制系統軟件結構圖如圖 5.1.1 所示。 圖 5.1.1單片機溫度控制系統軟件結構圖 檢測與變送 A/D 轉換 工程量變換 溫度非線性轉換 發送數據到串口 比較判斷算法 溫度預設值 溫度調節 電路 執行器 從串口接受數據 命令識別控制程序 5.2 單片機 控制流程圖 圖 5.2.1單片機控制流程圖 5.3 溫度變換程序模塊 溫度傳感器在 12到 60輸出 2.52V 1.02V，溫度起點為 12，滿量程為 48。Micro Chip PIC16F877A 單片機內嵌的 10 位 A/D 轉換器對應 輸出的數字量為開始 初始化 PIC16F877A 單片機端口地址 讀入預設溫度值 啟動 A/D 轉 換 A/D 轉換結果送入 NX 單元 NX-FF0 F0-NX0 降溫 加熱 工程量變換 溫度非線性溫度轉換 發送數據到串口 命令識別程序 從串口接受數據 Y Y Y N N N 0000000000B1111111111B（ 05V），應用以下變換公式進行變換： AX=A0+(AM-A0)(NX-N0)/(NM-N0) 式中， A0為一次測量儀表的下限。 AM為一次測量儀表的上限。 AX實際測量值。 N0儀表下限對應的數字量。 NM儀表上限對應的數字量。 NX測量值對應的數字量。 5.4 溫度非線性轉換程序模塊 采用折線擬合法進行線性化處理 如圖 5.4.1所示，分為以下幾段： 當 1.73V Ax 0.54 故 當 所傳輸的一 幀 數據為 10 位時，所 允許 的 最 大的 波 特 率 允許誤 差 為 5 %對于其它 常 用的 8位， 9位， 11位，一 幀 的串行傳輸，其 最 大的 波 特 率 允許誤 差 分別為 6.25%， 5.56%， 和 4.5%。 減 小 波 特 率 誤 差 的 措施 我們知道 使 用離 散 度 小的 晶振 是 減 小 波 特 率 誤 差 的 關 鍵。 如 果， 晶振 的離 散 度已 超過所 允許 的 范圍， 此時不 宜 用其標稱 值， 可以采用 測 量其 波 特 率 的方 法 來得出實際的 晶振波 特 率 值。 （ 2） 單片機軟件的實現 設 置 通信方式和 波 特 率 的 值例 MOV SCON,#50H 初 始 化串 口 設為方式 1 MOV TMOD,#20H 利 用定時器 1為 波 特 率 發 生 器 并 設為 模 式 2 MOV PCON,#XXH 設 置 SMOD值 MOV TH1,#XXH 設 置 定時器 初 始值 SETB TR1 啟 動 定時器 1 等待 接收 PC機發來的信號 幀并 按 通信協議作出相應 響 應。 6.5 通信協議設計結論 6.5.1通信可靠性分析 通信的可 靠性主要體 現在所 使 用通信協議的可 靠性 上，本通信協議的可 靠性主要 有兩點理論 基礎： (1)通過 判斷 幀頭 起 始字 符 來決定一 幀 的開 始， 這樣就 避免 了 部 分數據進 入 到 內部數據 處 理之中。這 個 可能 性 在 1/256， 通過 停止 位的 判斷 可將這 個 可能 性再 降低 1/256。 另 外 通過 幀 類 型字 節的 判斷 可 使 之進一步 降低。 (2)校驗字 將 整 幀 信號進行異 或校驗則使誤 收的可能很小。如 果 將此異 或校驗 改為CRC校驗則 出 錯 的可能 性 更是 微乎 其 微 了。本通信所用協議具有 糾 錯 功能，這 體 現在 當PC 發送 或 接收數據時， 當 所接收的應 答 信號出現 失誤 時，將 重新 發送 或 接收此 幀 數據，直 至 接收到了正 確 的應 答， 具 體 在程 序 中 最多允許 連 續 出 錯三次， 超過 后則放棄 通信。在實際應用中，應用本通信時傳輸距離 只 有 幾 米以 內 而 且 環境 干擾 比 較小， 從 而 從外部因 素 上進一步 保證 了通信的可 靠性。 6.5.2通信速度分析 如 果 在不 考慮 錯誤 發 生 的 情況 下， PC 機 每 發送一 幀 數據時 需要 附 加 12 個字 節，其中 8 個字 節用于發送 4 個字 節用于應 答 PC 機。 每 接收一 幀 數據時， 需要 附 加 13 個字 節其中 5 個字 節用于接收 8 個字 節用于應 答。 如： 按 每幀 傳送 32個字 節計 算 的話，其發送 和接收的 效率 為 為 忽略 PC和 PIC16F877A單片機 的 處 理時間計 算。 發送數據速率、接收數據 速率計算公式如下： 發送數據 速率 ： 9600*32/44=6981bit/s 接收數據 速率 ： 9600*32/45=6826bit/s 這是理論上的 速率， 實際中 還 應 包含 PC和 PIC16F877A單片機 的 處 理信號 幀，等待 信號 幀 的時間。在本通信協議中，不會出現 某 信號 幀已 到達但 PC或 PIC16F877A單片機 還 未開 始 準 備 接收的現象。在實際應用中，因具 體 應用環境不同 PC和 PIC16F877A單片機 處 理信號 幀 的時間會有不同，所以具 體速率值 依 具 體 應 用而 變 化。 7 Protel99 設計原理圖 （ 1）使用 Protel進行電路板設計的第一步便是設計原理圖，原理圖決定了整個電路的基本功能，也是接下來生成網絡表和設計印刷電路板的基礎。 在 Protel 99的初始界面下新建一個設計庫，該數據庫用來管理項目。 File-New-改文件名改保存路徑 OK 進入設計庫文件中的文件夾 Document。 在 Document 文件夾中新建原理圖文件和印制板文件。 File-New-Schematic Document-Ok-改文件 名 File-New-PCB Document-Ok-改文件名 打開原理圖文件。 添加原理圖文件庫。 Design-Add/Remove Library- 瀏覽所需零件庫 Add-Ok 放置電路所需的各種元件，圖件，網絡標號等元器件。 Design-Add/Remove Library- 瀏覽所需零件庫 Add-Ok 從零件庫中調出元件 Place-part 對原圖元件進行布局，布線，構成一個完整的原理圖。 Place-part 編輯和調整。然后進行輸出存檔。 右 鍵 Properies .Designation-Part-Footrint Save 打印或建立報表。 圖 7.1.1 protel設計的流程圖 新建原理圖 New-SCH 添加元件庫 Add/Remove Library 調出元件 Find-Place Compent 元件布局 連線 設置元件屬性 存盤 Save 打印輸出報表 Print,Rcport 建立網絡報表 Create Netlist （ 2）用 PCB系統設計 PCB板分以下 7個步驟： 有關參數的設置。這一步主要設定自動布參數、自動布線參數、板面參數等。 PCB板尺寸設計。在禁止布線層上，沿設計的 PCB邊畫邊框線，即指定自動布局的范圍。這一步為自動布局打基礎。同時，在上層板面（即元器件面）沿禁止布線層的邊框圖線放置銅線 ，這是 PCB板最后成型所必須的。 布局 就是根據原理圖上元器件之間的連接關系，并考慮電磁兼容性以及元器件的安裝空間和散熱等，總是將元器件放置在 PCB 電路板上適當的位置。布局的好壞直接影響 PCB板的電氣性能和布局的功能，是 PCB板設計過程中最費時、最繁瑣的。布局工作需要耐心、細致。盡管系統提供了自動布局的功能，但是一般而言都需要手工調整。 手工布局，首先載入 SCH生成的網絡表，通過手工移動元器件 PCB 板上的排列位置實現布局。移動元器件是最好打開網絡連接顯示，這樣就能觀察到相鄰元器件連線的疏 密。 自 動布局， PCB 系統環境提供自動布局功能完成元器件放置，但在細節處最好使用手工調整。布局時要求相互間連線多的元器件應該就近放置；相互間可能造成干擾的元器件應遠離：功率器件應考慮散熱空間。 自動布線。布線就是在元器件引腳之間放置覆銅連線的過程，這一過程可以通過手工完成，也可以自動進行。但是 Protel99 的 PCB系統提供了強大的自動布線功能，建議使用該功能自動布線。在進行自動布線之前，設計人員必須先設計好布線參數，定義布線規則。如果不適當，可能會導致自動布線失敗，即布線的成功率不高，所以這一 步要特別注意 啟動設計規則檢查 DRC，這一步利用 PCB 提供的 DRC功能對完成布線的 PCB板進行檢查，這一步由軟件自動完成。檢查的結果輸出在報告文件 *.rep 中， PCB 軟件將出錯處在 PCB圖上顯示出來，為檢查、修改提供方便。 板面字符調整。為了使設計的 PCB 板美觀，并且安裝焊接元器件方便，應將元器件的名稱。設計值的字符參數移至元器件框外。大小合適且字符不想重疊。 將經過 DRC檢查無誤，且版面字符調整好的 PCB設計圖存盤、輸出、制版。 印刷板電路設計完成以后，整個電路板的設計項目就基本完成。存檔以便進行后期 的修改及完善。 圖 7.1.2制作 PCB板的流程 新建印制板圖 New-PCB 規劃電路板 添加元件庫 Add/Remove 調用網絡表 Load Netlist 元件布局 走線 設置絲印字 存盤 Save 打印，輸出報表 交給印制板 電路板成品 手工制板 熱轉印法 光印法等 8 硬件電路板的制作 本設計中需要有 2 個繼電器控制外圍溫度調節系統， 2個 LED用來提示串口數據指示，還有一個 PIC16F877A 單片機，一個 Max232 電平轉換器，一個有源晶體振蕩器及其外圍電阻電容等。在確定電路的正確性，可行性之后，開始使用 Protel 對它進行布圖。 Protel是一個很好用的電子制作工具，它還可以進行仿真。在畫原理圖的過程中，原理圖中的元件庫 中可能找不到自己要找的元件，如 PIC16F877A 等，所以要自己畫元件。在畫原理圖后，選擇將元件自動編號，然后根據需要更改部分元件的編號。在定好元件編號后，使用 TOOLS 中的 ERC進行檢查，它會提示是否有編號相同的元件等錯誤。在 ERC檢查無誤后，便可以開始封裝了。同樣，部分元件的封裝在 PCB 庫中找不到或者是有出入，如按鍵開關， 2 位撥碼開關在 PCB 庫中找不到，所以需要自己根據元件的實際大小和相應的原理圖中引腳編號，做出正確的封裝。 圖 8.1 完整的 PCB圖 另外，可變電阻在原理圖中的引腳編號和 PCB庫中的引腳編號有點出入（可在原理圖中雙擊元件，選上 HIDDEN PINS，則可以觀察到元件的引腳編號），可以在 PCB庫中將 該元件的引腳標號改成與原理圖相對應的標號。在封裝好全部元件后，可以生成一個元器件報表，在報表中可以清楚的看到各元件的標號和封裝代號，在進一步檢查完畢后就開始建立網絡表。在禁止布線層中畫一個邊框和電路板大小一樣的矩形，然后開始導入網絡表，在導入網絡表沒有錯誤后，便開始正式布局了。根據原理圖的走線，將器件分別拉入框中，放到合適的位置。布局完成后，先設置好安全間距為 10mil，布線層選擇底層，線寬選擇 25 mil，并將焊盤外徑改為 40mil，內徑改為 20mil（部分點要根據需要改小或改大）。然后就開始正式布線。布線不能單靠自動布線，特別是在本設計中有眾多芯片，所以采用根據原理圖對整個電路進行手動布線。這樣可以使得整個電路看起來整齊些，在碰到有時線路布不通的時候，采用頂層短跳線的方式進行調整，從而完成整個 PCB電路板的設計。見圖 8.1。 布好 PCB圖，檢查無誤后，就將 PCB圖打印到轉印紙上，然后熨到電路板上，腐蝕 ，打孔。熨板前，應把銅板用砂紙去掉表面被氧化的部分。腐蝕時，用三氯化鐵加適量的開水配成三氯化鐵溶液進行腐蝕，這樣腐蝕會比較快，腐蝕完后用天那水把電路板清洗，接著便開始打孔（選用 0.8mm 的針頭），打完孔后，用萬用表測量電路線路是否連通，然后先涂上松香溶液（酒精 +松香），這樣焊接速度會比較快，還能防氧化，然后將其放在一邊晾干。同時，測量部分器件（電阻等）是否有損壞，等電路板晾干后，就要把器件按 PCB圖來安裝好。然后就可以開始焊接了。焊接時要防止虛焊和未連接上，所以在焊好后，再用萬用表測量元件和線路是否連接好。 檢測完畢后，硬件電路板裝配便完成了。 9 設計總結 通過本次溫度監控系統的設計 ,我大有收獲，在制作過程中，一定要注意的每個工作步驟的檢查，確保制作成功。比如在合理布線，檢查裝配無誤的情況下，如果還出現電路無輸出的情況，那么可以肯定是原理圖錯誤，這時就要回到原理圖進行檢查。總體的檢查順序應該是原理圖、 PCB 圖、裝配情況、焊接工藝。從整體來說這是一個復雜的過程，要細心謹慎，沉著冷靜，反復檢查，直到找到原因為止。 這次畢業設計歷時至少 3個月，從一開始的確定課題，到后來的資料查找、理論學習，再有就是近來的調試 和測試過程，這一切都使我的理論知識和動手能力進一步得到頻率合成電路課題中包含了通信電路和單片機部分知識，可以說是對通信電路知識的一次全面綜合。在畫原理圖、 PCB 布線、安裝和調試過程中不可避免地遇到各種問題，這要求保持沉著冷靜，聯系書本理論知識積極地思考，實在解決不了可以請教同學或指導老師。雖然在制作過程中不可避免地遇到很多問題，但是最后還是在老師以及同學的幫助下圓滿解決了這些問題，實現了整個系統設計與最后調試，相關指標達到期望的要求，很好地完成了本次設計任務。 經過四年學習的積累，在已經掌握相關專業方面知識 及其它各方面知識的情況下，我認真嚴肅的完成了我的畢業設計。 從得到題目到查找資料，從對題目的研究設定到 PCB電路板的制作，從電路板的調試到失敗后再一次全部重新開始在這一個充滿挑戰伴隨挫折，充滿熱情伴隨打擊的過程中，我感觸頗深，它已不僅是一個對我四年學習知識情況和我的應用動手能力的檢驗，而且還是對我的鉆研精神，面對困難的心態，做事的毅力和耐心的考驗。我在這個過程中深刻的感受到了做畢業設計的意義所在，和我一樣真正投入了身心去做的人也一定會有同樣的感觸。 本課題的重點、難點是： （ 1） 初步接觸溫度傳感器，要 對傳感器的原理、結構、應用等各方面從頭開始琢磨 ； （ 2） 考慮從非電量信號到電量信號的電路實現原理以及與單片機的接口； （ 3） 熟悉拉 RS-232-C串口編程的技術； （ 4） 考究調整電路的實現過程以及怎么樣通過單片機來間接的控制。 通過做本課題，我了解并掌握了傳感器的基本理論知識，更深入的掌握單片機的開發應用和 PC 編程控制。為以后從事單片機軟硬件產品的設計開發、 PC 軟件開發打下了良好的基礎，樹立獨立從事產品研發的信心，并在這種能力上得到了比較充分的鍛煉。 謝 辭 在本次畢業設計中，我得到了指導老師 陳紫強的熱心指導。自始至終關心督促畢業設計進程和進度。幫助解決畢業設計中遇到的許多問題。還不斷向我們傳授分析問題和解決問題的辦法，并指出了正確的努力方向，使我在畢設過程中少走很多彎路。同時，他還提供給我們專門的各種設備及場所，在調試過程中能夠有充足的時間。在這里非常感謝趙老師的指導和幫助，并致以誠摯的謝意！ 同時，身邊的同學給了我許多的幫助。在此，我向身邊關心我的同學致以誠摯的謝意！另外，系里的領導和老師也給了我們必要的指導，我也向系和年級的領導們表示衷心的感謝！最后感謝學院對我這幾年的培養。 參考文獻 1 何立民 .單片機應用系統設計系統配置與接口技術 M.北京：北京航空航天大學， 1990. 2 李曉荃 .單片機原理與應用 M. 北京 :電子工業出版社， 2000. 3 劉和平 .單片機原理及應用 M.重慶：重慶大學出版社， 2002 . 4 徐愛鈞 .單片機高級語言 C51 應用程序設計 M. 北京：電子工業出版社， 2002. 5 謝自美 .電子線路設計 .實驗 .測試 (第二版 ) M.武漢：華中科技大學出版社， 2000. 6 江國強 .現代數字邏輯電路 .北京：電子工業出版社， 2002 . 7 張勇 .PROTEL 99SE 電路設計技術入門與應用 (第一版 ).北京：電子工業出版社， 2002 . 8 樊昌信 .通信原理 (第五版 )M.北京：國防工業出版社 ,2001 . 9 Richard c.Dorf.modern conctrol systermM.BEIJING:Science Publishing House， 2002. 10 Donald A. Neamen. Electronic circuit analysis and designM.Tsinghua University Press and Springer Verlag.2002. 附 錄 1 （ 1）本設計使用的單片機程序如下： #include /* void INIT() ADCON1=0X07; TRISC=0X80; TRISB=0X00; TRISD=0X00; RD1=0; RD0=0; TRISA=0X0f; TRISE