基于PIC单片机的智能手机充电器设计毕业论文.doc

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1、基于PIC单片机的智能手机充电器设计摘要本系统是基于PIC单片机的智能手机充电器设计，详细介绍了系统的硬件电路设计，包括采样电路、控制电路、电源电路以及对PIC16F877单片机进行了较详细的介绍。介绍了当前手机充电器的发展现状。并在此基础上设计了面向所有手机的智能手机充电器。选择简洁、高效的硬件，设计稳定可靠的软件，满足了对当前市售所有手机的充电的要求。软件方面重点阐述了系统的软件设计，以汇编语言为工具，采用面向对象的原理和技术，进行了详细设计和编码实现。通过硬件电路和软件设计实现了可靠性、稳定性、安全性和经济性的面向所有手机的智能手机充电器。关键词:手机充电器、智能、PIC16F877单片

2、机控制Title: Design of smart mobile phone charger AbstarctMobile phone battery charger for mobile phone essential.Using microcomputer-controlled smart phone charger, you can present all of the mobile phone market to charge.This article describes the development of the current status of mobile phone cha

3、rger, and on this basis is designed for all cell phone charger smart phones.Select simple, efficient hardware design of reliable software, meet all current commercially available mobile phone charging requirements. Details of the system hardware, including sampling circuit, control circuit, power su

4、pply and micro-controller, and the core components of the chargerPIC16F877. MCU for a more detailed introduction. Focuses on software design, the first of the control software needs analysis, the overall goal is to achieve system reliability, stability, security and economy.Key words: mobile telepho

5、ne cell charger，intelligent，PIC16F877 CMOS 目录第一章 绪论11.1课题背景11.2国内外技术概况及其发展趋势11.3课题解决的问题51.3.1解决的问题51.3.2手机电池充电器的设计的基本理念61.4课题的意义7第二章 方案论证92.1设计参数确定92.2 系统总体设计92.3 方案选择与论证102.3.1主控芯片的选择与论证102.3.2A/D的选择与论证102.2.3温度传感器的选择与论证112.3.4显示部分方案的选择与论证11第三章 硬件电路123.1电源电路设计123.2主控控制芯片PIC16F877介绍123.2.1 PIC16F877

6、主要技术参数介绍123.2.2 AD574的使用153.3 充电电路设计183.3.1电压电流控制电路183.4充电检测电路设计203.5充电器温度检测电路设计213.6充电指示电路223.7报警电路设计223.8按键电路的设计233.9放电电路23第四章 软件设计254.1 PID控制算法的应用及其控制器的设计254.2程序流程图设计294.2.1主程序流程图294.2.2采样子程序304.2.3 PWM脉宽调制输出子程序31总 结32致 谢33参考文献32第一章 绪论1.1课题背景随着社会的快速发展，手机越来越成为人们生活中不可或缺的一部分。如果某人的手机没法使用，将对他的工作、生活造成巨

7、大影响，甚至损失。而外出手机电池没电，又没有适用的手机电池充电器，是造成手机无法使用的最常见原因。因此，作为流动人口大量集散的客运站、旅馆等场所，为现有市场上出售的各种类型的手机配备手机电池充电器，以方便旅客的工作和生活，提高这些服务场所的服务质量，以提高自身的竞争力，就成为迫切的问题。而目前市场上出售的手机电池充电器，是只为单一手机电池充电的专用充电器，仅能对相应的一种手机充电，而且每部充电器的价格在人民币30元左右，这就意味着，要配齐目前市场上出售的所有20多种充电器，将是一笔较大的开支。另外，利用现有的手机电池充电器，过于分散，进行有效管理的难度大，不适应公共场所的需要。基于以上原因，市

8、场呼唤一种能适用目前市场所售的所有手机，且物美价廉，便于管理的通用手机电池充电器。本课题充分利用PIC单片机的强大功能，进行了大量的软件设计，用软件完成了绝大部分任务:辅以简单的外围电路，即实现了对目前市场上所售的所有手机进行充电，且便于集中管理的相关功能。1.2国内外技术概况及其发展趋势目前，市场上手机充电器种类繁多，但其中也有很多质量低劣的不合格产品。在去年产品质量国家监督抽查结果中，将近40%的厂家生产的充电器不合格。其主要问题出现在与交流电网电源的连接，电源端子骚扰电压，辐射骚扰场强和充电电压几个方面。另外，一些产品的低温性能、额定容量、放电性能、安个保护性能等方面存在质量问题【1】。

9、这些质量问题会影响到手机的正常使用，还会影响手机的使用寿命，严重时还可能伤害消费者。现在市场上发现有一些假冒伪劣手机电池便携式充电器。这些充电器由于价格非常低，携带方便，有许多手机用户更愿意使用这些充电器来对电池进行充电。劣质充电器实际上就是一个没有安全保证的简易变压器，由于内部缺少保护电路等保证安全的零配件，因而重量较原装品轻很多。但实际上，由于现在的手机电池多采用铿离子电池或镍氢电池作电芯，对充电器的电压、电流特性及安全保护有很高的要求。这些假冒伪劣充电器由于设计简单，采用劣质材料，加工手段粗糙，对手机电池的性能和寿命有很大损害。没有保护电路的充电器，由于不能保证充电时电流的稳定，因而会有

10、烧坏电池甚至爆炸的危险。目前手机充电器主要有旅行充电器，座式充电器和车载充电器。充电方式，目前主要有2种：大电流的快速充电法和电压比较法，不同充电方式导致其充电效果不同。采用大电流的快速充电法，在电池充满后如不及时停止会使电池发烫，过度的过充会严重损害电池的寿命。一些低成本的充电器采用电压比较法，为了防止过充一般充电到90%就停止大电流快充，采用小电流涓流补充充电。这时充电器上充满的指示灯会亮起，如果用户此时急于取下电池，无疑电池只充了90%，而且由于电压比较法存在离散性，所以所谓充电到90%也只是一个理论值，很难精确掌握，此时，对于镍氢电池则造成电池的记忆效应，使电池的存量减小，损害电池的寿

11、命。而如果用户电池充电时间长一些，则易造成过充。厂家生产的原装旅行充电器和座式充电器，设计上都采用越来越精密的保护电路或开关电路设计，对电池的充电起到了良好的保护作用。车载充电器可以方便用户在汽车上为手机充电，一端插入点烟器，另一端连接手机，但不宜在汽车中长期充电，因为汽车中温度较高。但这些充电器存在共同的缺点通用性差，一个厂家出产的充电器只能适用于本厂家的手机电池。当前，手机充电器的市场走向如下：1)目前，手机充电器可分为单槽形状和双槽型充电器，双槽形充电器除了具有慢速充电、快速充电、放电及镍氢电池兼充的标准功能外，还有部分产品带有自动温度控制与电压控制，严防过充的新功能，因而消费者应将倾向

12、于选择双槽型充电器。2)随着手机种类的日益增多，各种充电器因机型不同，电源端口的大小也不相同，从而不能互换使用，给消费者带来了不便。标准型充电器，是指可以连接所有手机底端电源插座(端口)的充电器。而且，生产的手机的电源端口将统一为适用于标准充电器的规格。这样，消费者将不必在每次换手机时同时购买新的充电器。由此可见，充电器在从坐式向便携式、双槽式等方向发展的同时，也开始向标准化、通用化的方向发展。3)手机充电器的待机耗电量的降低逐步成为充电器的设计过程中的一个重要环节。相比于以前的充电器，今后生产的产品将会在各项功能完善的同时进一步降低本身的待机耗电量。为了达到这一目标，可以设计一个判断AC适配

13、器是否连接负荷(手机)的IC，当未连接负荷时，将AC适配器的直流输出方切换到高阻抗电路上。通过采取这一措施可以大幅减少待机时2级电路的消耗电流。另外，还可以在输入交流100V中设置切换电路。在未连接负荷时，通过开关切换电路来减少供应给直流输出方的功率从而减少耗电量。目前，手机充电器的设计要求大致如下：目前一些大的厂家生产的手机充电器都具有以下特点：具备限流保护，电流短路与反充保护线路设计；体积小、重量轻；自动、快速充电，充满电后自动关断等等。当前，手机充电器工作流程如下:1）检测电池的电压，如果低于一个域值电压，就要进行涓流充电；2）电池充到一定电压(一般设置为2.9V)时，进行全电流充电；3

14、）当电池电压达到预置电压时，开始恒压充电，同时充电电流降低；4）当电流逐渐减小到规定的值时，充电过程结束。一般来说，恒压充电结束时的小电流充电过程中，电流的大小一般为恒流充电时电流的十分之一。目前，在锂离子电池充电器的设计中，对手机充电结束后由于某种因素放电的情况而专门设计了检测电路，一旦检测到电池电压降低，就会重新启动充电过程。最近，在市场上出现了一种“万能手机充电器”。低价、一充多用、携带方便等优点，使“万能手机充电器”一时间出现在各大商场中，并成为消费者抢手货。“万能手机充电器”到底有何乾坤?专家对此作了实地调查。在广州市各大通讯城，都能发现“万能手机充电器”此类产品。在没有讲价的情况下

15、，调查人员只用10元就购买了一款名为x通的“万能手机充电器”，目前市面上出售的“万能手机充电器”售价均在10元一15元左右。据称假如行家拿货更会低至5元一8元。一名商家告诉调查人员，一些商场上卖的80元一个的“万能手机充电器”，其实就是从他们这里批出去的，利润相当可观。以下是调查人员在说明书上录下的有关“万能手机充电器”的产品特性:l）适充容量2000以下的理离子手机电池。2)内置高性能开关电源，电压适应范围宽，交流110-220v。3)采用微电脑芯片控制充、放电过程，充满时自动关闭电源。目前，手机电池最常见的类型有锂离子电池、镍氢离子电池。不同类型电池的电池门限(标志充满/放尽的电压)不同，

16、而市面上的“万能手机充电器”据称能较好地兼容锂离子电池。笔者采访了一些业内人士，他们普遍对“万能手机充电器”表示质疑:采用标准的恒流转恒压充电方式，不同容量的电池的额定充电电流不同，又怎能达到。当然，目前已经有更先进的快速充电方式(比如一VD/DT)，具有良好的兼容性。但是要想生产出合格的产品必须采用专门的运算芯片和检测电路，这样的产品的综合成本起码在100元。而市场上几十元(实际成本恐怕不到10元)的“万能手机充电器”采用了什么新技术，能自动根据不同的电池提供适合的电流和适合的门限电压，从而达到“万能”的功效?“万能手机充电器”三大质疑质疑一仔细研究手头上的这款“万能手机充电器”，发现它只有

17、两根输出线，而设计完善的充电器至少要有三线输出。电池中间的两根一般是数据反馈线和温度及告警线，大部分锂离子电池内部都有保护电路甚至是智能管理芯片。只有两根输出线意味着该充电器放弃了电池本身具备的保护电路。也只有这样做才能实现廉价的“万能”。质疑二“许多制作精度不高的充电器都采用调低截止电压的方式。它们把门限正态分布值设置为4V左右。这样做使充电本身安全了，但电池却永远充不满。等于电池容量减少了，导致充电次数的增加，也导致了电池寿命的缩短。铿离子电池非常娇气和敏感。锂离子电池充电吸收效率几乎是100%，无论是大电流过充电或者小电流过充电都能导致电池失效。所以电池门限控制可以说是充电控制的关键。最

18、佳的充电方法是直充充电器对手机进行关机充电直充提供恒定直流电压，再经手机内带有精密参考电压源、同时受软件控制的带温度补偿功能和数据交换功能的可编程超大规模手机电源芯片对电池进行充电，可以达到理想的效果。许多手机在软件工程模式下还能精密调节电压参数.这些都是座充等其它充电方式不容易做到的，完善的蛋型充电器应包含直充的隔离、AC/DC转换及稳压和座充的充电监控等所有功能。所以，这样的蛋型充电器的成本几乎是两者之和，而市面的蛋型充电器几乎都很廉价。质疑三现在越来越多的消费者己经认识到手机12小时-16小时充电的说法不正确，这种说法是沿用以前老式电池的模式，对于锂离子电池根本不需要甚至有害。这是因为锂

19、离子优点很多，但也有一个最致命缺点，就是非常脆弱。所以，几乎所有锂离子里有安装防止过充过放的保护电路。另外，锂离子电芯生产完成后就己经有电，不存在激活问题。为了减少电芯存放时间长而引起的容量下降，一般建议首次使用或长期存放后首次使用，采用深度放电再充满的方式。充满是指灯变色后多充电20%-50%的时间。对于锂离子电池，宁欠勿饱。“欠”可能导致单次输入容量下降，过饱却可能导致不可恢复的硬伤。显然，由于锂离子电池对充电电流敏感，过大充电电流很容易导致电池发热发胀、活性物质脱落等问题，“万能手机充电器”不能对不同容量电池提供不同的和适合的电流。那么安全性如何保障?锂离子电池对充电的电流尤其是充电的几

20、个门槛电压要求很高，而目前几乎所有“蛋充”都未使用精密电压源，而只是使用精度和温度稳定性都非常差的廉价Zener管做参考电压源，导致门限电压离散性很大，飘移严重。为了避免意外，不少厂家有意把门限电压调小以保障即便出现比较大的正误差也不至出现问题，导致电池长期充不饱。缺乏对电池容量的智能检测是所谓“万能手机充电器”的最致命缺陷。万能手机充电器必备条件充电器如果要实现“万能”，必须具备以下特点：1）由于手机充电器是直接使用220V的，它必须包含手机直充(具备AC/DC转换、并输出稳定的电压和足够的电流)或手机座充的充电管理电路(充电电流、电压控制与管理及保护)的功能。2）锂离子电池充电电流必须根据

21、电池容量大小而定。电流过小导致充电时间大幅度延长，电流过大会导致电池内压增加、发热、结构受损，直至危害电池寿命。3）锂离子电池是非常非常娇气的，准确和稳定的门槛电压控制对电池寿命有很大影响。如果没有足够精度的电压参考源电路，设计功率余量不足，充电器就容易发热，导致门槛电压产生温飘，影响充电控制精度。4）万能充电器在达到3.9V4.3V(标准应该是4.2V)转恒压充电数小时后，充电电流并未完全关死而存在较大漏电流。而铿离子电池对充电电流的吸收是100%的，即便是很小的电流依然也存在过充电问题。5）所有原装充电器，除了充电的正负两极，还有与电池内部保护电路进行连接的线路，以获取电池容量、温度补偿参

22、数、告警保护等信息。而由于厂家品牌不同，电池/手机保护电路的电路方式有很大差别。所以，现阶段真正达到兼容几乎是不可能的。因此，设计一款真正由微电脑控制(单片机控制)，且价格低廉的手机充电器，就成为各厂家努力的方向。综上所述，手机充电器大致可以分为旅行充电器、座式充电器和维护型充电器。但是，只有很小部分充电器采用微电脑控制(单片机控制)。大部分设计所选用是廉价的运放集成块，且只能作为专用充电器使用。随着便携式产品突发猛进的发展，尤其是手机的普及，以及铿离子电池的广泛应用，铿离子电池充电器的设计和功能面临着进一步的改善。对于众多充电器生产厂家来说，应尽早设计出功能完善、安全实用的充电器，就能更早的

23、在市场中占据领先地位，抢占商机。1.3课题解决的问题1.3.1解决的问题完成该手机电池充电器的设计选用合适的外围器件、单片机等设备。利用单片机控制，实现对目前市场上出售的手机电池的万能充电【2】。其主要设计目的包括：1)利用单片机，通过外围电路，监测电池的充电状态，实现对电池充电的智能控制，以最大限度地保护电池寿命。2)实现充电器具备功能扩展功能，以便为该充电器的后续功能升级提供平台。3)使该充电器的综合成本尽可能低。1.3.2手机电池充电器的设计的基本理念本课题采用可制造性设计(DFM)的基本理念1)DFM的诞生设计卓越(DFX)的概念是20世纪90年代中期由美国表面贴装理事会首次提出的，它

24、的目的就是提倡产品的可制造性设计及相关论题。传统产品的研制方法通常是设计、生产制造和销售各个阶段串行完成。由于设计阶段不可能全面考虑制造要求，加之设计人员知识和经验的欠缺，总会出现这样那样的问题，这就需要设计者对设计方案进行修改，再次投入生产。要想得到较满意的产品就需要多次重复这一过程，使得产品开发周期延长，成本增高。发达国家广泛重视的并行工程(CE，即Coneurrent Engineering)已成为制造企业计算机集成制造系统(CIMS)研究和应用的热点，可制造设计(DFM，即Design For Manufacture)是并行工程中的主要应用工具。并行工程是对产品及其相关过程(包括制造和

25、支持工程)进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。2)DFM基本理念DFM正是基于并行设计的思想，在制造产品时要满足成本、性能和质量的要求，即在产品的概念化设计和详细设计阶段，就必须考虑到制造生产过程中的工艺要求、测试组装的合理性，同时还要考虑到售后服务的要求。DFM不再把设计看成为一个孤立的任务，它包括成本管理、整个系统的配合、PCB裸板的测试、元器件的组装工艺、产品质量检验和生产线的制造能力等3)DFM文化启动和建立DFM不是一件容易的事，它不仅耗费时间，而且耗费精力，但实践证明这种付出是值得的。DFM的实施战略应包括以下部分:其必须成为企业文化的一部分；DFM必须由用户的需求驱动；D

26、FM必须有集体精神和创造性思维；DFM必须具备可供衡量和判断的定量目标；DFM必须简单适用。4)DFM的建立DFM的目标是建立和实施一种便于控制、高度优化的工艺。首先要建立一个DFM小组，由设计、制造、工艺、计划、质量等方面的代表参加，从原始资料着手，优化工艺，降低成本，建立EAD数据库。EAD数据库主要要考虑以下几个因素:缩短开发周期；降低生产成本；提高产品质量；利用最新技术；集成设计技术。为了解决上述问题，在电路设计和物理布线中必须考虑制造工艺后期所出现的问题。产品设计周期中应考虑的制约因素有:基本设计成本、尺寸、封装:热设计能量损耗、通风冷却;焊接方法再流焊、波峰焊;信号完整性定时、相互

27、干扰、EMC；可测试性测试通道、夹具定位；机械性能封装、基板材料:元器件焊接、成本、利用率；基板材料、稳定性、电气性能；制造产量、成本、结尾工作:测试裸板测试、生产检测分析器、界面扫描;组装生产线的建立、机器性能、文件编制;以SMT为例，编制一份DFM作业指导书至少应包括以下内容:器件选用标准；CPB尺寸和形状要求；焊接区结构、间距尺寸的要求；标记和命名规则；印刷和配方的考虑；插装和再流的考虑；波峰焊和清洗的考虑；检测和返修的考虑；器件排布方向的要求；器件的间隔要求；基准孔和工装孔的考虑；PCB板边缘空间要求；测试盘尺寸和空间的要求；基板的排布和切割要求引线宽度、形状和间距要求；阻焊膜和丝网印

28、刷的考虑；环境保护的考虑。5)DFM的实施(1)基本设计是使用EDA作出周密的一次性设计，把DFM方法列入到EDA中去，使产品集成设计和制造周期中的诸因素有直观、详细的制约；(2)热设计具有精确模拟元件、基板以及系统热特性的热仿真DEA软件能使设计师在设计阶段就能够发现热点并且可改进设计去消除热点；(3)焊接SMT中波峰焊和再流焊的焊盘设计是不一样的。设计师在开始阶段该十分清楚运用哪种焊接技术，以便让CAD软件包自动地根据元件位置选择波峰焊或再流焊；(4)信号的完整性在设计的初期，就应该利用EAD提供的帮助，进行简单的单元扫描以检查信号的延迟，或者进行线路板的模拟运行，从而调整元件的排列；(5

29、)裸板裸板的设计制造有一定的限制，包括物理和电气两方面的制约，其物理制约包括常用的和最小的线宽以及印制线寿命;电气制约包括信号屏蔽、信号延迟等。这些制约包含在EAD数据库中，一旦布线完成，设计师就应该借助EAD系统提高电路性能；(6)组装SMT技术同传统的装配技术相比，其自动化程度更高，因此EAD应有SMT组装数据库。利用计算机模拟生产环境，生成EAD规则库；(7)测试EDA数据库测试部分的参数应包括测试点的最小焊盘尺寸学位论文通道测试、双面测试能否实现以及测试点阵或最小间隙；(8)基于元件的EAD系统应把测试模型元件值、间隙和其它测试仪编程所必须的数据都建立到元件库中去。1.4课题的意义由于

30、手机的迅速普及及其在人们生产生活中所发挥的越来越重要的作用，为外出未携带手机电池充电器的人提供便捷安全的手机充电服务，就显得尤为迫切。而服务商需要的是一种物美价廉的手机电池充电器，以便能得到更好的效益，因此，市场急需微电脑控制的充电器，以满足人们的需要。本课题充分利用PIC单片机控制，对手机电池进行智能充电，最大限度地保护了电池的寿命，是一款真正意义上的微电脑控制充电器。同时，由于大量的工作由单片机软件来实现，简化了外围电路，从而大大降低了成本。另外，作为一种功能强大的平台，该手机电池充电器具有很好的功能扩展性，为后续技术升级，以进一步满足市场的需要，提供了条件。从而很好地填补智能手机电池充电

31、器这一市场领域的空白。第二章 方案论证2.1设计参数确定根据目前我国市场手机的销售品牌和各流动人口集聚场所的具体情况，确定手机充电器的设计参数如下：输入电压：220V，工频：50HZ，输入电流：50mA，波动范围：20%，输出电压：0-6V，输出电流：0-400mA，控制误差：5%2.2 系统总体设计键盘设定充电器充电电压检测信号处理多路选择开关充电电流检测信号处理单片机电池温度检测充电控制放电控制充电指示故障报警A/D图2.1 系统总体设计框图2.3 方案选择与论证2.3.1 主控芯片的选择与论证方案一：采用8031控制，具有I/O多等功能，但是体积大，不宜携带，编程繁琐。方案二：采用PIC

32、16F877单片机进行控制。【3】单片机控制具有体积小，功耗低，编程灵活方便等优点。PIC16F877更为实用。2.3.2、A/D的选择与论证方案一：关于八位A/D转换器ADC0809是一种带有8通道模拟开关的8位逐次逼近式A/D转换器，其电平与TTL兼容，其转换时间在标准时钟640KHz时为100us，线形误差为1/2LSB。采用28脚双立直插式封装。但该转换器只有8个通道模拟开关,而且精度不高，不符合本系统的要求【4】。方案二：AD574是12位逐次逼近式A/D转换器，转换时间为25us，内部有时钟脉冲源和基准电压源，单通道单极或双极性电压输入，采用28脚双立直插式封转装。是一个具有外接元

33、件少，功耗低，精度高等特点，并且具有自动校零和自动极性转换功能，只需外接少量的阻容元件即可构成一个完整的A/D转换器。其主要功能特性如下：1)分辨率：12位；非线性误差：小于1/2LBS或1LBS；转换速率：25us；模拟电压输入范围：010V和020V，05V和010V两档四种；电源电压：15V和5V；数据输出格式：12位/8位；芯片工作模式：全速工作模式和单一工作模式。2)引脚功能：V：+5V电源输入端；12/8：数据模式选择端，通过此引脚可选择数据总线是12位或8位输出；A/O：节地址短周期控制端，与12/端用来控制启动转换的方式和数据输出格式，须注意的是，12/端TTL电平不能直接+5

34、V或0V连接；CE：片使能信号；DOVODO11：数字量输出端，三态输出所存；STS：状态输出信号，启动后，STS为高电平表示正在转换；25us后转换结束，STS为低电平。CPU可用查询或中断方式了解转换是结束。因为在本系统中需要精确的转换速度和转换时间且启停要迅速，所以在本设计中我们选择方案二2.2.3 温度传感器的选择与论证方案一：SHT75数字温湿度传感器，测量精度高，低能耗，尺寸小，每次测量温度前都要进行复位，每秒钟最多测量三次数据，而且时序要求较高，程序不易编写，具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。全量程标定，两线数字接口，可与单片机直接相连，大大缩短研发时间、简化外围电路并降低费用

35、。此外，响应迅速快、可浸没、抗干扰能力强、温湿一体，兼有露点测量，性价比高，使该产品能够适于多种场合的应用。方案二：DS18B20温度传感器，12位存贮温度值，测量精度高，采用多路测量方法，控制方法简单，且反映灵敏高，独特的一线接口，只需要一条口线通信多点能力，简化了分布式温度传感应用无需外部元件可用数据总线供电，电压范围为3.0V至5.5V无需备用电源测量温度范围为-55至+125。范围内精度为0.5。温度传感器可编程的分辨率为912位温度转换为12位数字格式最大值为750毫秒用户可定义的非易失性温度报警设置应用范围包括恒温控制，工业系统，消费电子产品温度计，或任何热敏感系统。该DS18B2

36、0的数字温度计提供9符的显示器件。虽然液晶显示器的编程较为复杂，但是它可以满足提出的设计要求直观便捷的进行操作编程和进行多种汉字、字符以及图形的显示，可以实时显示系统的工作状态，并具有良好的“人机对话”界面。通过对以上显示器件的比较，本次设计选择了方案二液晶显示器。基于以上方案比较，我们至12位可编程设备温度读数。信息被发送到/从DS18B20通过1线接口，所以中央微处理器与DS18B20只有一个一条口线连接。为读写以及温度转换可以从数据线本身获得能量，不需要外接电源。这使得温度传感器放置在许多不同的地方。它的用途很多，包括空调环境控制，感测建筑物内温设备或机器，并进行过程监测和控制，适合此项

37、产品制作。2.3.4 显示部分方案的选择与论证方案一：常用的数码管显示器由八个发光二极管组成，其中七个发光二极管控制七个笔画的亮或暗，另一个控制一个小数点的亮和暗，这种笔画式的七段显示器能显示的字符较少，字符的形式有些失真，但控制简单，使用方便。【5】方案二：12864液晶显示器具有液体的流动性和晶体的某些光学特性，它本身不发光，而只是调制环境光，越是亮的地方显示越清晰，黑暗中不能显示。通过编程，可以清晰地显示各种字符和汉字。由于前两种方案所选择的显示器属于数码管显示器，无法进行汉字的显示而能作为字选择方案二。第三章 硬件电路3.1电源电路设计输入为220V交流电,经变压器降压后通过整流桥进行

38、整流，整流桥采用1N4007,再经过电容滤波稳压后输入到降压芯片7815降压，再通过降压芯片7805进行降压得到5V电压。图3-1电源电路3.2主控控制芯片PIC16F877介绍3.2.1 PIC16F877主要技术参数介绍1)PIC单片机选用依据PIC16F877是由Microchip公司所生产开发的新产品，属于PICmicro系列单片微机，具有Flash program程序内存功能，可以重复烧录程序，适合教学、开发新产品等用途；而其内建ICD(In Circuit Debug)功能，可以让使用者直接在单片机电路或产品上，进行如暂停微处理器执行、观看缓存器内容等，让使用者能快速地进行程序除错

39、与开发。【6】目前，单片机品种多样，但在所有的单片机品种中，PIC单片机由于具有以下优越之处，因而最适合本课题使用。(1)用哈佛体系结构和哈佛总线结构PIC单片机既采用了采用哈佛体系结构，又采用了哈佛总线结构。而不同于其他单片机，仅单纯地采用普林斯顿体系结构或哈佛体系结构。普林斯顿体系结构:单片机的ROM和RAM存储器位于同一个逻辑空间中，这种架构的微控制器、微处理器、数字信号处理器或者微型计算机系统，称为普林斯顿体系结构。哈佛体系结构:单片机的ROM和RAM存储器位于不同逻辑空间中，这种架构的微控制器、微处理器、数字信号处理器或者微型计算机系统，称为哈佛体系结构。哈佛总线结构:就是在芯片内部

40、将数据总线和指令总线分离，并且采用不同的宽度。采用这样的结构后，不仅可以确保数据的安全性，而且便于实现指令提取的流水作业，也就是在执行一条指令的同时对下一条指令进行取指操作；便于实现全部指令的单字节化、单周期化，从而有利于提高CPU执行指令的速度。【7】(2)PDIP40引脚的PIC16F877单片机其引脚功能说明如表3.1表3-1 PDIP40引脚的PIC16F877单片机其引脚功能说明引脚名称引脚序号引脚类型功能说明OSC1/CLKIN13I时钟振荡器晶体连接端/外部时钟源端输入端OSC2/CLK140时钟振荡器晶体连接端/时钟信号端输出端VCLR /VP1I/P人工复位输入端（低电平有效

41、）/编程电压输入端基本功能：RA是一个输入/输出可编程的双向端口。此外还有第2、3功能引脚名称引脚序号引脚类型功能说明RA0/AN02I/ORA0还是第0路模拟信号输入端RA1/AN13I/ORA1还是第1路模拟信号输入端RA2/AN2/VREF-4I/ORA2还是第2路模拟信号输入端和负参考电压端RA3/AN3/ VREF+5I/ORA3还是3路模拟信号输入端和正参考电压端RA4/TOCK16I/ORA4还是定时器时钟输入端RA5/AN4SS7I/ORA5还是第4路模拟信号输入端，以及同步串口选择端基本功能：RB是一个输入/输出可编程的双向端口，作输入时内部有可编程的弱上拉电路，此外还有第2

42、,3功能RB0/INT21I/ORBO还可以作为外部中断输入端RB122I/ORB223I/ORB3/PRG24I/ORB3还可作为低电压编程输入端RB425I/O还具有电平变化中断功能RB526I/O还具有电平变化中断功能RB7/PGD28I/O还具有电平变化中断功能，兼在线调试输入端和串行编程时钟输入端基本功能：RC是一个输入/输出可编程的双向端口，财务还有第2,3功能RC0/T10S0/T1CK115I/ORC0还可作为定时器1的振荡器输入端或时钟输出端RC1/T10S/16I/ORC1还可作为定时器1的震荡输出端或捕捉器2输入端或比较器2输入端或脉宽调制器PWM2的输出端RC2/CCP

43、117I/ORC2还可作为捕捉器1输入端或比较器1输入端或脉宽调制器PWM1的输出端RC3/SCK/SCL18I/ORC3还可作为SPI和IC串口的数据输入端和IC串口的输入/输出端RC4/SDI/SDA23I/ORC4还可作为SPI串口的数据输入端和IC串口的输入/输出端RC5/SD024I/ORC5还可作为SPI串口的数据输入端RC6/TX/CK25I/ORC6还可作为通用同步/异步收发器USART的全双工异步发送脚或半双工同步传输的数据脚RC7/RX/DT26I/ORC7还可作为通用同步/异步收发器USART的全双工异步发送脚或半双工同步传输的数据脚基本功能：RD是一个输入/输出可编程的

44、双向端口，此外还有第2功能RD0 RD71922I/O可作为从动并行接口与其它微处理器总线连接PSP0PSP72730I/O可作为从动并行端口与其它微处理器总线的连接基本功能：RE是一个输入/输出可编程的双向3线端口，此外还有第2,3功能RD0/ RD /AN58I/ORE0还可作为并口读出控制线或者第5路模拟信号输入端RE1/WR /AN6910I/ORE2还可作为并口片选控制线或者第5路模拟信号输入端VSS12、31P接地端VDD11/32P正电源端说明：引脚类型中I、O、P分别表示输入、输出和电源。PIC16F877单片机的程序计数器PC为13位宽，可寻址8K14位。PIC16F877单

45、片机的程序存储器以2K14位为单位。PIC16F877单片机采用硬件堆栈方式，具有8层13位的独立空间，不占用存储器空间，无需专用堆栈操作指令。当执行调用指令CALL或者CPU响应中断而发生程序跳转时，将CP值自动压入堆栈;当执行返回指令RETURN、RETFIE或RETLW时，自动出栈，并遵循“后进先出”的规则。3.2.2 AD574的使用在本设计中，选择了AD574转换器，它可以将多路转换器输入的模拟量进行A/D转换。而且是一个12位的ADC。由于本系统要求的温度范围是01300，精度为1，所以必须选择一个10位以上的ADC。文中选择的AD574完全满足系统的要求【8】。AD574是美国A

46、nalog Device公司生产的12位逐次逼近式模拟量数字量转换器，其主要特点是：有参考基准电压和时钟电路，不需外部时钟就可以工作；转换速率高，12位转换25s，8位转换16s；8位或16位微处理器接口，自带三态输出缓冲电路，可直接与各种典型的8位或16位的微处理器相连而无须附加逻辑接口电路，切能与CMOS与TTL兼容；温度适应范围大，在-55+125范围内满足线性要求。是我国目前应用最广，价格较稳定ADC，加之内部含有三态输入缓冲电路，可直接与各种微处理器连接，且无须附加逻辑接口电路，内部设置的高精度参考电压源和时钟电路，使它不需要任何外部电路和时钟信号，就能完成A/D转换功能，应用十分广

47、泛。【9】1) AD574简介AD574为28管脚双列直插式封装，其管脚排列如图3-2所示AC：模拟地；DC：数字地；：片选信号，低电平有效；CE：片使能，高电平有效；R/：读/启动信号，高电平读数据，低转换；12/：数据格式选择，高电平12位数据同时有效，低电平时第一次输出高8位，第二次输出低4位有效，中4位为0；图3-2 AD574管脚A0：字节选择控制线。在转换期间：A0=0时，AD574进行全12位转换，转换时间为25s；当A0=1s时，进行8位转换，转换时间为16s。在读出期间，当A0=0时，高8位数据有效；A0=1时，低4位数据有效。STS：工作状态输出端。转换开始时，STS达到高电平，转换过程中保持高电平，转换完成时，返回低电平STS可以作为状态信息被CPU查询，也可以用它的下降沿向CPU发出中断申