一、温度记录器设计
设备按照用户通过按键设定的时间间隔自动采集并存储温度，并具有采集完成提醒、数码管显示等功能，系统硬件部分主要由按键电路、电源供电电路、RTC时钟、传感器电路和显示电路组成。系统框图如图1所示。
图1 系统框图
设计任务及要求：
1.数码管显示
1.1 设备上电后，自动进入参数设置界面（图2）此时，通过按键S4切换4个温度采集间隔时间，分别为1秒，5秒和60秒；
图2 参数设置界面（上电默认）
按下按键S5，确认采集间隔时间，并退出参数设置界面（图2），进入时钟显示界面（图3），并开始采集温度。
图3 时钟显示界面
1.2 当设备按照用户设定的采集间隔采集到10个数据后，指示灯L1闪烁提示本次温度采集已经完成，此时进入数码管采集温度界面（图4）：
图4温度采集显示界面
此时，按下S6，L1熄灭，按照时间先后顺序，切换显示设备内存储的温度数据，按下S7按键进入参数设置界面（图2），待用户输入温度采集间隔之后，可以进行下一次的温度采集工作。
说明：索引指的是当前显示的温度按照采集时间先后顺序的编号（00-09）。
2. 温度检测功能
使用DS18B20温度传感器完成温度的测量功能；
3. 实时时钟RTC
使用DS1302时钟芯片完成RTC的相关功能。
4. 设备工作模式说明
（1）默认RTC时间：23时59分50秒；
（2）默认温度数据采集间隔为1秒；
（3）设备处在不同的显示界面下，与该界面无关的操作无效；
（4）温度数据最大存储容量：10个。
二、温度监控器设计
“温度监控器”可以实现环境温度检测及报警功能；通过EEPROM存储上下限温度数值，温度上下限数值可通过外部按键更改。系统硬件电路主要有单片机控制电路、数码管显示电路、EEPROM存储电路、直流电机驱动电路(设计部分)、键控制电路及继电器组成，系统框图如图2所示：
设计任务及要求：
1.数码管显示单元
通过8位共阳数码管显示温度信息，包括设定的温度上下限数值和当前温度值，显示格式如图3所示：
2.温度测量单元
通过DS18B20数字温度芯片测量环境温度。
3.按键控制单元
独立按键S4设定为“加上限”按键；每按下一次，温度上限值增加1℃；
独立按键S5设定为“加下限”按键；每按下一次，温度下限值增加1℃；
独立按键S6设定为“减上限”按键；每按下一次，温度上限值减少1℃；
独立按键S7设定为“减下限”按键；每按下一次，温度下限值减少1℃。
4. EEPROM记录单元
系统通过AT24C02存储温度信息，AT24C02内部存储地址0x00和0x01分别存储
温度上下限数据信息；温度上下限数据可通过外部按键进行修改，并通过数码管实时显示。数据存储格式如图4所示：
图4 数据存储格式
5. 温控单元
若当前温度数值超过EEPROM中存储的温度上限数据，通过单片机P34口产生周期为1KHz占空比为30%的PWM信号驱动直流电机工作。待温度恢复到上下限阈值内时，P34口输出高电平，直流电机停止工作。若当前温度低于EEPROM中存储的温度下限数据，继电器打开，当温度恢复到上下限阈值内时，继电器自动关闭。
7.系统初始状态说明
上、下限温度值需要设定在0℃到99℃范围内，下限值不大于上限值。系统上电后，
从EEPROM中读取温度上、下限数值，并实时显示当前温度。
三、智能传送装置设计
“传送装置”可实现货物重量检测，改变装置的传输方向，超重记录及超重报警功能。“传送装置”的硬件电路主要由单片机控制电路、数码管显示电路、模数转换电路、EEPROM存储电路、按键控制电路、蜂鸣器及继电器电路组成，系统框图如图1所示。
设计任务及要求
1.重量测量及显示单元
通过AD检测电路，检测电位器Rb2输入的电压信号，模拟“货物”的重量；假定
Rb2输入的电压信号与“货物”重量具有线性关系，电压为2.5V时，货物重量为500kg；电压为0V时，“传送装置”空载。通过4位共阳数码管显示当前“货物”重量。
2.按键控制单元
独立按键S4设定为启动按键；当S4按下后，继电器接通，“传送装置”启动；
独立按键S5设定为正向传送控制按键；S5在“传送装置”启动后才被使能，当S5
按下后，发光二极管从L1到L8以0.2秒为间隔依次循环点亮，“传送装置”开始正向传送“货物”；
独立按键S6设定为反向传送控制按键；S6在“传送装置”启动后才被使能，当S6
按下后，发光二极管从L8到L1以0.2秒为间隔依次循环点亮，“传送装置”开始反向传送“货物”；
独立按键S7设定为停止按键；当S7按下后，继电器断开，所有发光二极管处于熄灭状态，“传送装置”停止。
3.超重报警单元
设定“传送装置”额定载重为750kg，若“货物”重量超出此额定值，传送装置自动停止（继电器断开、所有发光二极管熄灭），蜂鸣器开始报警；“货物”重量小于额定载重后，传送装置自动恢复到工作状态（继电器接通、发光二极管重新循环点亮），同时关闭蜂鸣器报警。
4.超重记录单元
当“传送装置”载重超过额定载重后，自动将AD转换后的结果保存到EEPROM中，若“货物”重量未发生变化，仅存储一次测量结果。数据存储格式如下图所示：
5.系统初始状态说明
系统上电后，自动检测当前“货物”重量，并通过数码管显示；“传送装置”处于停止状态（继电器断开），此时系统不能够自动恢复到工作状态（继电器接通）。
四、小区自动售水机设计
模拟自动售水机的工作流程，通过按键控制售水机的水流出和停止；通过数码管显示费率、出水量及总费用；通过光敏电阻检测环境亮度，在亮度过低的情况下，自动开灯。系统硬件电路主要由单片机控制电路、数码管显示电路、AD转换电路及功能按键组成。系统框图如图1所示：
设计任务及要求
1.按键控制单元
设定按键S7为出水控制按键，当S7按下后，售水机持续出水（继电器接通，指示灯L10点亮）。设定按键S6为停水控制按键，当S6按下后，停止出水（继电器断开，指示灯L10熄灭）。
2.数码管显示单元
通过4位数码管DS1显示费率，单位为元/升，保留2位有效数字；
通过4位数码管DS2显示当前出水量（出水时，单位为升）和总价（停止时，单位为元）：按下出水键S7后，清除数码管DS2显示数据，数码管DS2实时显示出水量，保留2位有效数字），在出水状态下，再次按下S7，不会影响出水状态，直到按下停止键S6为止；按下停止出水键S6后，数码管DS2显示总价（保留2位有效数字）。
例：当S7按下后，数码管示意图如图2所示：
当S6按下后，数码管示意图如图3所示：
3.AD转换单元
通过光敏电阻RD1和AD转换芯片PCF8591组成的亮度检测电路（亮度值转换为PCF8591通道1的电压）检测环境亮度；当PCF8591通道1输入的电压小于1.25V时，L1灯点亮，大于1.25V时L1熄灭。
系统说明：
1.假定水价为0.5元/升，出水速度为100ml/s。
2.一次出水总量达到99.99L时，继电器自动断开，数码管DS2显示价格。
五．温度采集与控制装置
模拟“温度采集与控制装置”用于温度的实时监测与控制，单片机采集18B20温度传感器的输出信号，并送到数码管进行显示，通过传感器得到的温度数据将与用户设定温度上限、下限值进行比较，再由单片机启动控制或报警电路。系统硬件部分主要由单片机最小系统、数码管显示、DS18B20温度传感器、矩阵键盘等组成。系统组成框图如图所示。
图1 系统组成框图
设计任务及要求
1.温度检测
温度检测采用DS18B20温度传感器，数据经过单片机处理后，与用户设定的温度上限(Tmax)和温度下限(Tmin)比较，确定当前温度所处的区间，数码管显示格式如图2所示，
图2 温度显示界面
关于温度区间的说明：
温度区间0：当前温度<Tmin
温度区间1：当前温度Tmin≦T≦Tmax
温度区间2：当前温度>Tmax
可设定的最大温度区间：0℃~99℃
2.用户输入3×4键盘
通过矩阵键盘设定系统的工作参数，各个按键的功能定义如图3所示：
图3矩阵键盘功能定义
“设置”键按下后进入工作参数设置界面，如图4所示，依次按下设定的数值，再次按下“设置”按键，保存当前输入的数据，并退出工作参数设定界面。
图4 数码管显示格式-温度设定界面
以设定Tmax为35℃，Tmin为25℃为例说明参数设定过程：按下“设置”键，然后依次按下数字按键“3”“5”“2”“5”，如图5所示，再次按下“设置”键，完成参数设定，并退出参数设定界面。在输入过程中，按下“清除”按键，将清除当前输入的数据，若设定工作参数有误，如Tmax<Tmin，L2常亮，修正错误设定并保存参数后，L2熄灭。
图5 数码管显示格式-温度设定界面
3.执行机构
执行机构由L1和继电器组成，用于报警和连接外部高低温执行机构。
3.1 实时温度处在温度区间0，继电器关闭，指示灯L1以0.8s为间隔闪烁；
3.2 实时温度处在温度区间1，继电器关闭，指示灯L1以0.4s为间隔闪烁；
3.3实时温度处在温度区间2，继电器打开，指示灯L1以0.2s为间隔闪烁；
4. 初始化状态说明
系统默认的温度上限（Tmax）为30℃，温度下限（Tmin）为20℃,可以通过矩阵键盘修改。
六 带有温度显示的电子闹钟
设计具有温度显示功能的电子钟，系统组成框图如图所示。
图1 系统组成框图
1 初始化
1）关闭蜂鸣器、继电器等无关外设；
2）设备初始化时钟为 23 时 59 分 50 秒，闹钟提醒时间 0 时 0 分 0 秒。
2 显示功能
1) 时间显示格式
2) 温度显示格式
3 按键功能
1）按键 S7 定义为“时钟设置”按键，通过该按键可切换选择待调整的
时、分、秒，当前选择的显示单元以 1 秒为间隔亮灭，时、分、秒的调整需注意数据边界属性。
2）按键 S6 定义为“闹钟设置”按键，通过该按键可进入闹钟时间设置
功能，数码管显示当前设定的闹钟时间。
3）按键 S5 定义为“加”按键，在“时钟设置”或“闹钟设置”状态下，每次按下该按键当前选择的单元（时、分或秒）增加 1 个单位。
4）按键 S4 定义为“减”按键，在“时钟设置”或“闹钟设置”状态下，每次按下该按键当前选择的单元（时、分或秒）减少 1 个单位。
5）按键功能说明：
按键 S4、S5 的“加” 、 “减”功能只在“时钟设置”或“闹钟设置”状态下有效；在 “时钟显示”状态下，按下 S4 按键，显示温度数据，松开按键，返回“时钟显示”界面。
4 闹钟提示功能
1）指示灯 L1 以 0.2 秒为间隔闪烁，持续 5 秒钟；
2）闹钟提示状态下，按下任意按键，关闭闪烁提示功能。
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