《基于單片機的ad590測溫系統(tǒng)》課程設計報告

1、基于單片機的ad590測溫系統(tǒng)課程設計報告專業(yè)班級： 電子信息工程 07 姓 名： 指導教師： 2010 年 11 月 5 日信息與電子工程學院目 錄1、前言12、設計方案比較13、硬件設計34、軟件設計75、調(diào)試86、總結(jié)97、附錄10前言近年來隨著科技的飛速發(fā)展，為使生活更加便捷，單片機技術正在不斷地走向日常應用，同時帶動傳統(tǒng)檢測技術日新月異。在人們生活環(huán)境中，溫度扮演著舉足輕重的角色，人們無時無刻在與溫度打交道。可以說幾乎80%的工業(yè)部門都不得不考慮溫度的因素。目前測量溫度一般使用的溫度計，除了常用的水銀或酒精制成的溫度計外，還有用其他材料制成的溫度計。本次課程設計是基于單片機的測溫系統(tǒng)

2、，此系統(tǒng)的傳感器是熱敏電阻，利用熱敏電阻負溫度系數(shù)的特性構建出測量電路，再通過stc12c5608ad單片機，單片機內(nèi)部有10位8路的ad轉(zhuǎn)換，可把測量電路輸出的電壓值轉(zhuǎn)化為ad值，然后通過四位數(shù)碼管顯示出溫度，本次設計使用鍵盤設置溫度報警點，這樣可在不同場合使用，當超過溫度時顯體管就會閃爍。使用電腦上usb接口的5v電壓即可讓這個系統(tǒng)工作。經(jīng)過keil軟件編輯，編譯，鏈接，調(diào)試以及仿真，寫出滿足控制要求的程序，通過下載線把寫好的程序下載單片機內(nèi)。 單片機即可自主反復執(zhí)行程序，從而完成測溫過程。這種設計方案實現(xiàn)了溫度實時測量和顯示。該系統(tǒng)抗干擾能力強，具有較高的測量精度，安裝簡單方便，性價比高

3、，可維護性好。這種測溫系統(tǒng)可廣泛應用于各種場合，實現(xiàn)對的實時測量，是一種比較智能、經(jīng)濟的方案，適于大力推廣，可帶來很好的經(jīng)濟效益和社會效益。設計方案比較方案一：（晶體管3dg6作為溫度傳感器） 在現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，環(huán)境溫度的測量和控制是極為普遍和重要的。為了提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，尋求性能可靠價格低廉，且應用廣泛的元器件是生產(chǎn)過程的首選。本測量儀就是采用極為普遍的晶體管3dg6作為溫度傳感器，廉價的電壓/頻率轉(zhuǎn)換器(v/f)lm331與at89c51單片機組成的溫度測量儀。它具有成本低，調(diào)校簡便，自動補償，測量精度高的特點。 半導體理論和實驗證明，在 -50+150 的范圍內(nèi)，當發(fā)射結(jié)

4、正偏時，不管集電結(jié)反偏還是零偏，在一定的集電極電流形式下，npn硅晶體管的基極-發(fā)射極正向電壓ube隨溫度t的增加而減小。并有良好的線性關系，其電壓溫度系數(shù)約-2.1mv/。因此，晶體管3dg6不但可以作為通常的電子器件使用，而且也是一種價格低廉，取材方便，性能良好的溫度傳感器，但是此方案抗干擾性差，數(shù)據(jù)處理復雜，數(shù)據(jù)存放空間大，且受市場限制。方案二：（ds18b20作為溫度傳感器）ds18b20是dallas公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有3引腳to92小體積封裝形式；溫度測量范圍為55125,可編程為9位12位a/d轉(zhuǎn)換精度，測溫分辨率可達0.0625，被測溫度用符號擴展的16位數(shù)字量

5、方式串行輸出；其工作電源既可在遠端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個ds18b20可以并聯(lián)到3根或2根線上，cpu只需一根端口線就能與諸多ds18b20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。以上特點使ds18b20非常適用于遠距離多點溫度檢測系統(tǒng)。 方案三：（ad590作為溫度傳感器）ad590是單片集成感溫電流源。它的主要特性如下：流過器件的電流（ua）等于器件所處環(huán)境的熱力學溫度是線性關系, 方便編程人員對電壓轉(zhuǎn)化為溫度的計算，測溫范圍為-55+150。電源電壓范圍為4v30v，可以承受44v正向電壓和20v反向電壓，輸出電阻為710m 歐姆。共有i、j、k、l、m五

6、檔，其中m檔精度最高，在-55+150范圍內(nèi)非線性誤差為0.3。利用熱敏電阻負溫度系數(shù)的特性構建出測量電路，再通過stc12c5410ad單片機，單片機內(nèi)部有10位8路的ad轉(zhuǎn)換，可把測量電路輸出的電壓值轉(zhuǎn)化為ad值，然后通過四位數(shù)碼管顯示出溫度，本次設計使用鍵盤設置溫度報警點，這樣可在不同場合使用，當超過溫度時蜂鳴器就會發(fā)出聲音。使用電腦上usb接口的5v電壓即可讓這個系統(tǒng)工作。經(jīng)過keil軟件編輯，編譯，鏈接，調(diào)試以及仿真，寫出滿足控制要求的程序，通過下載線把寫好的程序下載單片機內(nèi)。 單片機即可自主反復執(zhí)行程序，從而完成測溫過程。 總結(jié)：與方案一相比，方案三可行性好，便于標定，好調(diào)節(jié)，精度

7、高，線性好，便于計算，電路有較好的平衡性與靈敏性，測量范圍為從55150。與方案二相比,方案三的測量范圍大,而且價格便宜,而且更適應生活的溫度測量要求。而且方案三的電路簡單，軟硬件結(jié)構模塊化，可根據(jù)外界溫度的變化，直接在數(shù)碼管上顯示溫度值，易于觀察。綜上所述選方案三最適合.硬件設計 硬件電路設計是課程設計的一大組成，軟件設計也需在硬件設計的基礎上才能完成。電路圖的設計也是系統(tǒng)設計的一大助力，設計的時候通過protel將電路圖連接好，此時清晰明了，為后面的焊接提供方便。圖1 stc12c5410ad與rs232的連接電路圖如圖1所示，這是單片機stc12c5410ad與rs232的管腳連接圖，當

8、單片機通過rxd和txd與rs232的r1out和t1in的連接時即可通信，而rs232通過串口又與電腦連接，即可將電腦中程序下載到單片機中，完成所需要的功能，并可以 按照所需修改便能完成不同的功能。圖2 ad590 電路連接方式如圖2所示，是ad590的溫度測量電路，此電路運用了ad590對周過環(huán)境溫度進行測量,ad590隨著環(huán)境溫度變化改變ad590輸出的電流值，它們的關系是i= t+273。差動運算放大器的正端連接ad590，獲得電壓值為(273+t)*10kv，而差動運算放大器的負端連接的是2.73*10kv,通過運算放大器的減法運算，以及放大器的放大倍數(shù)是5.6倍。最后的電壓值輸出

9、v=5.6/100。再將隨溫度變化的電壓值輸入到單片機進行處理。圖3 74hc164的連接電路圖4 四位數(shù)碼管如圖3、4所示，單片機的p1.0,，p1.1控制74hc164的da和ck，通過164可使串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為并行數(shù)據(jù)，用以緩解i/o口太少的問題。164輸出口連接數(shù)碼管，用于選擇輸出的數(shù)字。圖5 報警電路如圖5所示可知，單片機的p2.4控制發(fā)光二極管，當提示溫度超過限制溫度時，p2.4為高電平，發(fā)光二極管閃爍，提示溫度超過限制溫度。圖6 usb供源電路如圖6所示為usb供源電路，當usb插在電腦上時，可為整個系統(tǒng)提供5v的電壓，電路中的電感可防止電腦和電路之間相互干擾，當電路接通時發(fā)光二極

10、管會接通發(fā)光。圖7 按鍵電路如圖7所示，本測溫系統(tǒng)有三個按鍵接有三個上拉電阻分別連接腳p3.2,p3.3,p3.4。這三個腳用來實現(xiàn)設置溫度上限。其中p3.2腳用來改變十位的溫度，p3.3腳用來改變個位的溫度，p3.4腳用來切換設置溫度和測量溫度的界面顯示。圖8 測溫系統(tǒng)完整的電路圖如圖8所示，這便是完整的基于單片機的熱敏電阻測溫系統(tǒng)的電路圖，所能完成的功能如下：1、單片機通過ad590進行ad采樣計算溫度。 2、溫度能4位顯示。 3、能通過鍵盤進行溫度報警點設置。 4、溫度超限時通過發(fā)光二極管閃爍報警。軟件設計如圖是主函數(shù)流程圖。 開始時端口，定時器初始化，eeprom初始化并讀取儲存值。在

11、while（1）循環(huán)里取的10個溫度值取平均，掃描鍵盤是否進入限制溫度的顯示。若否，顯示測量溫度值，若是，顯示限制溫度值。對四個晶體管的引腳分別選中，顯示相應位上的值，并判斷p腳是否選中，若選中相應晶體管的數(shù)值加一。最后判斷測量溫度是否大于顯示溫度，若是報警。圖 主函數(shù)流程圖 本系統(tǒng)的顯求部分使用了定時器中斷，通用這個方法數(shù)碼管顯示比較穩(wěn)定，不會受到其它代碼影響，到了定時的時間，定時器溢出，立刻就去執(zhí)行顯示動作。調(diào)試一、 軟件調(diào)試過程1、 用keil軟件編寫c語言程序，實現(xiàn)相應功能；2、 用單步運行和斷點運行方法調(diào)試步驟；3、 調(diào)試顯示的過程中，在watch窗口中顯示需要觀察的溫度的十、個、小

12、數(shù)點后一位的值。4、 每塊實現(xiàn)功能程序單獨調(diào)試。排除其它干擾。5、 把程序燒入單片機運行結(jié)果觀察，然后修改，目標達到最佳效果。二、 軟件調(diào)試遇到的問題 在調(diào)試的過程中，遇到各種各樣的問題，使結(jié)果不理想。問題總結(jié)如下：1、 最開始時，程序燒進單片機顯示的溫度全是亂碼?？紤]是否是顯示數(shù)字程序編碼錯誤。給顯示程序一個特定的值，顯示的結(jié)果正確，排除是顯示問題。如法炮制，排除溫度計算問題。得到是傳感器得到采樣值經(jīng)過轉(zhuǎn)化出現(xiàn)錯誤。解決方法：給單片機端口初始化，p1m0=0x10，p1m1=0x00，使口只為輸入端。2、 溫度顯示畫面抖動很快，數(shù)字模糊。解決方法：取多個溫度值組成數(shù)組，如數(shù)組溢出，溫度值平移

13、一位。最后取的平均值顯示輸出。顯示界面清晰，溫度值準確。3、 按鍵按下去時，晶體管顯示抖動一下，給人感覺非常不舒服。解決方法：用延時，判斷有鍵按下，暫時不執(zhí)行，程序繼續(xù)往下走，過了一段時間再執(zhí)行。4、 限制溫度無法儲存。每次重新上電需再次設置。解決方法：使用stc12c2608單片機里的eeprom功能，把每次設置的溫度存儲進去，下次上電時再讀取。 5、在接ad590溫度采集電路前，無輸入狀態(tài)或固定電壓輸入下的 顯示不正確。 解決方法：由于ad轉(zhuǎn)換子函數(shù)所得結(jié)果為數(shù)字量，因此要把轉(zhuǎn)換值乘以基準電壓后再乘1024?？偨Y(jié)這次課程設計是我們第一次接觸完整的系統(tǒng)設計，在這次設計中學到了很多，雖然在軟件

14、設計編程過程中遇到了很多以前沒注意或者容易出錯的問題，經(jīng)過每一次改正都是學習的一次突破，非常感謝老師給我們的這次機會，讓我們從理論學習轉(zhuǎn)為真正的實際操作，了解到了理論學習與實際操作其實有很大的區(qū)別，只有在不斷調(diào)試才能進步，而有時調(diào)試通過，將程序燒到板子上的時候就會發(fā)現(xiàn)又一次區(qū)別，有可能出現(xiàn)板子不能實現(xiàn)你所需要的功能，或者執(zhí)行錯了功能，這都是我們在調(diào)試中需要改正的，調(diào)試在我們整個設計過程中占了很大的比重，當基本功能調(diào)試成功了，我們才能考慮實現(xiàn)更多功能，使系統(tǒng)更加完善。最后感謝張磊老師對我們的悉心指導。附錄1、#include code unsigned char seg_tab10=0x3f,0

15、x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; /共陰斷碼表unsigned int tm0=10000,count; /中斷時間設置unsigned char led_buff3; /* 存放3位數(shù)碼管的段筆畫 */unsigned char shi_w,ge_w; sbit contr_0=p32;sbit contr_1=p33;sbit contr=p34;sbit da=p27;sbit ck=p26;sbit led=p25;void delay(unsigned int i) for(;i0;i-); /*延時*/void init_is

16、p(void)isp_addrh=0x28;isp_addrl=0x00;/送地址isp_contr=0x87;isp_cmd=0x01; /讀操作isp_trig=0x46; /觸發(fā)isp_trig=0xb9;shi_w=isp_data;isp_addrh=0x28;isp_addrl=0x01;/送地址isp_contr=0x87;isp_cmd=0x01; /讀操作isp_trig=0x46; /觸發(fā)isp_trig=0xb9;ge_w=isp_data;void write_isp(void) isp_addrh=0x28; isp_addrl=0x00;/送地址 isp_contr

17、=0x87; isp_cmd=0x03; /擦除操作isp_trig=0x46; /觸發(fā)isp_trig=0xb9;isp_data=shi_w;isp_addrh=0x28;isp_addrl=0x00;/送地址isp_contr=0x87;isp_cmd=0x02; /寫操作isp_trig=0x46; /觸發(fā)isp_trig=0xb9; isp_data=ge_w;isp_addrh=0x28;isp_addrl=0x01;/送地址isp_contr=0x87;isp_cmd=0x02; /寫操作isp_trig=0x46; /觸發(fā)isp_trig=0xb9; unsigned int

18、getaddata(unsigned char ch) /*a/d轉(zhuǎn)換*/unsigned char lo2; unsigned int hi8;adc_contr=0xe8+ch;while(!(adc_contr&0x10);adc_contr = 0x80;lo2 =adc_low2;lo2&=0x03;hi8 =adc_data;hi8=2;hi8+=lo2; return(hi8);void show_1led(unsigned char b) /*串轉(zhuǎn)并*/ unsigned int i; unsigned char a; a=led_buffb; if(b=1) a=a+0x80

19、; for(i=0;i8;i+) da=a&0x80; ck=1; a=a1; ck=0; void init_timer0(void) p1m0=0x10; /設置p1.4僅為輸入口 led=0; ea=0; tr0=0; tmod |= 0x01; /使用模式1，16位定時器，使用|符號可以在使用多個定時器時不受 影響 th0=(65536-tm0)/256; /給定初值 tl0=(65536-tm0)%256; et0=1; /定時器中斷打開 tr0=1; /定時器開關打開 ea=1; /總中斷打開void timer0(void) interrupt 1 /*10ms中斷*/ tr0=

20、0; th0=(65536-tm0)/256; /*初值設置*/ tl0=(65536-tm0)%256; tr0=1; p1=0xbf; /十位顯示 show_1led(0); delay(1000); p1=0xff; p1=0x7f; /個位顯示 show_1led(1); delay(1000); p1=0xff; p1=0xfe; /小數(shù)位顯示 show_1led(2); delay(1000); p1=0xff; void led_fill_d(unsigned int n) led_buff2=seg_tab(unsigned char)(n%10); / 小數(shù)位 n=n/10; led_buff1=seg_tab(unsigned char)(n%10); / 個位 n=n/10; led_buff0=seg_tab(unsigned char)(n%10); / 十位void keypress_0(void) /*十位設置*/ if(!contr_0) delay(1000); if(!contr_0) shi_w+; if(shi_w=10) shi_w=0; while(!contr_0); write_isp(); void keyp