單片機(jī)原理與應(yīng)用課程設(shè)計報告單片溫度檢測設(shè)計

1、湖南工程學(xué)院課 程 設(shè) 計課程名稱 單片機(jī)原理與應(yīng)用 課題名稱 溫度檢測設(shè)計 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 班 級 電氣工程0607 學(xué) 號 姓 名 指導(dǎo)教師_ 2009年 6 月 8日湖南工程學(xué)院課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書課程名稱 單片機(jī)原理與應(yīng)用 課 題 溫度檢測設(shè)計 專業(yè)班級 電氣工程0607 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指導(dǎo)老師 審 批 任務(wù)書下達(dá)日期 2009年 6 月 8 日任務(wù)完成日期 2009年 6月 19 日設(shè)計內(nèi)容與設(shè)計要求設(shè)計內(nèi)容：本課題以單片機(jī)為核心，實(shí)現(xiàn)設(shè)計溫度的檢測。用可調(diào)電阻調(diào)節(jié)電壓值（0-5v）作為模擬溫度的輸入量，當(dāng)溫度低于30度時，發(fā)出長嘀聲報警和光報警，當(dāng)溫度高于60

2、度時，啟動直流電機(jī)散熱。測量溫度范圍在0-99度。1、1路模擬電壓輸入，電壓范圍0-5v；2、通過兩位led數(shù)碼管顯示其轉(zhuǎn)換的數(shù)字量（00ffh） 3、當(dāng)其轉(zhuǎn)換的數(shù)字量為(00-4dh),則通過發(fā)光二極管閃爍報警，當(dāng)其轉(zhuǎn)換數(shù)字量為(9a-ffh)時，啟動直流電機(jī)散熱。設(shè)計要求：1）確定系統(tǒng)設(shè)計方案； 2）進(jìn)行系統(tǒng)的硬件設(shè)計；3）完成必要的參數(shù)計算與元器件選擇；4）完成應(yīng)用程序設(shè)計；5）進(jìn)行單元電路及應(yīng)用程序的調(diào)試；6）寫出使用說明書。主 要 設(shè) 計 條 件1、mcs-51單片機(jī)實(shí)驗操作臺1臺；2、pc機(jī)及單片機(jī)調(diào)試軟件；3、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)板1套；4、制作工具1套；5、系統(tǒng)設(shè)計所需的元器件。 說

3、 明 書 格 式1. 課程設(shè)計任務(wù)書2. 目錄3. 說明書內(nèi)容1）課題的設(shè)計要求、目的、意義2）系統(tǒng)總體方案選擇與說明3）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖與工作原理4）各單元硬件設(shè)計說明及計算方法5）軟件設(shè)計與說明（包括流程圖）6）調(diào)試結(jié)果與必要的調(diào)試說明7）使用說明8）程序清單9）總結(jié)10）參考文獻(xiàn)附錄附錄a 系統(tǒng)原理圖附錄b 程序清單評分表進(jìn) 度 安 排設(shè)計時間為兩周第一周星期一、上午：布置課題任務(wù)，講課及課題介紹 下午：借閱有關(guān)資料，總體方案討論星期二、確定總體設(shè)計方案星期三、硬件模塊方案設(shè)計星期四、軟件模塊方案設(shè)計星期五、各硬件模塊設(shè)計第二周星期一、各硬件模塊設(shè)計星期二、各軟件模塊設(shè)計星期三、各軟件模塊設(shè)

4、計星期四、寫說明書星期五、上午：寫說明書，整理資料下午：交設(shè)計資料，答辯參 考 文 獻(xiàn) 1張迎新.單片微型計算機(jī)原理、應(yīng)用及接口技術(shù).國防工業(yè)出版社2房小翠.單片機(jī)實(shí)用系統(tǒng)設(shè)計技術(shù). 國防工業(yè)出版社3何立民.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計.北航出版社4王迎旭.單片機(jī)原理及及應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社.2004年7月目 錄一、設(shè)計任務(wù)與要求(1)二、80c51單片計算機(jī)的組成原理（2） 1. 組成框圖及內(nèi)部總體結(jié)構(gòu) （2）2. 單片機(jī)各口及其負(fù)載能力、接口要求 （3）3. mcs51單片機(jī)的引腳功能（5）三、硬件電路設(shè)計(6) 1. 溫度檢測和變送器 (6)2. 顯示器接口電路 (7)3. 溫度檢測系統(tǒng)總電路 (

5、7)四、軟件的設(shè)計 (8)1. 軟件總體流程圖 (8)2. 主程序與各部分程序 (9)3. 程序調(diào)試（9）五、總結(jié)(10)參考文獻(xiàn) (11)17一、 設(shè)計任務(wù)與要求自動控制系統(tǒng)在各個領(lǐng)域尤其是工業(yè)領(lǐng)域中有著及其廣泛的應(yīng)用，溫度控制是控制系統(tǒng)中最為常見的控制類型之一。隨著單片機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，通過單片機(jī)對被控對象進(jìn)行控制日益成為今后自動控制領(lǐng)域的一個重要發(fā)展方向，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關(guān)量都是常用的主要被控參數(shù)。例如：在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機(jī)械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測和控制。采用mcs-51單片

6、機(jī)來對溫度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。因此，單片機(jī)對溫度的控制問題是一個工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到的問題。1.設(shè)計題目：熱敏電阻式溫度檢測。要求實(shí)現(xiàn)熱敏電阻式溫度的采集處理和顯示。2.功能和指標(biāo)：將熱敏電阻兩端電壓經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換變換成數(shù)字量，然后通過軟件方法測出溫度值，再進(jìn)行現(xiàn)實(shí)處理。要求顯示范圍為0-99度，當(dāng)溫度低于30度時，發(fā)出長嘀聲報警和光報警，當(dāng)溫度高于60度時，啟動直流電機(jī)散熱。3.設(shè)計目的：掌握80c51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計方法。4.設(shè)計要求：（1）設(shè)計80c51單片機(jī)控制系統(tǒng)的硬件

7、電路原理圖； （2）完成各主要部分的程序框圖； （3）用匯編語言編寫各部分的程序。二、80c51單片計算機(jī)的組成原理1、組成框圖及內(nèi)部總體結(jié)構(gòu)圖2-1為80c51單片機(jī)功能結(jié)構(gòu)框圖 80c51 芯片內(nèi)部集成了 cpu、ram、rom、定時/計數(shù)器和i/o口等各功能部件，并由內(nèi)部總線把這些不見連接在一起。80c51單片機(jī)內(nèi)部包含以下一些功能部件：(1) 一個8位cpu；(2) 一個片內(nèi)振蕩器和時鐘電路；(3) 4kb rom（80c51有4kb掩膜rom，87c51有4kb eprom，80c31片內(nèi)有無rom）；(4) 128b內(nèi)ram；(5) 可尋址64kb的外rom和外ram控制電路；(6

8、) 兩個16位定時/計數(shù)器；(7) 21個特許功能寄存器；(8) 4個8位并行i/o口，共32條可編程i/o端線；(9) 一個可編程全雙工串行口；(10) 5個中斷源，可設(shè)置成2個優(yōu)先級。外時鐘源 外部事件計數(shù)振蕩器及時序 osc8051cpu程序存儲器4kb rom數(shù)據(jù)存儲器256b2個16位定時器/計數(shù)器64k總線擴(kuò)展控制器可編程i/o可編程全雙工串行口 中斷 控制 并 行 口 串行通信 圖2-1 80c51單片機(jī)功能結(jié)構(gòu)框圖2、單片機(jī)各口及其負(fù)載能力、接口要求80c51共有4個8位并行i/o端口,共32個引腳 (1)p0口8位雙向i/o口。 在不并行擴(kuò)展外存儲器(包括并行擴(kuò)展i/o口)時

9、, p0口可用作雙向i/o口。 在并行擴(kuò)展外存儲器(包括并行擴(kuò)展i/o口)時, p0口可用于分時傳送低8位地址(地址總線)和8位數(shù)據(jù)信號(數(shù)據(jù)總線)。位結(jié)構(gòu)如圖2-4所示。p0口能驅(qū)動8個lsttl門。 vcc地址/數(shù)據(jù)控制鎖存器p0.xdcpqqmuxv1v2p0.x引腳讀鎖存器寫鎖存器內(nèi)部總線讀引腳&1圖2-2 p0口位結(jié)構(gòu)(2) p1口8位準(zhǔn)雙向i/o口(“準(zhǔn)雙向”是指該口內(nèi)部有固定的上拉電阻)。位結(jié)構(gòu)如圖2-5所示。 p1口能驅(qū)動為4個lsttl門。vcc鎖存器p1.xdcpqqp1.x引腳讀鎖存器寫鎖存器內(nèi)部總線讀引腳內(nèi)部上拉電阻圖 2-3 p1口位結(jié)構(gòu) (3) p2口8位準(zhǔn)雙向i/

10、o口。在不并行擴(kuò)展外存儲器(包括并行擴(kuò)展i/o口)時, p2口可用作雙向i/o口。在并行擴(kuò)展外存儲器(包括并行擴(kuò)展i/o口)時, p2口可用于傳送高8位地址(屬地址總線) 。p2口能驅(qū)動4個lsttl門。p2口的位結(jié)構(gòu)如圖2-6所示，引腳上拉電阻同p1口。在結(jié)構(gòu)上，p2口比p1口多一個輸出控制部分。鎖存器p2.xdcpqq讀鎖存器寫鎖存器內(nèi)部總線讀引腳vccp2.x引腳內(nèi)部上拉電阻1地址控制mux圖 2-4 p2口位結(jié)構(gòu) (4) p3口8位準(zhǔn)雙向i/o口?？勺饕话鉯/o口用,同時p3口每一引腳還具有第二功能,用于特殊信號輸入輸出和控制信號(屬控制總線)。p3口驅(qū)動能力為4個lsttl門。 圖

11、2-5 p3口位結(jié)構(gòu)p3口第二功能如下表: 上述4個i/o口,各有各的用途。 在不并行擴(kuò)展外存儲器(包括并行擴(kuò)展i/o口)時, 4個i/o口都可作為雙向i/o口用。在并行擴(kuò)展外存儲器(包括并行擴(kuò)展i/o口)時, p0口專用于分時傳送低8位地址信號和8位數(shù)據(jù)信號,p2口專用于傳送高8位地址信號。p3口根據(jù)需要常用于第二功能,真正可提供給用戶使用的i/o口是p1口和一部分未用作第二功能的p3口端線。3. mcs51單片機(jī)的引腳功能80c51單片機(jī)一般采用雙列直插dip封裝，共40個引腳，圖2-2a為引腳排列圖。圖2-2b為邏輯符號圖。40個引腳大致可分為4類：電源、時鐘、控制和i/o引腳。圖2-6

12、 80c51（80c31、87c51）引腳圖三、硬件電路設(shè)計1、溫度檢測和變送器（1）熱敏電阻溫度轉(zhuǎn)換原理熱敏電阻是近年來發(fā)展起來的一種新型半導(dǎo)體感溫元件，由于它具有靈敏度高、體積小、重量輕、熱慣性小、壽命長以及價格便宜等優(yōu)點(diǎn),因此應(yīng)用非常廣泛。熱敏電阻與普通熱電阻不同，它具有負(fù)的電阻溫度特性，當(dāng)溫度升高時，電阻值下降，其特性曲線如圖3-1所示。 圖3-1 熱敏電阻特性曲線熱敏電阻的阻值-溫度特性曲線是一條指數(shù)曲線，非線性度較大，因此，在使用時要進(jìn)行線性化處理。線性化處理雖然能改善熱敏電阻的特性曲線，但比較復(fù)雜。為此，在要求不高的一般應(yīng)用中，常常作出在一定的溫度范圍內(nèi)溫度與阻值成線性關(guān)系的假定

13、，以簡化計算。使用熱敏電阻是為了感知溫度，給熱敏電阻通以恒定電流，電阻兩端就可測到一個電壓，然后通過下面公式求得溫度： 被測溫度; 與熱敏特性有關(guān)的溫度參數(shù)； 熱敏電阻有關(guān)的系數(shù)； 熱敏電阻兩端的電壓。根據(jù)這一公式，如能測得熱敏電阻兩端的電壓，再知道參數(shù)和參數(shù)，則可計算出熱敏電阻的環(huán)境溫度，也就是被測得溫度。這樣，就把電阻隨溫度的變化關(guān)系轉(zhuǎn)化為電壓隨溫度的變化關(guān)系了。數(shù)字式電阻溫度計設(shè)計工作的主要內(nèi)容，就是把熱敏電阻兩端電壓值經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換變成數(shù)字量，然后通過軟件方法計算出溫度值，再進(jìn)行顯示等處理。所以采取adc0809芯片來讀取電壓值。2、 顯示器接口電路圖3-2led顯示器接口電路3、 溫度

14、檢測系統(tǒng)總電路 圖3-3 單片機(jī)溫度檢測系統(tǒng)電路原理圖四、軟件的設(shè)計硬件平臺結(jié)構(gòu)一旦確定，大的功能框架即形成。軟件在硬件平臺上構(gòu)筑，完成各部分硬件的控制和協(xié)調(diào)。系統(tǒng)功能是由軟硬件共同實(shí)現(xiàn)的，由于軟件的可伸縮性，最終實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)功能可強(qiáng)可弱，差別可能很大。因此，軟件是本系統(tǒng)的靈魂。軟件采用模塊化設(shè)計方法，不僅易于編程和調(diào)試，也可減小軟件故障率和提高軟件的可靠性。同時，對軟件進(jìn)行全面測試也是檢驗錯誤排除故障的重要手段。由于編程多涉及到數(shù)值運(yùn)算，比較復(fù)雜，還有l(wèi)cd的菜單界面設(shè)計都是需要多重選擇判斷，這里我們選用了移值性好、結(jié)構(gòu)清晰的匯編語言來實(shí)現(xiàn)編程。1、 軟件總體流程軟件總體設(shè)計主要完成各部分的軟

15、件控制和協(xié)調(diào)。本系統(tǒng)主程序模塊主要完成的工作是對系統(tǒng)的初始化，包括掃描鍵盤和液晶的初始化，啟動無線接收模塊，發(fā)送顯示數(shù)據(jù)，同時對鍵盤進(jìn)行掃描，等待外部中斷，程序的流程圖如圖4-1所示 圖4-1 流程圖2、 主程序與各部分程序 由于排版和格式要求，主程序和部分程序見附錄b中的程序清單。3、系統(tǒng)調(diào)試（1）系統(tǒng)調(diào)試檢查硬件連接 包括各元器件的正確使用，例如：地線、電源線的接口。檢查電路板，各線路是否正確連接，各元器件是否安全焊上，是否牢固等等。 檢查軟件系統(tǒng) 1、根據(jù)系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)檢查各流程圖是否正確，再根據(jù)流程圖來檢查程序是否也正確。 2、分別寫出各指令的正確含義，包括中斷定時延時時間和初始化時方

16、式字和控制口地址。 3、將所有程序組織起來，在軟件環(huán)境下運(yùn)行，檢查程序是否正確。通過對硬件和軟件系統(tǒng)的認(rèn)真檢查，反復(fù)測試，結(jié)果系統(tǒng)檢測成功，可以進(jìn)一步運(yùn)行調(diào)試。 4、運(yùn)行調(diào)試：在電腦輸入程序后，各硬件連接正確無誤時，接上電源，輸入命令開始運(yùn)行調(diào)試。(2)測試結(jié)果 本系統(tǒng)基本上能符合設(shè)計者的要求，因條件所限還未有實(shí)際的運(yùn)行。五、總結(jié)隨著日子一天天的流逝，課程設(shè)計也接近了尾聲。經(jīng)過兩周的奮戰(zhàn)我的課程設(shè)計終于完成了。在沒有做課程設(shè)計以前覺得課程設(shè)計只是對這學(xué)期所學(xué)單片機(jī)知識的單純總結(jié)，但是通過這次做課程設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。課程設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高

17、。通過這次課程設(shè)計使我明白了自己原來知識還比較欠缺，自己要學(xué)習(xí)的東西還太多；以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過這次課程設(shè)計，我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。 在這次課程設(shè)計中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們大家能更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助過我的每位同學(xué)。 我的心得總結(jié)也就這么多了，但是，總之，不管是學(xué)會的還是未學(xué)的很懂的同學(xué)都覺得困難比較多，經(jīng)歷了開始時的彷徨，因為凡事開頭難，不知道如何入手。但是道路雖曲折，可前途是光明的，

18、只要堅持到底，最后終于做完后會有種如釋重負(fù)和油然而生的成就感覺。此外，還得出一個結(jié)論：書到用時方恨少，知識需要實(shí)踐，因為知識只有通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價值！有些東西以為學(xué)會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會用的時候才是真的學(xué)會了。 在此要感謝我的各位指導(dǎo)老師對我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我的幫助。在設(shè)計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗和自學(xué)并向老師請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力

19、，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設(shè)計做的也不太好，但是在設(shè)計過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計的最大收獲和財富，使我終身受益。參考文獻(xiàn)1 張迎新.單片微型計算機(jī)原理、應(yīng)用及接口技術(shù).國防工業(yè)出版社2 張鑫。單片機(jī)原理及應(yīng)用 北京：電子工業(yè)出版社3 何立明 mcs-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計（系統(tǒng)配置與接口技術(shù)） 北京：北京航空航天 大學(xué)出版社4陳明熒.8051單片機(jī)課程設(shè)計實(shí)訓(xùn)教材北京:清華大學(xué)出版社5胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)北京:清華大學(xué)出版社6徐淑華程退安姚萬生.單片機(jī)微型機(jī)原理及應(yīng)用哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社7 余永權(quán)權(quán)，汪明慧，黃英編著。單片機(jī)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)

20、用。北京：電子工業(yè)出版社 8 武鋒 pic系列單片機(jī)的開發(fā)應(yīng)用技術(shù)。北京：電子工業(yè)出版社附錄附錄a 系統(tǒng)原理圖附錄b 程序清單ed_0equ 30hled_1 equ 31hled_2 equ 32hadcequ35htcntaequ36htcntbequ37hh_tempequ38h;溫度上限l_tempequ39h;溫度下限flagbit00hh_almbitp3.0l_almbitp3.1soundbitp3.7clockbitp2.4st bit p2.5eoc bit p2.6oe bit p2.7org 00hsjmpstartorg0bhljmpint_t0org1bhljmpi

21、nt_t1start:movled_0,#00hmovled_1,#00hmovled_2,#00hmovdptr,#tablemovh_temp,#153movl_temp,#77movtmod,#12hmovth0,#245movtl0,#0movth1,#(65536-1000)/256movtl1,#(65536-1000)mod 256movie,#8ahclrcsetbtr0;為adc0808提供時鐘wait:setbh_almsetbl_almclr stsetb stclr st;啟動轉(zhuǎn)換 jnb eoc,$setb oe mov adc,p1;讀取ad轉(zhuǎn)換結(jié)果clr oemova,adcsubba,#77 ;判斷是否低于下限jclalmmova,h_tempmovr0,adcsubba,r0;判斷是否高于上限jchalmclrtr1ljmpprocproc:mov a,adc ;數(shù)值轉(zhuǎn)換mov b,#100div abmov led_2,amov a,bmov b,#10div abmov led_1,amov led_0,blcalldispsjmp