單片機(jī)溫度檢測報(bào)警器課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、.贛 南 師 學(xué) 院物理與電子信息學(xué)院課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)報(bào)告書基于AT89S52單片機(jī)的單片機(jī)溫度檢測顯示報(bào)警器姓班級： 學(xué)號 指導(dǎo)老師： 時(shí)間： 2012年1月1號 目錄內(nèi)容摘要1關(guān)鍵詞1Abstract1Keywords11緒論22 系統(tǒng)設(shè)計(jì)22.1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求22.2 方案的選擇與論證33 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)43.1 主控器模塊53.2 數(shù)碼管顯示模塊63.3 A/D轉(zhuǎn)換模塊63.4 硬件元件清單84軟件設(shè)計(jì)與仿真84.1主程序設(shè)計(jì)94.2 仿真軟件簡介94.3 仿真結(jié)果104.4 系統(tǒng)調(diào)試124.5 誤差分析12結(jié)束語13附錄：程序清單13參考文獻(xiàn)17. v.內(nèi)容摘要：該溫度報(bào)警系統(tǒng)以AT89

2、C51單片機(jī)為核心控制芯片，實(shí)現(xiàn)溫度檢測報(bào)警功能的方案。該系統(tǒng)能實(shí)時(shí)采集周圍的溫度信息進(jìn)行顯示，程序內(nèi)部設(shè)定有報(bào)警上下限，根據(jù)應(yīng)用環(huán)境不同可設(shè)定不同的報(bào)警上下限。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對溫度的自動(dòng)監(jiān)測，為設(shè)備的正常運(yùn)行提供了條件，在工業(yè)中具有一定的實(shí)用價(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。另外該方案顯示部分采用數(shù)碼管來顯示溫度。關(guān)鍵詞： AT89C51ADC0808 溫度檢測 報(bào)警Abstract：The temperature alarm system AT89C51 control chip, realize temperature detection alarm function scheme. The syst

3、em can collect real-time temperature information around that internal procedures set alarm equipped, according to different application environment can be set different alarm upper. The system realizes the automatic monitoring of temperature, for the normal operation of the equipment provided a cond

4、ition, in the industry has certain practical value and broad application prospect. In addition the scheme shows part adopts digital tube to display temperature.Keywords： AT89C51 ADC0808 Temperature detecting alarm1緒論目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)

5、據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄象機(jī)、攝象機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用必須重視。溫度是一個(gè)十分重要的物理量，對它的測量與控制有十分重要的意義。隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展及人們對生活環(huán)境要求的提高，人們也迫切需要檢測與控制溫度。在控制領(lǐng)域中，對溫度的控制有著舉足輕重的作用。例如陶瓷的燒烤，只有控制住溫度的適度，才能制作出一件完美的藝術(shù)品，否則只是一件廢品；還有如釀酒的過程，也需要對溫度進(jìn)行控制。可見，在生活的許多方方面面都有著對溫度進(jìn)行感知和

6、控制的需要。本次設(shè)計(jì)的目的就是基于AT89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)溫度檢測,報(bào)警的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能實(shí)時(shí)采集周圍的溫度信息進(jìn)行顯示，程序內(nèi)部設(shè)定有報(bào)警上下限，根據(jù)應(yīng)用環(huán)境不同可設(shè)定不同的報(bào)警上下限。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對溫度的自動(dòng)監(jiān)測，為設(shè)備的正常運(yùn)行提供了條件，在工業(yè)中具有一定的實(shí)用價(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求2.1.1設(shè)計(jì)任務(wù)基于AT89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)溫度檢測報(bào)警，可以實(shí)時(shí)采集周圍的溫度信息進(jìn)行顯示，并且可以根據(jù)應(yīng)用環(huán)境不同設(shè)定不同的報(bào)警上下限。2.1.2設(shè)計(jì)要求（1）實(shí)時(shí)溫度檢測并顯示其對應(yīng)的值。 ( 2 ) 具有溫度報(bào)警功能。 ( 3 )可以設(shè)報(bào)警置溫度上下限。2.2方案的

7、選擇與論證2.2.1總體設(shè)計(jì)方案方案一：基于STC89C51單片機(jī)通過讀取溫度傳感器DS18B20測量溫度后存儲的數(shù)據(jù)，之后送去數(shù)碼管顯示。當(dāng)高于或低于一定溫度將分別利用紅黃燈報(bào)警。此方案由于DS18b20測量溫度范圍為55+125，在工業(yè)生產(chǎn)中此范圍較小。而且由于編程時(shí)采用I2C通信，因此讀取數(shù)據(jù)是時(shí)序要求較高，程序編寫復(fù)雜。本方案電路復(fù)雜，靈活性不高，效率低，不利于系統(tǒng)的擴(kuò)展，對信號處理比較困難。方案二：采用51系列單片機(jī)作為整機(jī)的控制單元，將0-5V模擬電壓信號通過AD0808模數(shù)轉(zhuǎn)換成模擬溫度值0-255，然后通過數(shù)碼管顯示其溫度值。此方案設(shè)計(jì)簡單，編程容易，并且增寬了測量溫度范圍。本

8、設(shè)計(jì)采用第二種方案。為了能夠使系統(tǒng)具備檢測溫度的大小，利用51系列單片機(jī)為主控制器，通過AD0808檢測由電位器分壓輸出的的電壓值，從而輸出模擬溫度值0-255送入單片機(jī)，并且由其送去數(shù)碼管顯示，其中數(shù)碼管通過74HC573驅(qū)動(dòng)顯示。2.2.2顯示部分采用了鍵盤/顯示器接口控制器。不僅簡化接口引線，而且減小了軟件對鍵盤/顯示器的查詢時(shí)間，提高了CPU的利用率。采用三位半的數(shù)字電壓表直接對輸出電壓采樣并顯示輸出實(shí)際電壓值，一旦系統(tǒng)工作異常，出現(xiàn)預(yù)制值與輸出值偏差過大，用戶可以根據(jù)該信息予以處理。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)由主控模塊、彩屏顯示模塊、溫度檢測模塊、報(bào)警模塊和設(shè)定報(bào)警溫度5個(gè)模塊組成，系統(tǒng)

9、硬件組成框圖如圖1所示。系統(tǒng)總體電路原理圖如圖2所示。圖1系統(tǒng)硬件組成框圖圖2 系統(tǒng)電路原理圖3.1主控器模塊本系統(tǒng)控制器芯片采用AT89C51單片機(jī)，其管腳圖如圖3所示。AT89C51單片機(jī)AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器，是低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。如圖4單片機(jī)電路連接圖。 圖3 管腳圖圖 4 單片機(jī)電路連接圖 AT89C51管腳介紹: VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：P0口為一個(gè)8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。 P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。 圖2

10、.2.2（1） AT89C51管腳 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口。RST：復(fù)位輸入。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間

11、，此引腳用于輸入編程脈沖。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 3.2 數(shù)碼管顯示模塊圖5為液晶顯示電路模塊，圖中為一個(gè)四位八段數(shù)碼管，其接法為共陰極接法。圖5數(shù)碼管顯示電路3.3 A/D轉(zhuǎn)換模塊 圖6 A/D轉(zhuǎn)換電路圖圖7 DAC0808引腳圖A/D轉(zhuǎn)換電路圖、ADC0808引腳圖分別如圖6、7所示。DAC0808各引腳功能 ADC0808是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理

12、進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個(gè)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。 ADC0808芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如右圖所示。各引腳功能如下： 15和2628（IN0IN7）：8路模擬量輸入端。 8、14、15和1721：8位數(shù)字量輸出端。 22（ALE）：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。 6（START）：AD轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少100ns寬）使其啟動(dòng)（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換）。 9（OE）：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當(dāng)AD轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開輸

13、出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 10（CLK）：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于640KHZ。 12（VREF（+）和16（VREF（-）：參考電壓輸入端 11（Vcc）：主電源輸入端。 13（GND）：地。 2325（ADDA、ADDB、ADDC）：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路 3.4硬件元件清單系統(tǒng)元器件清單見表1。表1 系統(tǒng)元器件清單器件數(shù)量器件數(shù)量AT89C511LED2四段八位數(shù)碼管1ADC08081蜂鳴器1三極管90131排阻（10k）1電容（33p）2電阻（330）2滑動(dòng)變阻器（1K）1晶振器1電阻（10k）1電容（10uF）1開關(guān)14軟件設(shè)計(jì)與仿真本系統(tǒng)程序包括主程序

14、、鍵盤掃描子程序、發(fā)送鍵碼子程序、發(fā)送數(shù)據(jù)子程序、接收命令子程序等。主程序用于系統(tǒng)初始化，子程序調(diào)度等。鍵盤掃描子程序用于掃描鍵盤狀態(tài)，將被按鍵的位置號存入緩沖器中。發(fā)送鍵碼子程序用于將緩沖區(qū)鍵的接通碼或斷開碼發(fā)送給單片機(jī)接口。發(fā)送數(shù)據(jù)子程序用于將數(shù)據(jù)發(fā)給單片機(jī)接口。接收命令子程序用于接收單片機(jī)接口發(fā)來的鍵盤命令。4.1主程序設(shè)計(jì)主程序流程圖如圖9所示。圖8 主程序流程圖4.2 仿真軟件簡介Proteus是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。它運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點(diǎn)是：（1）實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和SPIC

15、E電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232動(dòng)態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。（2）支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機(jī)類型有：ARM7(LPC21*)、 8051/52系列、AVR系列、PIC10/12/16/18系列、HC11系列以及多種外圍芯片。（3）提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Kei

16、l C51 uVision2、MPLAB等軟件。（4）具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能?？傊?，該軟件是一款集單片機(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。Proteus7.5是目前最好的模擬單片機(jī)外圍器件的工具，可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU及其外圍電路（如LCD、RAM、ROM、鍵盤、馬達(dá)、LED、AD/DA、部分SPI器件、部分IIC器件等）。軟件編譯采用KEIL C51軟件，Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用C

17、來開發(fā)，體會(huì)更加深刻。Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。4.3 仿真結(jié)果4.3.1 正常情況數(shù)碼管顯示的數(shù)字在77153范圍內(nèi)，且報(bào)警等都不亮，蜂鳴器不發(fā)出聲音，結(jié)果如圖9. 圖9 正常情況4.3.2 低于溫度下限數(shù)碼管顯示溫?cái)?shù)字低于77，P3.1為低電平，故在這路上的LED燈亮，蜂鳴器發(fā)出聲音，結(jié)果如圖10。. 圖10 低于下限4.3.3 高于溫度上限數(shù)碼管顯

18、示數(shù)字高于153，P3.0為低電平，故在這路上的LED燈亮，蜂鳴器發(fā)出聲音，結(jié)果如圖11。. 圖11 高于上限4.4 系統(tǒng)調(diào)試在調(diào)試過程中主要是對程序的修改，特別是延時(shí)子程序。開始延時(shí)較短時(shí)，三個(gè)數(shù)碼管同時(shí)顯示但不穩(wěn)定的顯示這些溫度。如果延時(shí)較長則溫度數(shù)字不會(huì)同時(shí)顯示出來。通過修改程序，將延時(shí)調(diào)到適中，系統(tǒng)正常工作。4.5 誤差分析產(chǎn)生誤差的因素主要有一下幾點(diǎn)：（1）在參數(shù)選擇的時(shí)候沒有完全匹配；（2）數(shù)字電壓表只能讀出3位有效數(shù)字；（3）基準(zhǔn)電壓設(shè)定不適中；（4）轉(zhuǎn)換位數(shù)不高。 結(jié)束語回顧起此次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我仍感慨頗多，從理論到實(shí)踐，在接近一月的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很

19、多的的東西，不僅是學(xué)習(xí)上的，而且是關(guān)于做人做事方面的感悟。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。我在設(shè)計(jì)的過程中遇到了許多問題，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如說不懂一些元器件的使用方法，對匯編語言掌握得不透徹。還有，這次的設(shè)計(jì)讓我明白了求人不如求己，雖然我們要講究合作，但更重要的是自己，只有自己懂，自己做，才不會(huì)在關(guān)鍵時(shí)刻掉鏈子。別人終究是一個(gè)陪襯，路總是要自己走，屬于自己的任務(wù)就要

20、自己搞。所以，我們必須要時(shí)刻強(qiáng)大自己，別人終究是別人。這個(gè)過程雖然不是很平坦，肯定會(huì)遇到各種各樣的問題，但一旦征服了它那它就是你的東西了，當(dāng)這樣的厚積達(dá)到一定程度那你就能享受到薄發(fā)那刻的輝煌。附錄：程序清單LED_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 P2.7OR

21、G 00HSJMPSTARTORG0BHLJMPINT_T0ORG1BHLJMPINT_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(shí)鐘WAIT:SETBH_ALMSETBL_ALMCLR STSETB STCLR ST;啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 JNB

22、 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JCHALMCLRTR1LJMPPROCLALM:;低溫報(bào)警CLRL_ALMSETBTR1CLRFLAGLJMPPROCHALM: ;高溫報(bào)警CLRH_ALMSETBTR1SETBFLAGLJMPPROCPROC: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

23、,BLCALLDISPSJMP WAITINT_T0:CPLCLOCK ;提供ADC0808時(shí)鐘RETIINT_T1:MOVTH1,*(65536-1000)/256MOVTL1,*(65536-1000)MOD 256CPLSOUNDINCTCNTAMOVA,TCNTAJBFLAG,I1 ;判斷是高溫警報(bào)還是低溫警報(bào)CJNEA,*30,RETUNE;低溫警報(bào)聲SJMPI2I1:CJNEA,*20,RETUNE;高溫警報(bào)聲I2:MOVTCNTA,*0INCTCNTBMOVA,TCNTBCJNEA,*25,RETUNEMOVTCNTA,*0MOVTCNTB,*0LCALLDELAY2RETUNE:RETIDISP:MOVA,LED_0;數(shù)碼顯示子程序MOVCA,A+DPTRCLRP2.3MOVP0,ALCALLDELAYSETBP2.3MOVA,LED_1MOVCA,A+DPTRCLRP2.2MOVP0,ALCA