基于-單片機數(shù)字溫度計設計

1、-PAGE . z目錄TOC o 1-2 u1 緒論 PAGEREF _Toc265610584 h 11.1設計背景 PAGEREF _Toc265610585 h 11.2設計要求 PAGEREF _Toc265610586 h 11.3設計思路 PAGEREF _Toc265610587 h 12系統(tǒng)硬件設計 PAGEREF _Toc265610588 h 12.1設計總框圖 PAGEREF _Toc265610589 h12.2 各模塊功能 PAGEREF _Toc265610590 h 22.3設計總電路圖 PAGEREF _Toc265610591 h 73系統(tǒng)軟件設計 PAGER

2、EF _Toc265610592 h 83.1程序流程圖 PAGEREF _Toc265610593 h 83.2源程序 PAGEREF _Toc265610594 h 104系統(tǒng)仿真與調試 PAGEREF _Toc265610595 h 104.1電路仿真 PAGEREF _Toc265610596 h 144.2系統(tǒng)調試 PAGEREF _Toc265610597 h 145總結與展望 PAGEREF _Toc265610598 h 145.1總結 PAGEREF _Toc265610599 h 155.2展望 PAGEREF _Toc265610600 h 15參考文獻 PAGEREF

3、_Toc265610601 h 16致 PAGEREF _Toc265610602 h 171緒論1.1設計背景環(huán)境溫度作為最根本的環(huán)境參數(shù)之一，與人們的生活、工農業(yè)生產以及科學研究密切相關，研制溫度測量裝置具有很高的現(xiàn)實意義和應用價值。常用的溫度計如水銀溫度計雖然價格低廉，但隨著人們對測量精度要求的不斷提高使其在很多方面難以滿足人們的需求。數(shù)字溫度計作為一種高精度和高靈敏度的溫度測量裝置，在許多領域都得到了越來越廣泛的應用。1.2設計要求利用單片機80C51與串行A/D轉換芯片ADC0831設計一個數(shù)字溫度計，能夠測量0150C的溫度值，測量結果用4位數(shù)碼顯示。溫度通過溫度傳感器TC1測量后

4、轉換為電信號，再經放大器輸出送至ADC0831進展A/D轉換。本設計用80C51作為主控芯片，采用ADC0831作為電壓信號轉換器，采用TCK作為實時溫度信號采集器，輸入電壓值圍為05V。本設計電路構造簡單，本錢相對而言比擬低，溫度測量圍為0150C，準確也比擬高，其精度為1C。1.3設計思路溫度傳感器TC1輸出信號經差動放大到05V，放大器輸出送ADC0831進展A/D轉換，A/D轉換結果送至單片機進展外理，最后將所測的溫度在LED數(shù)碼管上顯示。2系統(tǒng)硬件設計2.1 設計總框圖設計總框圖見圖2.1：溫度傳感器A/D轉換單片機LED顯示圖2.1 設計總框圖2.2 各模塊功能2.2.1 ADC0

5、831功能說明1ADC0831引腳圖見圖2.2：圖2.2 ADC0831引腳圖2ADC0831各引腳定義與功能如下：CS:片選信號輸入端。VIN+VIN-：差分輸入端。DO：A/D轉換數(shù)據(jù)輸入端。VREF：參考電壓輸入端，接+5V。CLOCK：時鐘信號輸入端，決定A/D轉換速率，時鐘信號頻率圍為50800KHZ。2.2.2 80C51單片機的信號引腳說明及其功能180C51的信號引腳80C51的引腳排列請參見圖2.3。圖2.3 80C51引腳信號引腳介紹P0.0 P0.7： P0口8位雙向口線。P1.0 P1.7 ：P1口8位雙向口線。P2.0 P2.7 ：P2口8位雙向口線。P3.0 P3.

6、7 ：P3口8位雙向口線。：程序存儲控制信號。當信號為低電平時，對ROM的讀操作限定在外部程序存儲器；而當信號為高電平時，則對ROM的讀操作是從部程序存儲器開場，并可延至外部程序存儲器。RST：復位信號。當輸入的復位信號延續(xù)2個機器周期以上高電平即為有效，用以完成單片機的復位初始化操作。*TAL1和*TAL2 ：外接晶體引線端。當使用芯片部時鐘時，此二引線端用于外接石英晶體和微調電容；當使用外部時鐘時，用于接外部時鐘脈沖信號。P3口的第二功能P3口的8條口線都定義有第二功能，詳見表2.1。表2.1 P3口的第二功能引腳第二功能信號名稱P3.0R*D串行數(shù)據(jù)接收P3.1T*D串行數(shù)據(jù)發(fā)送P3.2

7、外部中斷0申請P3.3外部中斷1申請P3.4T0定時器/計數(shù)器0的外部輸入P3.5T1定時器/計數(shù)器1的外部輸入P3.6外部RAM寫選通P3.7外部RAM讀選通2分別介紹下P0、P1、P2、P3口P0口P0口的口線邏輯電路如圖2.4所示。圖2.4 P0口*位構造P1口P1口的口線邏輯電路見圖2.5。圖2.5 P1口*位構造 P2口P2口的口線邏輯電路見圖2.6。圖2.6 P2口*位構造圖P3口P3口的口線邏輯電路見圖2.7。圖2.7 P3口*位構造3時鐘電路與復位電路時鐘電路時鐘電路用于產生單片機工作所需要的時鐘信號，而時序所研究的是指令執(zhí)行中各地信號之間的相互關系。單片機本身就如一個復雜的同

8、步時序電路，為了保證同步工作方式的實現(xiàn)，電路應在唯一的時鐘信號控制下嚴格地按時序進展工作。單片機的時鐘電路，如圖2.8所示。圖2.8時鐘振蕩電路一般電容C1,C2取30pF左右，晶體的振蕩頻率圍是1.2MHz12 MHz。晶體振蕩頻率高, 則系統(tǒng)的時鐘頻率也高, 單片機運行速度也就快。MCS-51在通常應用情況下，使用振蕩頻率為的6MHz或12MHz。單片機的復位電路單片機復位的條件是：必須使RST/VPD或RST引腳9加上持續(xù)二個機器周期即24個振蕩周期的高電平。單片機常見的復位電路如圖2.9ab所示。 a 上電復位電路 (b) 按鍵復位電路圖2.9 常見的復位電路圖2.9a為上電復位電路，

9、它是得用電容充電來實現(xiàn)的。在接電瞬間，RST端的電位與VCC的一樣，隨著充電電流的減小，RST的電位逐漸下降。圖2.9b為按鍵復位電路。該電路除具有上電復位功能外，假設要復位，只需按圖2.9b中的RESET鍵，此時電源VCC經電阻R1、R2分壓，在RST端產生一個復位高電平。2.2.3 四位數(shù)碼顯示管1四位數(shù)碼顯示管引腳圖如圖2.10。圖2.10四位數(shù)碼顯示管引腳圖2四位七段共陽數(shù)碼顯示器功能介紹：圖中引腳1、2、3、4分別為數(shù)碼顯示選擇位，順序從左至右，高電平有效。引腳A、B、C、D、E、F、G表示的是七段字符，控制數(shù)碼管顯示，低電平有效。引腳DP表示的是小數(shù)點，低電平有效。2.2.4溫度測

10、量電路1溫度測量電路如圖2.11。圖2.11溫度測量電路2溫度測量電路的功能介紹：溫度測量電路將采集到的溫度通過溫度傳感器測量，運算放大得到05V的電壓信號。經過模/數(shù)轉換再由單片機分析后即可得到實際溫度。2.2.4A/D轉換電路1A/D轉換電路如圖2.12。圖2.12 A/D轉換電路2A/D轉換電路的功能介紹：A/D轉換將模擬量變?yōu)閿?shù)字量，本例為八位A/D轉換芯片，其分辨率為1/285=0.01953，所以測量誤差小于1C。另外選用串行的轉換器是為了使電路更簡單，在性能上也符合要求。2.3 設計總電路圖總電路圖如圖2.13。圖2.13總電路圖3系統(tǒng)軟件設計3.1程序流程圖3.1.1程序總流程

11、圖如圖3.1所示。開場調用A/D轉換子程序調用LED顯示子程序P2.0口清0圖3.1 程序總流程圖A/D轉換子程序流程圖如圖3.2所示。A/D轉換程序開場返回初始化ADC0831讀取P1.1口，R0減1保存讀取的8位二進制數(shù)R0=0.YN圖3.2 A/D轉換子程序流程圖3.1.3數(shù)碼顯示子程序流程圖如圖3.3所示。顯示程序開場由A/D轉換的值查表得實際溫度值溫度值除100得百位數(shù)，保存余數(shù)查表顯示百位，延時余數(shù)除10得十位數(shù)，余數(shù)為個位數(shù)查表顯示十位，延時查表顯示個位，延時返回圖3.3 顯示子程序流程圖3.2源程序CS BIT P1.7CLK BIT P1.0DO BIT P1.1AD_TMP

12、 EQU 30H;AD_TMP_1 EQU 31H;AD_TMP_2 EQU 32H;AD_TMP_3 EQU 33H;AD_TMP1 EQU 34H;ORG 0000HLJMP MAINORG 0030HMAIN: CLR P2.0START:LCALL AD_CONV;LCALL DISPLAY;LJMP START AD_CONV:SETB CSCLR CLK NOPNOPCLR CSNOPNOPSETB CLKNOPNOPCLR CLKNOPNOPSETB CLKNOPNOPMOV R0,*08HAD_READ:CLR CLKMOV C,DORLC ASETB CLKNOPNOPDJN

13、Z R0,AD_READSETB CSMOV AD_TMP,ARETDISPLAY:MOV A,AD_TMPMOV DPTR,*TAB1MOVC A,A+DPTR;CJNE A,*0,S1SJMP S4S1:JNC S4SETB P2.0CLR P0.0CLR P0.1CLR P0.2CLR P0.4CLR P0.5SETB P0.6S4:MOV B,*100DIV ABMOV AD_TMP_1,AMOV A,BMOV B,*10DIV ABMOV AD_TMP_2,AMOV AD_TMP_3,BMOV DPTR,*TABMOV A,AD_TMP_1MOVC A,A+DPTRMOV P0,AS

14、ETB P2.1LCALL DLYCLR P2.1MOV A,AD_TMP_2MOVC A,A+DPTRMOV P0,ASETB P2.2LCALL DLYCLR P2.2MOV A,AD_TMP_3MOVC A,A+DPTRMOV P0,ASETB P2.3LCALL DLYCLR P2.3RET TAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H，80H，90HTAB1:DB 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20DB 21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32

15、,33,34,35,36,37,38DB 39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56DB 57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,68,69,70,71,72,73,74DB 75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,91,92DB 93,94,95,96,97,98,99,100,101,102,103,104,105,106,107,108,109,110DB 111,112,113,114,115,116,117,118,119,120,121,

16、122,123,124,125DB 126,127,128,129,130,131,132,133,134,135,136,137,138,139,140DB 141,142,143,144,145,146,147,148,149,150DLY:MOV R4,*2D1 :MOV R3,*248DJNZ R3,$DJNZ R4,D1RETEND4系統(tǒng)仿真與調試4.1 電路仿真采用proteus仿真軟件進展仿真，在仿真之前按照預先設計好的電路圖進展連線，以及布局，最后確定線路已連接好，再運行開場仿真。數(shù)字溫度計的仿真結果如圖4.1所示。圖4.1 仿真結果4.2 系統(tǒng)調試(1)點擊全速執(zhí)行按鈕。(2

17、)改變溫度傳感器的設置值，可以觀察到ADC0831輸出電平值的改變，從而可以確定轉換是否正常，并且可以觀察到LED顯示的數(shù)據(jù)隨著變化。(3)如果LED顯示值與傳感器的設置值不一致，則可對通過改變電阻的值來改變運算放大器的放大倍數(shù)，直到顯示值與預設值一致為止。改變傳感器預設值，重復上述過程。5總結與展望5.1 總結通過單片機課程設計，我對單片機的理論學習和實踐操作有了更深入的理解，明白只有將理論同實際聯(lián)系起來，才能真正地學好一門課程。而且，也只有當我們將所學知識付諸實際行動時，才能真正學以致用和不斷創(chuàng)新。雖然這次課程設計完成得比擬順暢，但過程中還是遇到了一些問題。比方，在設計硬件電路時不知道運算

18、放大器應該如何正確使用，雖然以前在模擬電路的課程學習中對它有所了解，但對于它的放大原理卻不是很清楚。后來通過翻閱其他的資料，終于對它的原理和應用有了更深的認識，也為電路的順利完成打下了根底。其次就是編程，程序用的是匯編語言并且采用了模塊化編程的思想，程序主要分為三個局部，分別是主程序局部、A/D轉換局部和顯示局部。這樣做使得本來很難讀懂的匯編程序更加具有可讀性，同時也簡化了編程的過程。總的來說這次課程設計收獲還是挺大的。不僅鍛煉了自己動手的能力，也真正體會了實踐出真知的道理。而單片機這樣一門實踐性很強的學科更是強調了對動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。5.2 展望單片機從誕生到現(xiàn)在對計算機的開展起了很大的推進作用。它已經滲透到人們生活的每一個角落。與通用計算機相比，單片機主要應用于實時控制，在家用電器、智能玩具、機器人、儀表儀器、工業(yè)控制以及通信產品中扮演著關鍵角色。其開展直接影響著人們的生活、工廠的生產，甚至國防、軍事、通信等許多方面。數(shù)字溫度計作為一種儀表，在人們的生活和生產中得到了廣泛的應用和開展，我相信隨著單片機以及嵌入式系統(tǒng)的飛速開展，數(shù)字溫度計將愈來愈朝著智能化、高精度化、高可靠性等方面開展。參考文獻1 迎新，等.單片機初級教程M.：航空航天大