基于單片機的多路溫度檢測報警系統(tǒng)

精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)摘要本文介紹了一種基于AT89C51單片機，利用AD590進行8路的溫度采集，通過ADC0809進行模數(shù)轉(zhuǎn)換的多路溫度檢測報警系統(tǒng)。系統(tǒng)中通過時鐘脈沖實現(xiàn)了溫度的單一和循環(huán)顯示。在溫度超過設定溫度時可以對報警溫度和實際溫度交替顯示，從而給予更多的信息。按鈕結構簡單、應用靈活、易擴展，很大程度上提高了自動檢測的效率，使本系統(tǒng)更加的智能化、人性化。關鍵詞：多路溫度檢測，單片機，報警系統(tǒng)ABSTRACTThisarticleintroduceaMulti-temperaturedetectionalarmsystembasedonAT89C51microcontroller,AD590fortemperatureandADC0809fortheanalogdigitalconversion.Systemachievedbyclockpulseandasingletemperaturecycleshowedthatthetemperaturesetswitchfunctions.Whenthetemperatureexceedsthesettemperaturealarmcanbealternatelydisplayedtemperatureandactualtemperaturetogivemoreinformation.Buttonsimple,flexibleapplication,easytoexpand,largelyincreasedtheefficiencyofautomaticdetection,makethesystemmoreintelligentandhumane.KeyWords：Multi-temperaturemeasurement,microcontroller,alarmsystem目錄1緒論-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------12系統(tǒng)設計--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------22.1溫度傳感器-----------------------------------------------------------------------------------------------------------22.2模數(shù)轉(zhuǎn)換---------------------------------------------------------------------------------------------------------------32.3單片機-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------32.4數(shù)碼顯示---------------------------------------------------------------------------------------------------------------53硬件電路設計------------------------------------------------------------------------------------------------------------73.1電路的整體結構----------------------------------------------------------------------------------------------------73.2模擬采集電路-------------------------------------------------------------------------------------------------------73.3模數(shù)轉(zhuǎn)換電路-------------------------------------------------------------------------------------------------------83.4LED數(shù)碼顯示電路-------------------------------------------------------------------------------------------------93.5電路總圖-------------------------------------------------------------------------------------------------------------104軟件程序設計-----------------------------------------------------------------------------------------------------------124.1主程序設計----------------------------------------------------------------------------------------------------------124.2程序---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------135電路板設計---------------------------------------------------------------------------------------------------------------175.1設計過程與成果---------------------------------------------------------------------------------------------------175.2實驗數(shù)據(jù)分析------------------------------------------------------------------------------------------------------216結論----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------22參考文獻------------------------------------------------------------------------------------23致謝---------------------------------------------------------------------------------------------241緒論溫度的檢測在各個不同的領域都有著不同的發(fā)展方向，而且都已經(jīng)有了諸多較為成熟的技術。例如，農(nóng)業(yè)上土壤各個層面上的溫度將會對植物的生長造成影響；在醫(yī)院的監(jiān)護中用到的溫度計[1]。在工業(yè)中，對于料桶里外上限溫度要求不一，熱處理中工件各個部位的溫度對工件形成后的性能相當重要?，F(xiàn)代電子工業(yè)的快速發(fā)展對自動檢測的要求也越來越高。采用單片機對溫度進行檢測和控制，不僅具有控制方便和組態(tài)簡單的特點，而且可以提高被控量的技術指標[2]。溫度的控制在國民經(jīng)濟的各個部門中也有著十分廣泛的應用。在這些應用中,一些場合(比如烤煙)要求溫度的變化要遵循一定的工藝曲線,這就要求相應的溫度控制系統(tǒng)要能夠隨時獲得溫度信息并施行實時控制。目前，該領域得到了相當廣泛的關注,成為單片機領域的研究熱點之一[3，4]。通過歸納各種成型技術的研究來看，可以發(fā)現(xiàn)其技術的基礎從小方面來說，大致可以分為四種。（1）就溫度的檢測來說，需要對于傳感器的較清認識。就目前來說，溫度傳感器有四種主要類型：熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測器(RTD)和IC溫度傳感器。IC溫度傳感器又包括模擬輸出和數(shù)字輸出兩種類型[5]。（2）單片機。單片機的使用有助于提高設計的精確度和準確度，簡化結構，減小體積易于攜帶和使用，加速其向數(shù)字化，智能化，多功能化方向發(fā)展[6]。而正是因為這一原因，使得其在本課題中得以發(fā)揮其優(yōu)勢。（3）由于傳感器輸出的是模擬量，而單片機處理的是數(shù)字量，所以也需要A/D轉(zhuǎn)換方面的知識。由于微處理器和微型計算機在各種檢測，控制和信號處理系統(tǒng)中的廣泛應用，也促進了A/D，D/A轉(zhuǎn)換技術的迅速發(fā)展[7]。（4）顯示輸出的數(shù)碼顯示管和報警的發(fā)聲裝置。數(shù)碼管是一類顯示屏，通過對其不同的管腳輸入相對的電流會使其發(fā)亮，從而顯示出數(shù)字，能夠顯示、時間、日期、溫度、等所有可用數(shù)字表示的參數(shù)，由于它的價格便宜、使用簡單，在電器特別是家電領域應用極為廣泛，空調(diào)、熱水器、冰箱、等等。由此可以得出設計一款既能夠固定顯示8路中任一路的實時溫度，又具有循環(huán)檢測顯示8路溫度，同時還能對8路設定不同的報警溫度的溫度控制報警系統(tǒng)的設計輪廓。2系統(tǒng)設計通過資料的檢索和對于設計任務的理解，明確了系統(tǒng)的大致作用和原理。其大致分為6個部分。一是負責溫度檢測的溫度傳感器部分，二是將溫度傳感器得到的模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)量的模數(shù)轉(zhuǎn)換部分，三是負責溫度顯示的數(shù)碼管部分，四是負責報警并顯示實時溫度的部分，五是控制的選擇開關部分，六是將這些功能綜合控制的單片機核心。系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。圖2-1系統(tǒng)的原理框圖2.1溫度傳感器溫度是一個基本的物理量，自然界中的一切過程無不與溫度密切相關。溫度傳感器是最早開發(fā)，應用最廣的一類傳感器。溫度傳感器的市場份額大大超過了其他的傳感器。從17世紀初人們開始利用溫度進行測量。在半導體技術的支持下，本世紀相繼開發(fā)了半導體傳感器、PN結溫度傳感器和集成溫度傳感器。與之相應，根據(jù)波與物質(zhì)的相互作用規(guī)律，相繼開發(fā)了聲學溫度傳感器、和微波傳感器。兩種不同材質(zhì)的導體，如在某點互相連接在一起，對這個連接點加熱，在它們不加熱的部位就會出現(xiàn)電位差。這個電位差的數(shù)值與不加熱部位測量點的溫度有關，和這兩種導體的材質(zhì)有關。這種現(xiàn)象可以在很寬的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)，如果精確測量這個電位差，再測出不加熱部位的環(huán)境溫度，就可以準確知道加熱點的溫度。由于它必須有兩種不同材質(zhì)的導體，所以稱之為“熱電偶”。不同材質(zhì)做出的熱電偶使用于不同的溫度范圍，它們的靈敏度也各不相同。熱電偶的靈敏度是指加熱點溫度變化1℃時，輸出電位差的變化量。對于大多數(shù)金屬材料支撐的熱電偶而言，這個數(shù)值大約在5～40微伏／℃之間。熱電偶傳感器有自己的優(yōu)點和缺陷，它靈敏度比較低，容易受到環(huán)境干擾信號的影響，也容易受到前置放大器溫度漂移的影響，因此不適合測量微小的溫度變化。由于熱電偶溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細無關，用非常細的材料也能夠做成溫度傳感器。也由于制作熱電偶的金屬材料具有很好的延展性，這種細微的測溫元件有極高的響應速度，可以測量快速變化的過程。溫度傳感器是五花八門的各種傳感器中最為常用的一種，現(xiàn)代的溫度傳感器外形非常得小，這樣更加讓它廣泛應用在生產(chǎn)實踐的各個領域中，也為我們的生活提供了無數(shù)的便利和功能。溫度傳感器有四種主要類型：熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測器(RTD)和IC溫度傳感器。IC溫度傳感器又包括模擬輸出和數(shù)字輸出兩種類型。本系統(tǒng)利用溫度傳感器AD590采集溫度，通過外接電路將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。2.2模數(shù)轉(zhuǎn)換模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)亦稱模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換，與數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換相反，是將連續(xù)的模擬量（如象元的灰階、電壓、電流等）通過取樣轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字量。例如，對圖象掃描后，形成象元列陣，把每個象元的亮度（灰階）轉(zhuǎn)換成相應的數(shù)字表示，即經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，構成數(shù)字圖象。通常有電子式的模/數(shù)轉(zhuǎn)換和機電式模/數(shù)轉(zhuǎn)換二種。在遙感中常用于圖象的傳輸，存貯以及將圖象形式轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式的處理。例如：圖像的數(shù)字化等。信號數(shù)字化是對原始信號進行數(shù)字近似，它需要用一個時鐘和一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)。所謂數(shù)字近似是指以N-bit的數(shù)字信號代碼來量化表示原始信號，這種量化以bit位單位，可以精細到1/2^N。時鐘決定信號波形的采樣速度和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的變換速率。轉(zhuǎn)換精度可以做到24bit，而采樣頻率也有可能高達1GHz，但兩者不可能同時做到。通常數(shù)字位數(shù)越多，裝置的速度就越慢。模數(shù)轉(zhuǎn)換包括采樣、保持、量化和編碼四個過程。在某些特定的時刻對這種模擬信號進行測量叫做采樣。通常采樣脈沖的寬度是很短的，故采樣輸出是斷續(xù)的窄脈沖。要把一個采樣輸出信號數(shù)字化，需要將采樣輸出所得的瞬時模擬信號保持一段時間，這就是保持過程。量化是將連續(xù)幅度的抽樣信號轉(zhuǎn)換成離散時間、離散幅度的數(shù)字信號，量化的主要問題就是量化誤差。假設噪聲信號在量化電平中是均勻分布的，則量化噪聲均方值與量化間隔和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗值有關。編碼是將量化后的信號編碼成二進制代碼輸出。這些過程有些是合并進行的，例如，采樣和保持就利用一個電路連續(xù)完成，量化和編碼也是在轉(zhuǎn)換過程中同時實現(xiàn)的，且所用時間又是保持時間的一部分。本系統(tǒng)利用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809在單片機AT89C51的控制下針對所定一路的模擬信號進行轉(zhuǎn)換。2.3單片機單片機是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的計算機系統(tǒng)。本系統(tǒng)利用AT89C51對整個系統(tǒng)進行控制。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器。管腳說明：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(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。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內(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TTL門電流，當P2口被寫“1”時，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，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口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口。P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2/INT0（外部中斷0）P3.3/INT1（外部中斷1）P3.4T0（記時器0外部輸入）P3.5T1（記時器1外部輸入）P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，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，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/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，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性:XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。2.4數(shù)碼顯示數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點顯示）；按能顯示多少個“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管在應用時應將公共極COM接到+5V，當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陰極為高電平時，相應字段就不亮。。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應用時應將公共極COM接到地線GND上，當某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陽極為低電平時，相應字段就不亮。數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。靜態(tài)顯示驅(qū)動：靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的I/O端口進行驅(qū)動，或者使用如BCD碼二-十進制譯碼器譯碼進行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O端口多，如驅(qū)動5個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5×8＝40根I/O端口來驅(qū)動，要知道一個89S51單片機可用的I/O端口才32個呢：），實際應用時必須增加譯碼驅(qū)動器進行驅(qū)動，增加了硬件電路的復雜性。動態(tài)顯示驅(qū)動：數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的I/O線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮時間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。主要參數(shù)8字高度：8字上沿與下沿的距離。比外型高度小。通常用英寸來表示。范圍一般為0.25-20英寸。長*寬*高：長——數(shù)碼管正放時，水平方向的長度；寬——數(shù)碼管正放時，垂直方向上的長度；高——數(shù)碼管的厚度。時鐘點：四位數(shù)碼管中，第二位8與第三位8字中間的二個點。一般用于顯示時鐘中的秒。數(shù)碼管使用的電流與電壓電流：靜態(tài)時，推薦使用10-15mA；動態(tài)時，16/1動態(tài)掃描時，平均電流為4-5mA，峰值電流50-60mA。電壓：查引腳排布圖，看一下每段的芯片數(shù)量是多少？當紅色時，使用1.9V乘以每段的芯片串聯(lián)的個數(shù)；當綠色時，使用2.1V乘以每段的芯片串聯(lián)的個數(shù)。本系統(tǒng)使用動態(tài)顯示驅(qū)動4位數(shù)碼管顯示溫度部分，使用靜態(tài)顯示驅(qū)動顯示路數(shù)。3硬件電路設計3.1電路的整體結構電路的硬件電路由以下幾個組成部分：模擬采集電路，開關控制電路，LED數(shù)碼顯示電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，單片機。3.2模擬采集電路溫度傳感器對整個系統(tǒng)的精確度非常重要，常用的溫度傳感器熱電阻、熱電偶，半導體集成型溫度傳感器。本系統(tǒng)對傳感器的測量精度線性度要求較高，且信號采集與處理電路的距離變化較大，采用的溫度傳感器為AD590，它是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成電路溫度傳感器。具有如下優(yōu)點[5]：

1)流過器件的電流（uA）等于器件所處環(huán)境的熱力學溫度（開爾文）度數(shù);

2)AD590的測溫范圍為-55℃～+150℃;

3)AD590的電源電壓范圍為4V～30V。電源電壓可在4V~6V范圍變化，電流變化1mA，相當于溫度變化1K。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會被損壞;

4)精度高。AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在-55℃～+155℃范圍內(nèi)，非線性誤差為±0.3℃。

模擬采集電路如圖3-1所示。圖3-1模擬采集電路由于流過AD590的電流（以uA為單位）在數(shù)值上等于所處環(huán)境的熱力學溫度（以開爾文為單位），在T℃下流過AD590的電流就為(273+T)uA。在圖中用10K的電阻將電流量轉(zhuǎn)換為電壓量，經(jīng)過電壓跟隨器得到V2=(2.73+T/100)V。在此處電壓跟隨器的作用是為了利用高輸入阻抗使I不分流。調(diào)節(jié)50K可變電阻使V1=2.73V，從而使V0=T/20V。3.3模數(shù)轉(zhuǎn)換電路ADC0809是8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器。它由一個8路模擬開關、一個地址鎖存譯碼器、一個A/D轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成（見圖3-3）。多路開關可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當OE端為高電平時，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當ALE線為高電平時，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號進行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。A，B和C為地址輸入線，用于選通IN0－IN7上的一路模擬量輸入。通道選擇表如表3-1所示。圖3-2ADC0809內(nèi)部結構圖表3-1ADC0809通道選擇表ST為轉(zhuǎn)換啟動信號。當ST上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時，開始進行A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST應保持低電平。EOC為轉(zhuǎn)換結束信號。當EOC為高電平時，表明轉(zhuǎn)換結束；否則，表明正在進行A/D轉(zhuǎn)換。OE為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器向單片機輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE＝1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE＝0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。D7－D0為數(shù)字量輸出線。CLK為時鐘輸入信號線。因ADC0809的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號必須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ。VREF（＋），VREF（－）為參考電壓輸入。3.4LED數(shù)碼顯示電路在LED數(shù)碼顯示電路中，溫度顯示部分選擇了較為常用的動態(tài)顯示方式。由P0連接7SEG-MPX4-CA的字形碼輸入端，P2的低四位連接其位地址輸入端。連接如圖3-4。而在路數(shù)的顯示上，通過雙十制同步計數(shù)器CD4511和BCD-7段數(shù)碼管譯碼驅(qū)動器CD4511組成加法電路進行靜態(tài)顯示。如圖3-5。3.4.1CD4511CD4511是一個用于驅(qū)動共陰極LED（數(shù)碼管）顯示器的BCD碼—七段碼譯碼器，特點如下：具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動功能的CMOS電路能提供較大的拉電流?？芍苯域?qū)動LED顯示器CD4511引腳功能介紹如下：BI：4腳是消隱輸入控制端，當BI=0時，不管其它輸入端狀態(tài)如何，七段數(shù)碼管均處于熄滅（消隱）狀態(tài)，不顯示數(shù)字。LT：3腳是測試輸入端，當BI=1，LT=0時，譯碼輸出全為1，不管輸入DCBA狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮，顯示“8”。它主要用來檢測數(shù)碼管是否損壞。LE：鎖定控制端，當LE=0時，允許譯碼輸出。LE=1時譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在LE=0時的數(shù)值。CD4511的內(nèi)部有上拉電阻，在輸入端與數(shù)碼管筆段端接上限流電阻就可工作。3.4.2CD4518CD4518是雙十進制（8421編碼）同步加法計數(shù)器，內(nèi)含兩個單元的加法計數(shù)器。每單個單元有兩個時鐘輸入端CLK和EN，可用時鐘脈沖的上升沿或下降沿觸發(fā)。若用ENABLE信號下降沿觸發(fā)，觸發(fā)信號由EN端輸入，CLK端置“0”；若用CLK信號上升沿觸發(fā)，觸發(fā)信號由CLK端輸入，ENABLE端置“1”。RESET端是清零端，RESET端置“1”時，計Q1～Q4均為“0”，只有RESET端置“0”時，CD4518才開始計數(shù)。

CD4518采用并行進位方式，只要輸入一個時鐘脈沖，計數(shù)單元Q1翻轉(zhuǎn)一次；當Q1為1，Q4為0時，每輸入一個時鐘脈沖，計數(shù)單元Q2翻轉(zhuǎn)一次；當Q1=Q2=1時，每輸入一個時鐘脈沖Q3翻轉(zhuǎn)一次；當Q1=Q2=Q3=1或Q1=Q4=1時，每輸入一個時鐘脈沖Q4翻轉(zhuǎn)一次。這樣從初始狀態(tài)（“0”態(tài)）開始計數(shù)，每輸入10個時鐘脈沖，計數(shù)單元便自動恢復到“0”態(tài)。圖3-3溫度顯示部分的數(shù)碼電路圖3-4路數(shù)的靜態(tài)顯示3.5電路總圖通過將各部分設計的綜合，得到電路總圖。如圖3-6.圖3-5電路總圖4軟件程序設計本系統(tǒng)中單片機的軟件程序設計采用匯編語言，并在編寫程序時采用模塊化編程方法，將程序分為主程序、顯示子程序、按鍵子程序等部分。這樣在編寫程序的過程中思路更加清晰，增加了程序的可讀性，可靠性，可移植性。使軟件的功能擴展更加靈活。4.1主程序設計主程序的設計主要包括控制ADC0809進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，確認選擇開關的狀態(tài)，啟動AD轉(zhuǎn)換，確認AD轉(zhuǎn)換的結果，讀和處理數(shù)據(jù)，報警以及顯示溫度的過程。圖4-1主程序流程圖4.2程序LED_0 EQU 30HLED_1 EQU 31HLED_2 EQU 32HADC EQU35HTCNTAEQU 36HTCNTB EQU 37HTEMP_1EQU 38H TEMP_2EQU39HTEMP_3EQU40HTEMP_4EQU41HTEMP_5EQU42HTEMP_6EQU43HTEMP_7EQU44HTEMP_8 EQU 45HFLAG BIT00HK2BITp3.0K1BITp3.2K3BITp3.1K4BITp3.3num1BITp3.4num2BITp3.5num3BITp3.6SOUND BIT P3.7CLOCK BIT P2.4ST BIT P2.5EOC BIT P2.6OE BIT P2.7ORG 00HSJMP STARTORG 0BHLJMP INT_T0ORG 1BHLJMPINT_T1START:CLRnum1CLRnum2CLRnum3MOVLED_0,#00HMOVLED_1,#00HMOVLED_2,#00HMOVDPTR,#TABLEMOVTMOD,#12HMOVTH0,#245MOVTL0,#0MOVTH1,#(65536-1000)/256MOVTL1,#(65536-1000)%256MOVIE,#8aHCLRCSETBTR0 WAIT:CLR STSETB STCLR ST JNB EOC,$SETB OEMOV ADC,P1 CLR OEMOV A,TEMP_1MOV R0,ADCSUBB A,R0JC HALMCLR TR1LJMP PTOCSETBNUM1CLRNUM2CLRNUM3CLR STSETB STCLR ST JNB EOC,$SETB OEMOV ADC,P1 CLR OEMOV A,TEMP_2MOV R0,ADCSUBB A,R0JC HALMCLR TR1LJMP PTOCSETBNUM2CLRNUM1CLRNUM3CLR STSETB STCLR ST JNB EOC,$SETB OEMOV ADC,P1 CLR OEMOV A,TEMP_3MOV R0,ADCSUBB A,R0JC HALMCLR TR1LJMP PTOCSETBNUM2SETBNUM1CLRNUM3CLR STSETB STCLR ST JNB EOC,$SETB OEMOV ADC,P1 CLR OEMOV A,TEMP_4MOV R0,ADCSUBB A,R0JC HALMCLR TR1LJMP PTOCCLRNUM1CLRNUM2SETBNUM3CLR STSETB STCLR ST JNB EOC,$SETB OEMOV ADC,P1 CLR OEMOV A,TEMP_5MOV R0,ADCSUBB A,R0JC HALMCLR TR1LJMP PTOCSETBNUM1CLRNUM2SETBNUM3CLR STSETB STCLR ST JNB EOC,$SETB OEMOV ADC,P1 CLR OEMOV A,TEMP_6MOV R0,ADCSUBB A,R0JC HALMCLR TR1LJMP PTOCCLRNUM1SETBNUM2SETBNUM3CLR STSETB STCLR ST JNB EOC,$SETB OEMOV ADC,P1 CLR OEMOV A,TEMP_7MOV R0,ADCSUBB A,R0JC HALMCLR TR1LJMP PTOCSETBNUM1SETBNUM2SETBNUM3CLR STSETB STCLR ST JNB EOC,$SETB OEMOV ADC,P1 CLR OEMOV A,TEMP_8MOV R0,ADCSUBB A,R0JC HALMCLR TR1LJMP PTOCPTOC: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,BLCALL DISPSJMP WAITINT_T0:CPLCLOCK ;提供ADC0809時鐘RETIHALM: ;高溫報警SETBTR1SETB FLAGLJMP PtOCINT_T1:MOV TH1,#(65536-1000)/256MOV TL1,#(65536-1000)%256CPL SOUNDINC TCNTAMOV A,TCNTAJB FLAG,I1 CJNE A，#30,RETUNE SJMP I2I1:CJNE A,#20,RETUNE I2:MOV TCNTA,#0INC TCNTBMOV A,TCNTBCJNE A,#25,RETUNEMOV TCNTA,#0MOV TCNTB,#0LCALL DELAY2RETUNE:RETIDISP:MOV A,LED_0 ;數(shù)碼顯示子程序MOVC A,@A+DPTRCLR P2.3MOV P0,ALCALL DELAYSETB P2.3MOV A,LED_1MOVC A,@A+DPTRCLR P2.2MOV P0,ALCALL DELAYSETB P2.2MOV A,LED_2MOVC A,@A+DPTRCLR P2.1MOV P0,ALCALL DELAYSETB P2.1RETDELAY: MOV R6,#10D1: MOV R7,#250 DJNZ R7,$ DJNZ R6,D1 RETDELAY2:MOV R5,#20D2: MOV R6,#20D3: MOV R7,#250 DJNZR7,$ DJNZ R6,D3 DJNZ R5,D2 RETTABLE:DB3FH,06H,5BH,4FH,66H DB6DH,7DH,07H,7FH,FHEND5電路板設計本系統(tǒng)中單片機的電路板設計通過proteus軟件導出PCB板布線圖。Proteus(海神)的ISIS是一款Labcenter出品的電路分析實物仿真系統(tǒng)，可仿真各種電路和IC，并支持單片機，元件庫齊全，使用方便，是不可多得的專業(yè)的單片機軟件仿真系統(tǒng)。該軟件的特點：全部滿足我們提出的單片機軟件仿真系統(tǒng)的標準，并在同類產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS-232動態(tài)仿真、C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。目前支持的單片機類型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。支持大量的存儲器和外圍芯片。總之該軟件是一款集單片機和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強大，可仿真51、AVR、PIC。5.1設計過程與成果5.1.1繪制電路原理圖并仿真調(diào)試在Proteus6Professional中用ISIS6Professional設計好電路原理圖，并結合KeilC51進行軟件編程和硬件的仿真調(diào)試，調(diào)試成功后，便可開始制作PCB。5.1.2加載網(wǎng)絡表及元件封裝單擊DesignToolbar中的ares圖標或通過Tools菜單的NetlisttoARES命令打開設計面板。若原理圖中的某些器件沒有自動加載封裝或者封裝庫中沒有合適的封裝，那么在加載網(wǎng)絡表時就會彈出一個要求選擇封裝的對話框，這時就需要根據(jù)具體的元件及其封裝進行手動選擇并加載。5.1.3規(guī)劃電路板并設置相關參數(shù)PCB板邊框畫好以后，就要設置電路板相關參數(shù)。單擊System中的SetDefaultRules項，在彈出的對話框中設置參數(shù)，有焊盤間距、線與焊盤間距、線與線間距等一些安全允許值。然后在Tools中選中布線規(guī)則項，在彈出的對話框中單擊EditStrategies項。在左上Strategy欄中分別選中POWER和SIGNAL，在下面的Pair1中選同一層。這樣，就完成了在單層板中布線的設置。到此，對一些主要的參數(shù)設置就完成了。別的系統(tǒng)參數(shù)設置，可以在System和Tools中去完成。5.1.4元件布局及調(diào)整電路板的規(guī)則設計完以后，就可導入元件并布局。布局采用自動布局方式，在界面的菜單欄中選中項，彈出對話框，單擊OK，就自動把元件布局于PCB板中了。接下來對元件進行調(diào)整，主要是對元件的移動和翻轉(zhuǎn)等操作。對元件的布局原則是：美觀、便于布線、PCB板盡可能的小。PCB的元件布局完成如圖5-1所示。5.1.5布線并調(diào)整先用自動布線，然后手工修改。在布線的過程中，如果需要改變某一根線的大小，可以雙擊右鍵，選擇TraceStyle選項中的合適類型；要刪除該線，則左鍵單擊Delete。如果要刪除整個布線，那么就選中所有的連線，左鍵單擊工具菜單欄中的圖標即可。對于焊盤的修改，可以在布線完成之后進行。先選中工具菜單欄中的選項，然后在選擇窗口中選中合適的焊盤，在需要改變的元件焊盤處單擊鼠標左鍵即可。PCB的布線圖如圖5-2所示。圖5-1元件布局圖圖5-2布線圖5.1.6輸出及制作PCB最后就是輸出打印電路版圖了。先單擊Output選項中的SetOutputArea選項，按住鼠標左鍵并拖動，選中要輸出的版圖。然后是設置要打印的輸出電路層。在Output選項中單擊Print/PlotLayout選項，出現(xiàn)設置對話框，在設置對話框中，單擊選擇Printer，可以選擇打印機和設置打印紙張以及版圖放置方向。在下面的Layers/Artworks欄中選擇要打印的層。因為布線是在底層進行的，所以在打印布線層時，在BottomCopper和BoardEdge選項前打勾，表示選中要打印輸出；而在打印元件的布局層（絲印層）時，在TopSilk和BoardEdge選項前打勾（這一層在打印時注意需要選擇鏡象打印）；Scale選項是打印輸出的圖紙比例，選100%；Rotation和Reflection選項分別是橫向/縱向輸出和是否要鏡象的設置。設置好以后就可以打印了，如圖5-3和圖5-4所示的分別為絲印層與布線層的打印效果圖。圖5-3絲印層的打印效果圖圖5-4布線層的打印效果圖5.2實驗數(shù)據(jù)分析因為ADC0809的最高電壓為5V，所以測量的最高溫度是100℃。而100℃所對應的二進制數(shù)為，電壓為5V。單片機讀人數(shù)據(jù)時將二進制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進制數(shù)后乘以(100／255)后就得到環(huán)境的溫度。100／255=0．，為了編程便于處理小數(shù)，將讀入的二進制數(shù)化為十進制數(shù)后乘以4后取它的百位、十位、個位，然后再輸出給顯示部分，它們分別對應實際溫度的十位、個位、小數(shù)位。在實際實驗中顯示的溫度與實際溫度的比較如表5-1所示，可以看出用此算法測量的溫度具有一定的準確性，絕對誤差以及相對誤差在一定的范圍內(nèi)適用。若取0．39則測量的溫度會更加準確。表5-1顯示溫度與實際溫度的比較表序號顯示溫度/℃實際溫度/℃絕對誤差111.411.60.2215.615.80.2319.218.90.3425.725.60.1529.329.10.2634.334.60.3741.541.60.16結論本系統(tǒng)的設計更具人性化的特點，可以對8路分別設定不同的上限報警溫度，這樣在需要不同溫度的測量中更顯優(yōu)勢。并且在報警的同時還能顯示報警的設定溫度和這一路的實際溫度，可以為操作人員提供更多的信息。本系統(tǒng)所需的元器件價格低廉，單片機資源的利用率較高。4個開關實現(xiàn)的功能比較多，使操作人員操作簡便。數(shù)碼顯示部分分別采用了動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示，動態(tài)顯示部分的程序編寫較復雜，而在路數(shù)的顯示上，由于使用的是靜態(tài)顯示，所以不需要額外的程序。采用ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片使得其直接對8路溫度進行檢測，通過單片機操作ADC0809的轉(zhuǎn)換過程使得整個系統(tǒng)更具精確性和條理性。在溫度數(shù)據(jù)的處理上用的方法可達到0．4℃的精確度，滿足一定場合的用途。由于AD590的個數(shù)以及所屬電路的復雜性，在使用Proteus對硬件電路進行模擬和在實際實驗箱的操作過程中，使用8個電位器代替。在這次的畢業(yè)設計過程中，在前人的系統(tǒng)原理圖經(jīng)驗之下，自我研發(fā)了一個全新的多路溫度檢測報警系統(tǒng)的硬件設計，并通過自主學習，學會了如何使用Proteus進行PCB板的設計輸出和絲印層布線層的打印。對于單片機的理解有了一個全新的高度，在軟件設計方面，對于動態(tài)顯示部分，如何通過單片機輸出指令給外芯片操作，如何接收外芯片給予的數(shù)據(jù)并進行處理，如何在芯片內(nèi)部轉(zhuǎn)化十進制數(shù)至二進制數(shù)并輸出給4位數(shù)碼管顯示的程序進行了自主學習并編程。PCB板的設計在Proteus中進行自動布局和自動布線之后手動調(diào)整，由于牽涉諸多專業(yè)參數(shù)的問題，設計后的結果雖然在一定程度上符合電路標準，但未必能夠達到真正的實際運用。所以在考慮時間所限的情況下，采用實驗箱對模擬情況進行實際操作。參考文獻[1]李永.醫(yī)用體溫監(jiān)測系統(tǒng)研究口[J].現(xiàn)代電子技術,2006,21(11):89-99．[2]鄧榮.基于AT89s52單片機的啤酒發(fā)酵溫度控制系統(tǒng)[J].國外電子測量技術,2007,26(11):59-66.[3]張開生,郭國法.MCS-51單片機溫度控制系統(tǒng)的設計[J/r/