片單機(jī)課程設(shè)計(jì)溫度采集報警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

機(jī)電工程學(xué)院單片機(jī)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)（論文）名稱：溫度采集報警系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)：通信工程學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：下達(dá)時間：2015年12月7日課程設(shè)計(jì)任務(wù)：加深對單片機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)和軟件編程的理解，結(jié)合實(shí)踐進(jìn)一步加深對單元電路基本功能的掌握和應(yīng)用。通過具體任務(wù)要求，掌握一種常用電子電路仿真的軟件，使學(xué)生能利用所學(xué)理論知識完成實(shí)際電路的設(shè)計(jì)、仿真和制作。學(xué)會利用單片機(jī)設(shè)計(jì)頻率，了解單片機(jī)ADC的應(yīng)用、LED數(shù)碼管顯示的設(shè)計(jì)等知識。掌握51單片機(jī)軟件開發(fā)環(huán)境，學(xué)會KEIL軟件的使用和程序的調(diào)試方法。課程設(shè)計(jì)的基本要求：設(shè)計(jì)51單片機(jī)最小系統(tǒng)。完成至少4路溫度信號采集。能實(shí)時顯示各路溫度信號值。具有溫度上、下限報警功能?？稍O(shè)定系統(tǒng)報警溫度上、下限。6.撰寫課程設(shè)計(jì)論文要求符合模板的相關(guān)要求，字?jǐn)?shù)要求4000字以上。目錄TOC\o"1-1"\h\u31394一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 128829二、總體方案設(shè)計(jì) 121148三、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算 128476四、總原理圖 626165五、仿真與調(diào)試 157346六、性能測試與分析 1724881七、結(jié)論與心得 1827971八、參考文獻(xiàn) 19溫度采集報警系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)任務(wù)(1)以單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)一個溫度采集報警系統(tǒng)設(shè)計(jì);(2)完成至少4路溫度信號采集。(3)能實(shí)時顯示各路溫度信號值。(4)具有溫度上、下限報警功能。(5)可設(shè)定系統(tǒng)報警溫度上、下限。設(shè)計(jì)要求（1）根據(jù)功能要求選擇設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行論證;（2）畫出電路的總體方框圖和電路原理圖;（3）說明系統(tǒng)工作原理，對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試;（4）寫出課程設(shè)計(jì)報告。總體方案設(shè)計(jì)1總體設(shè)計(jì)思路(1)采用單片機(jī)作為數(shù)據(jù)處理與控制單元,為了進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,單片機(jī)控制溫度傳感器,把溫度信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(ADC0808)從溫度傳感器傳遞到單片機(jī).單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理之后發(fā)出控制信號改變報警和控制執(zhí)行模塊的狀態(tài),同時將當(dāng)前溫度信息發(fā)送到數(shù)碼管進(jìn)行顯示.(2)通過四個按鍵控制四路溫度采集的切換.(3)通過兩個按鍵來調(diào)節(jié)溫度上下限,當(dāng)采集到的溫度超過設(shè)定的數(shù)值是,啟動蜂鳴器發(fā)出報警信號,同時點(diǎn)亮發(fā)光二極管.

2總體設(shè)計(jì)原理八路模擬信號數(shù)值測量顯示電路由A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理及顯示控制等組成。單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算AT89C51單片機(jī)介紹圖(一)AT89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)及其連接圖(二)AT89C51單片機(jī)片內(nèi)結(jié)構(gòu)1AT89C51簡介AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器的低電壓、高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī),AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k字節(jié)Flash

閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O口線，兩個16位定時/計(jì)數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。2AT89C51單片機(jī)的并行I/O端口(1)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(dāng)P0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)/地址的低八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時，P0輸出原碼，此時P0外部必須接上拉電阻。(2)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(yàn)時，P1口作為低八位地址接收。(3)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(dāng)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(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)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(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)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(yàn)時接收高八位地址信號和控制信號。(4)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(dāng)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。(二)ADC0808的介紹圖(三)ADC0808及其連接ADC0808是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個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進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。ADC0808是ADC0809的簡化版本，功能基本相同。一般在硬件仿真時采用ADC0808進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，實(shí)際使用時采用ADC0809進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖(三)所示.(三)LED數(shù)碼管簡介圖（四）led數(shù)碼管LED數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解LED的這些特性，對編程是很重要的，因?yàn)椴煌愋偷臄?shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。右圖是共陽極數(shù)碼管及其的內(nèi)部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。將多只LED的陰極連在一起即為共陰式，而將多只LED的陽極連在一起即為共陽式。(三)溫度采集電路：圖（五）溫度采集電路本系統(tǒng)采用鉑熱電阻PT100作為溫度傳感器，它的阻值會隨著溫度的變化而改變。PT后的100即表示它在0℃時阻值為100歐姆，在100℃時它的阻值約為138.5歐姆。當(dāng)PT100在0攝氏度的時候他的阻值為100歐姆，它的阻值會隨著溫度上升而成近似勻速的增長。。向PT100輸入穩(wěn)恒電流，再通過轉(zhuǎn)換后測得PT100兩端的電壓，即可得到PT100的阻值。本系統(tǒng)采用2.55mA的電流源對PT100進(jìn)行供電，然后用運(yùn)算放大器LM324搭建的同相放大電路將其電壓信號放大10倍后輸入到ADC0808中，利用電阻變化率0.385Ω/℃的特性，可計(jì)算出當(dāng)前的溫度值。按鍵電路圖（五）按鍵電路連接如圖所示，k1,k2為四路溫度采集電路的切換按鍵。當(dāng)無按鍵按下時時，第一路采集電路導(dǎo)通；當(dāng)K1按下時，第二路采集電路導(dǎo)通；當(dāng)K2按下時，第三路采集電路導(dǎo)通；當(dāng)K1和K2同時按下時，第四路采集電路導(dǎo)通。JIA按鍵為調(diào)節(jié)溫度上限按鍵，JIAN按鍵為調(diào)節(jié)溫度下限按鍵。報警電路圖（六）報警電路當(dāng)前采集到的溫度如果超過或者低于設(shè)定的溫度上下限，則led燈發(fā)光同時蜂鳴器發(fā)出報警信號?？傇韴D（一）硬件電路圖（七）整體模塊圖（八）總體硬件電路圖軟件程序#include<reg51.h>sbitSTART=P2^0;//IO口定義sbitEOC=P2^1; sbitOE=P2^2;sbitadda=P2^4;sbitaddb=P2^5;sbitaddc=P2^6;sbitbuzzer=P2^3; //蜂鳴器定義sbitled=P2^7; //LEd定義sbitwei1=P0^3; //位選定義sbitwei2=P0^2;sbitwei3=P0^1;sbitwei4=P0^0;sbitk1=P0^4; sbitk2=P0^5;sbitJia=P0^6; //加鍵定義sbitJian=P0^7; //減鍵定義unsignedcharad_data,t;charcount;unsignedcharkeynum;unsignedchardis[4]={0x00,0x00,0x00,0x00};/*用來放AD轉(zhuǎn)換處理結(jié)果值*/unsignedcharcodedis_7[12]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x40};/*共陰LED段碼表對應(yīng)"0""1""2""3""4""5""6""7""8""9""不亮""-"*/voiddelay(unsignedintt)//11微秒延時函數(shù){for(;t>0;t--){;}}voiddelay10ms(void)//誤差0us{unsignedchara,b,c;for(c=5;c>0;c--)for(b=4;b>0;b--)for(a=248;a>0;a--);}voidAdDisplay() //AD轉(zhuǎn)換顯示{wei4=0;P3=dis_7[dis[0]];delay(90);wei4=1;wei3=0;P3=dis_7[dis[1]]|0x80;delay(90);wei3=1; //加入小數(shù)點(diǎn)wei2=0;P3=dis_7[dis[2]];delay(90);wei2=1;wei1=0;P3=dis_7[dis[3]];delay(90);wei1=1;}voidadc0809() //AD轉(zhuǎn)換{P1=0xff;//讀取P1口之前先給其寫全1START=0;START=1;START=0;while(EOC==0);OE=1;ad_data=P1; //AD數(shù)據(jù)讀取賦給P1口OE=0;}/*AD轉(zhuǎn)換結(jié)果處理*/voidad_compute()//u=2.55+T/100,2.55反映在AD上為0x83{chart_temp; unsignedchari;ad_data=ad_data-0x83;t_temp=ad_data*2-4; if((t_temp>count)&&(count>0)) //大于上限設(shè)定值,則開啟報警裝置{ for(i=0;i<50;i++) { led=~led; buzzer=~buzzer; } led=0; buzzer=1; } else { led=1; buzzer=0; } if((t_temp<count)&&(count<0)) //小于下限設(shè)定值,則開啟報警裝置 { for(i=0;i<50;i++) { led=~led; buzzer=~buzzer; } led=0; buzzer=1; } else { led=1; buzzer=0; } if(t_temp>0) { dis[3]=t_temp/100; //最高位 dis[2]=t_temp/10%10; dis[1]=t_temp%10; dis[0]=t%5*2; //最低位 } else { t_temp=~(t_temp-1); dis[3]=11; dis[2]=t_temp/10; dis[1]=t_temp%10; dis[0]=t%5*2; }}voidCountDisplay() //count顯示函數(shù){if(count>0){wei4=0;P3=dis_7[count%10];delay(90);wei4=1;wei3=0;P3=dis_7[count/10%10];delay(90);wei3=1;wei2=0;P3=dis_7[count/100];delay(90);wei2=1; }else{count=~(count-1); //將負(fù)數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)檎龜?shù)wei4=0;P3=dis_7[count%10];delay(90);wei4=1;wei3=0;P3=dis_7[count/10];delay(90);wei3=1;wei2=0;P3=dis_7[11];delay(90);wei2=1;count=(~count)+1; //將正數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)數(shù)}}voidkeyscan() {unsignedchari;if(keynum==0) //當(dāng)設(shè)置限定值時,不能進(jìn)入顯示電路{if((k1!=0)&&(k2!=0)) //K1和K2都沒有按下時,顯示第一路{adda=0;addb=0;addc=0;adc0809();ad_compute();AdDisplay(); }if((k1==0)&&(k2==1)) //K1鍵按下,K2沒按,顯示第二路{delay10ms();if((k1==0)&&(k2==1)) {adda=1;ddb=0;addc=0;adc0809();ad_compute();AdDisplay();} }if((k1==1)&&(k2==0)) //K1鍵沒按下,K2按下,顯示第三路{delay10ms();if((k1==1)&&(k2==0)) {adda=0;addb=1;addc=0;adc0809();ad_compute();AdDisplay();} }if((k1==0)&&(k2==0)) //K1鍵按下,K2也按下,顯示第四路{delay10ms();if((k1==0)&&(k2==0)){adda=1;addb=1;addc=0;adc0809();ad_compute();AdDisplay();}}}if(Jia==0) //設(shè)置上限值(即加鍵){delay10ms();if(Jia==0){count+=10;keynum+=1;if(count==200){count=10;}i=0;while((i<50)&&(!Jia)) //判斷加鍵松開沒有{i++;delay10ms();}wei4=0;P3=dis_7[count%10];delay(90);wei4=1;wei3=0;P3=dis_7[count/10%10];delay(90);wei3=1;wei2=0;P3=dis_7[count/100];delay(90);wei2=1;}}if(Jian==0) //設(shè)置下限值(即減鍵){delay10ms();if(Jian==0){count-=10;keynum+=1;if(count==-60){count=0;}i=0;while((i<50)&&(!Jian)) //判斷減鍵松開沒有{i++;delay10ms();}CountDisplay(); //顯示count值}}if(keynum!=0){if(k2==0) //k2此時為設(shè)定值確認(rèn)鍵(即K2按下才能結(jié)束設(shè)置){delay10ms();if(k2==0){keynum=0;i=0;while((i<50)&&(!k2)) //判斷K2鍵松開沒有{i++;delay10ms();}}}CountDisplay(); //顯示count值}}voidmain() // 主程序{count=70;while(1){keyscan();}}仿真與調(diào)試第一路采集系統(tǒng)工作第二路溫度采集系統(tǒng)工作第三路采集系統(tǒng)工作第四路采集系統(tǒng)工作性能測試與分析把硬件電路連接完成后，進(jìn)行運(yùn)行，看電路連接是否正確，無開關(guān)按下時，第一路采集電路導(dǎo)通；當(dāng)K1按下時，第二路采集電路導(dǎo)通；當(dāng)K2按下時，第三路采集電路導(dǎo)通；當(dāng)K1和K2同時按下時，第四路采集電路導(dǎo)通，再通過jia和jian調(diào)解溫度上限及下限，K2充當(dāng)確認(rèn)值，當(dāng)溫度達(dá)到上限值或下限值時，LED燈點(diǎn)亮同時蜂鳴器發(fā)出聲音。在調(diào)試過程中主要是對程序的修改，特別是延時程序，開始延時程序較短時，數(shù)碼管顯示但不穩(wěn)定顯示溫度。通過修改程序，將延時調(diào)到適中，系統(tǒng)正常工作。結(jié)論與心得本次課程設(shè)計(jì),讓我受益匪淺。對c51程序設(shè)計(jì)加深了理解和掌握,我們這次設(shè)計(jì)的要求主要單片機(jī)原理及其運(yùn)用，掌握它們的初始化編程，這是一個比較全面的設(shè)計(jì)，和以前的實(shí)驗(yàn)相比較復(fù)雜很多，一方面要求我們設(shè)計(jì)硬件電路，另一方面需要對設(shè)計(jì)的硬件電路進(jìn)行編程，這就需要軟件和硬件相結(jié)合，將它們進(jìn)行聯(lián)調(diào)，具體的電路具體分析，讓我們更加的了解AT89C51的運(yùn)用，還有如何的進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。在此設(shè)計(jì)中遇到了很多困難，一開始的時候，硬件電路測試都沒成功，最后把所有的電路都拆了，一個一個測試，進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的時候，開始轉(zhuǎn)換出來的數(shù)據(jù)都一樣的，無論溫度是否發(fā)生變化，經(jīng)過仔細(xì)分析才知道是了一定的體會，它要求我們認(rèn)真仔細(xì)的做好每個環(huán)節(jié)。當(dāng)我們接手一個課題或項(xiàng)目的時候，不是馬上動手，而是先進(jìn)行可行性論證。首先提出方案，然后根據(jù)方案去實(shí)施，方案中的不足之處，在操作的時候進(jìn)行改進(jìn)，最后得到更加完美的方案。在設(shè)計(jì)過程中，同時還加深了對單片機(jī)的了解及其運(yùn)用。將書本上的知識與實(shí)際相聯(lián)合，會更好的掌握知識，學(xué)到在書本上更本學(xué)不到的內(nèi)容，提高了我們的分析問題和解決問題的能力，強(qiáng)化了創(chuàng)新認(rèn)識，為將來激烈的競爭打下基礎(chǔ)，也培養(yǎng)了我們嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，優(yōu)良的思維模式，和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作風(fēng)。參考文獻(xiàn)[1]

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微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù).

西安電子科技大學(xué)九．課程設(shè)計(jì)進(jìn)度安排起止日期工作內(nèi)容2015年12月7日－12月8日12月8日－6月9日12月9日－12月11日12月11日－12月13日題目分析，查閱資料與方案選擇原理圖的繪制編寫軟件程序并與仿真撰寫設(shè)計(jì)報告十．成績考核辦法根據(jù)學(xué)生在實(shí)習(xí)中的表現(xiàn)、實(shí)習(xí)報告的質(zhì)量，以及各項(xiàng)目實(shí)習(xí)老師給予的實(shí)習(xí)鑒定綜合考核評分，按按優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格五級計(jì)分。教研室審查意見： 教研室主任簽字：年月日二級學(xué)院意見：主管領(lǐng)導(dǎo)簽字：年月日目錄TOC\o"1-2"\p""\h\z\u第一章總論 11.1項(xiàng)目概況 11.2研究依據(jù)及范圍 31.3主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 41.4研究結(jié)論及建議 4第二章項(xiàng)目建設(shè)的背景和必要性 62.1項(xiàng)目建設(shè)的背景 62.2項(xiàng)目建設(shè)的必要性 8第三章項(xiàng)目服務(wù)需求分析 11第四章項(xiàng)目選址與建設(shè)條件 134.1選址原則 134.2項(xiàng)目選址 134.3建設(shè)條件 144.4項(xiàng)目建設(shè)優(yōu)勢條件分析 15第五章建設(shè)方案 185.1建設(shè)規(guī)模與內(nèi)容 185.2總體規(guī)劃設(shè)計(jì) 195.3建筑方案 245.4結(jié)構(gòu)方案 265.5給水工程 275.6排水工程 295.7電氣設(shè)計(jì) 315.8暖通設(shè)計(jì) 345.9項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度 35第六章節(jié)能措施 376.1

設(shè)計(jì)依據(jù) 376.2節(jié)能措施 37第七章環(huán)境影響分析 397.1環(huán)境影響分析 397.2環(huán)境保護(hù)措施及治理效果 40第八章消防與安全衛(wèi)生 PAGEREF