《基于單片機(jī)的ad590測(cè)溫系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、基于單片機(jī)的ad590測(cè)溫系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告專業(yè)班級(jí)： 電子信息工程 07 姓 名： 指導(dǎo)教師： 2010 年 11 月 5 日信息與電子工程學(xué)院目 錄1、前言12、設(shè)計(jì)方案比較13、硬件設(shè)計(jì)34、軟件設(shè)計(jì)75、調(diào)試86、總結(jié)97、附錄10前言近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，為使生活更加便捷，單片機(jī)技術(shù)正在不斷地走向日常應(yīng)用，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)日新月異。在人們生活環(huán)境中，溫度扮演著舉足輕重的角色，人們無(wú)時(shí)無(wú)刻在與溫度打交道?？梢哉f(shuō)幾乎80%的工業(yè)部門(mén)都不得不考慮溫度的因素。目前測(cè)量溫度一般使用的溫度計(jì)，除了常用的水銀或酒精制成的溫度計(jì)外，還有用其他材料制成的溫度計(jì)。本次課程設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的測(cè)溫系統(tǒng)

2、，此系統(tǒng)的傳感器是熱敏電阻，利用熱敏電阻負(fù)溫度系數(shù)的特性構(gòu)建出測(cè)量電路，再通過(guò)stc12c5608ad單片機(jī)，單片機(jī)內(nèi)部有10位8路的ad轉(zhuǎn)換，可把測(cè)量電路輸出的電壓值轉(zhuǎn)化為ad值，然后通過(guò)四位數(shù)碼管顯示出溫度，本次設(shè)計(jì)使用鍵盤(pán)設(shè)置溫度報(bào)警點(diǎn)，這樣可在不同場(chǎng)合使用，當(dāng)超過(guò)溫度時(shí)顯體管就會(huì)閃爍。使用電腦上usb接口的5v電壓即可讓這個(gè)系統(tǒng)工作。經(jīng)過(guò)keil軟件編輯，編譯，鏈接，調(diào)試以及仿真，寫(xiě)出滿足控制要求的程序，通過(guò)下載線把寫(xiě)好的程序下載單片機(jī)內(nèi)。 單片機(jī)即可自主反復(fù)執(zhí)行程序，從而完成測(cè)溫過(guò)程。這種設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)了溫度實(shí)時(shí)測(cè)量和顯示。該系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，具有較高的測(cè)量精度，安裝簡(jiǎn)單方便，性價(jià)比高

3、，可維護(hù)性好。這種測(cè)溫系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)的實(shí)時(shí)測(cè)量，是一種比較智能、經(jīng)濟(jì)的方案，適于大力推廣，可帶來(lái)很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。設(shè)計(jì)方案比較方案一：（晶體管3dg6作為溫度傳感器） 在現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，環(huán)境溫度的測(cè)量和控制是極為普遍和重要的。為了提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，尋求性能可靠?jī)r(jià)格低廉，且應(yīng)用廣泛的元器件是生產(chǎn)過(guò)程的首選。本測(cè)量?jī)x就是采用極為普遍的晶體管3dg6作為溫度傳感器，廉價(jià)的電壓/頻率轉(zhuǎn)換器(v/f)lm331與at89c51單片機(jī)組成的溫度測(cè)量?jī)x。它具有成本低，調(diào)校簡(jiǎn)便，自動(dòng)補(bǔ)償，測(cè)量精度高的特點(diǎn)。 半導(dǎo)體理論和實(shí)驗(yàn)證明，在 -50+150 的范圍內(nèi)，當(dāng)發(fā)射結(jié)

4、正偏時(shí)，不管集電結(jié)反偏還是零偏，在一定的集電極電流形式下，npn硅晶體管的基極-發(fā)射極正向電壓ube隨溫度t的增加而減小。并有良好的線性關(guān)系，其電壓溫度系數(shù)約-2.1mv/。因此，晶體管3dg6不但可以作為通常的電子器件使用，而且也是一種價(jià)格低廉，取材方便，性能良好的溫度傳感器，但是此方案抗干擾性差，數(shù)據(jù)處理復(fù)雜，數(shù)據(jù)存放空間大，且受市場(chǎng)限制。方案二：（ds18b20作為溫度傳感器）ds18b20是dallas公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有3引腳to92小體積封裝形式；溫度測(cè)量范圍為55125,可編程為9位12位a/d轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá)0.0625，被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量

5、方式串行輸出；其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個(gè)ds18b20可以并聯(lián)到3根或2根線上，cpu只需一根端口線就能與諸多ds18b20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。以上特點(diǎn)使ds18b20非常適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)。 方案三：（ad590作為溫度傳感器）ad590是單片集成感溫電流源。它的主要特性如下：流過(guò)器件的電流（ua）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度是線性關(guān)系, 方便編程人員對(duì)電壓轉(zhuǎn)化為溫度的計(jì)算，測(cè)溫范圍為-55+150。電源電壓范圍為4v30v，可以承受44v正向電壓和20v反向電壓，輸出電阻為710m 歐姆。共有i、j、k、l、m五

6、檔，其中m檔精度最高，在-55+150范圍內(nèi)非線性誤差為0.3。利用熱敏電阻負(fù)溫度系數(shù)的特性構(gòu)建出測(cè)量電路，再通過(guò)stc12c5410ad單片機(jī)，單片機(jī)內(nèi)部有10位8路的ad轉(zhuǎn)換，可把測(cè)量電路輸出的電壓值轉(zhuǎn)化為ad值，然后通過(guò)四位數(shù)碼管顯示出溫度，本次設(shè)計(jì)使用鍵盤(pán)設(shè)置溫度報(bào)警點(diǎn)，這樣可在不同場(chǎng)合使用，當(dāng)超過(guò)溫度時(shí)蜂鳴器就會(huì)發(fā)出聲音。使用電腦上usb接口的5v電壓即可讓這個(gè)系統(tǒng)工作。經(jīng)過(guò)keil軟件編輯，編譯，鏈接，調(diào)試以及仿真，寫(xiě)出滿足控制要求的程序，通過(guò)下載線把寫(xiě)好的程序下載單片機(jī)內(nèi)。 單片機(jī)即可自主反復(fù)執(zhí)行程序，從而完成測(cè)溫過(guò)程。 總結(jié)：與方案一相比，方案三可行性好，便于標(biāo)定，好調(diào)節(jié)，精度

7、高，線性好，便于計(jì)算，電路有較好的平衡性與靈敏性，測(cè)量范圍為從55150。與方案二相比,方案三的測(cè)量范圍大,而且價(jià)格便宜,而且更適應(yīng)生活的溫度測(cè)量要求。而且方案三的電路簡(jiǎn)單，軟硬件結(jié)構(gòu)模塊化，可根據(jù)外界溫度的變化，直接在數(shù)碼管上顯示溫度值，易于觀察。綜上所述選方案三最適合.硬件設(shè)計(jì) 硬件電路設(shè)計(jì)是課程設(shè)計(jì)的一大組成，軟件設(shè)計(jì)也需在硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上才能完成。電路圖的設(shè)計(jì)也是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一大助力，設(shè)計(jì)的時(shí)候通過(guò)protel將電路圖連接好，此時(shí)清晰明了，為后面的焊接提供方便。圖1 stc12c5410ad與rs232的連接電路圖如圖1所示，這是單片機(jī)stc12c5410ad與rs232的管腳連接圖，當(dāng)

8、單片機(jī)通過(guò)rxd和txd與rs232的r1out和t1in的連接時(shí)即可通信，而rs232通過(guò)串口又與電腦連接，即可將電腦中程序下載到單片機(jī)中，完成所需要的功能，并可以 按照所需修改便能完成不同的功能。圖2 ad590 電路連接方式如圖2所示，是ad590的溫度測(cè)量電路，此電路運(yùn)用了ad590對(duì)周過(guò)環(huán)境溫度進(jìn)行測(cè)量,ad590隨著環(huán)境溫度變化改變ad590輸出的電流值，它們的關(guān)系是i= t+273。差動(dòng)運(yùn)算放大器的正端連接ad590，獲得電壓值為(273+t)*10kv，而差動(dòng)運(yùn)算放大器的負(fù)端連接的是2.73*10kv,通過(guò)運(yùn)算放大器的減法運(yùn)算，以及放大器的放大倍數(shù)是5.6倍。最后的電壓值輸出

9、v=5.6/100。再將隨溫度變化的電壓值輸入到單片機(jī)進(jìn)行處理。圖3 74hc164的連接電路圖4 四位數(shù)碼管如圖3、4所示，單片機(jī)的p1.0,，p1.1控制74hc164的da和ck，通過(guò)164可使串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為并行數(shù)據(jù)，用以緩解i/o口太少的問(wèn)題。164輸出口連接數(shù)碼管，用于選擇輸出的數(shù)字。圖5 報(bào)警電路如圖5所示可知，單片機(jī)的p2.4控制發(fā)光二極管，當(dāng)提示溫度超過(guò)限制溫度時(shí)，p2.4為高電平，發(fā)光二極管閃爍，提示溫度超過(guò)限制溫度。圖6 usb供源電路如圖6所示為usb供源電路，當(dāng)usb插在電腦上時(shí)，可為整個(gè)系統(tǒng)提供5v的電壓，電路中的電感可防止電腦和電路之間相互干擾，當(dāng)電路接通時(shí)發(fā)光二極

10、管會(huì)接通發(fā)光。圖7 按鍵電路如圖7所示，本測(cè)溫系統(tǒng)有三個(gè)按鍵接有三個(gè)上拉電阻分別連接腳p3.2,p3.3,p3.4。這三個(gè)腳用來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)置溫度上限。其中p3.2腳用來(lái)改變十位的溫度，p3.3腳用來(lái)改變個(gè)位的溫度，p3.4腳用來(lái)切換設(shè)置溫度和測(cè)量溫度的界面顯示。圖8 測(cè)溫系統(tǒng)完整的電路圖如圖8所示，這便是完整的基于單片機(jī)的熱敏電阻測(cè)溫系統(tǒng)的電路圖，所能完成的功能如下：1、單片機(jī)通過(guò)ad590進(jìn)行ad采樣計(jì)算溫度。 2、溫度能4位顯示。 3、能通過(guò)鍵盤(pán)進(jìn)行溫度報(bào)警點(diǎn)設(shè)置。 4、溫度超限時(shí)通過(guò)發(fā)光二極管閃爍報(bào)警。軟件設(shè)計(jì)如圖是主函數(shù)流程圖。 開(kāi)始時(shí)端口，定時(shí)器初始化，eeprom初始化并讀取儲(chǔ)存值。在

11、while（1）循環(huán)里取的10個(gè)溫度值取平均，掃描鍵盤(pán)是否進(jìn)入限制溫度的顯示。若否，顯示測(cè)量溫度值，若是，顯示限制溫度值。對(duì)四個(gè)晶體管的引腳分別選中，顯示相應(yīng)位上的值，并判斷p腳是否選中，若選中相應(yīng)晶體管的數(shù)值加一。最后判斷測(cè)量溫度是否大于顯示溫度，若是報(bào)警。圖 主函數(shù)流程圖 本系統(tǒng)的顯求部分使用了定時(shí)器中斷，通用這個(gè)方法數(shù)碼管顯示比較穩(wěn)定，不會(huì)受到其它代碼影響，到了定時(shí)的時(shí)間，定時(shí)器溢出，立刻就去執(zhí)行顯示動(dòng)作。調(diào)試一、 軟件調(diào)試過(guò)程1、 用keil軟件編寫(xiě)c語(yǔ)言程序，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能；2、 用單步運(yùn)行和斷點(diǎn)運(yùn)行方法調(diào)試步驟；3、 調(diào)試顯示的過(guò)程中，在watch窗口中顯示需要觀察的溫度的十、個(gè)、小

12、數(shù)點(diǎn)后一位的值。4、 每塊實(shí)現(xiàn)功能程序單獨(dú)調(diào)試。排除其它干擾。5、 把程序燒入單片機(jī)運(yùn)行結(jié)果觀察，然后修改，目標(biāo)達(dá)到最佳效果。二、 軟件調(diào)試遇到的問(wèn)題 在調(diào)試的過(guò)程中，遇到各種各樣的問(wèn)題，使結(jié)果不理想。問(wèn)題總結(jié)如下：1、 最開(kāi)始時(shí)，程序燒進(jìn)單片機(jī)顯示的溫度全是亂碼?？紤]是否是顯示數(shù)字程序編碼錯(cuò)誤。給顯示程序一個(gè)特定的值，顯示的結(jié)果正確，排除是顯示問(wèn)題。如法炮制，排除溫度計(jì)算問(wèn)題。得到是傳感器得到采樣值經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化出現(xiàn)錯(cuò)誤。解決方法：給單片機(jī)端口初始化，p1m0=0x10，p1m1=0x00，使口只為輸入端。2、 溫度顯示畫(huà)面抖動(dòng)很快，數(shù)字模糊。解決方法：取多個(gè)溫度值組成數(shù)組，如數(shù)組溢出，溫度值平移

13、一位。最后取的平均值顯示輸出。顯示界面清晰，溫度值準(zhǔn)確。3、 按鍵按下去時(shí)，晶體管顯示抖動(dòng)一下，給人感覺(jué)非常不舒服。解決方法：用延時(shí)，判斷有鍵按下，暫時(shí)不執(zhí)行，程序繼續(xù)往下走，過(guò)了一段時(shí)間再執(zhí)行。4、 限制溫度無(wú)法儲(chǔ)存。每次重新上電需再次設(shè)置。解決方法：使用stc12c2608單片機(jī)里的eeprom功能，把每次設(shè)置的溫度存儲(chǔ)進(jìn)去，下次上電時(shí)再讀取。 5、在接ad590溫度采集電路前，無(wú)輸入狀態(tài)或固定電壓輸入下的 顯示不正確。 解決方法：由于ad轉(zhuǎn)換子函數(shù)所得結(jié)果為數(shù)字量，因此要把轉(zhuǎn)換值乘以基準(zhǔn)電壓后再乘1024。總結(jié)這次課程設(shè)計(jì)是我們第一次接觸完整的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在這次設(shè)計(jì)中學(xué)到了很多，雖然在軟件

14、設(shè)計(jì)編程過(guò)程中遇到了很多以前沒(méi)注意或者容易出錯(cuò)的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)每一次改正都是學(xué)習(xí)的一次突破，非常感謝老師給我們的這次機(jī)會(huì)，讓我們從理論學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為真正的實(shí)際操作，了解到了理論學(xué)習(xí)與實(shí)際操作其實(shí)有很大的區(qū)別，只有在不斷調(diào)試才能進(jìn)步，而有時(shí)調(diào)試通過(guò)，將程序燒到板子上的時(shí)候就會(huì)發(fā)現(xiàn)又一次區(qū)別，有可能出現(xiàn)板子不能實(shí)現(xiàn)你所需要的功能，或者執(zhí)行錯(cuò)了功能，這都是我們?cè)谡{(diào)試中需要改正的，調(diào)試在我們整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中占了很大的比重，當(dāng)基本功能調(diào)試成功了，我們才能考慮實(shí)現(xiàn)更多功能，使系統(tǒng)更加完善。最后感謝張磊老師對(duì)我們的悉心指導(dǎo)。附錄1、#include code unsigned char seg_tab10=0x3f,0

15、x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; /共陰斷碼表unsigned int tm0=10000,count; /中斷時(shí)間設(shè)置unsigned char led_buff3; /* 存放3位數(shù)碼管的段筆畫(huà) */unsigned char shi_w,ge_w; sbit contr_0=p32;sbit contr_1=p33;sbit contr=p34;sbit da=p27;sbit ck=p26;sbit led=p25;void delay(unsigned int i) for(;i0;i-); /*延時(shí)*/void init_is

16、p(void)isp_addrh=0x28;isp_addrl=0x00;/送地址isp_contr=0x87;isp_cmd=0x01; /讀操作isp_trig=0x46; /觸發(fā)isp_trig=0xb9;shi_w=isp_data;isp_addrh=0x28;isp_addrl=0x01;/送地址isp_contr=0x87;isp_cmd=0x01; /讀操作isp_trig=0x46; /觸發(fā)isp_trig=0xb9;ge_w=isp_data;void write_isp(void) isp_addrh=0x28; isp_addrl=0x00;/送地址 isp_contr

17、=0x87; isp_cmd=0x03; /擦除操作isp_trig=0x46; /觸發(fā)isp_trig=0xb9;isp_data=shi_w;isp_addrh=0x28;isp_addrl=0x00;/送地址isp_contr=0x87;isp_cmd=0x02; /寫(xiě)操作isp_trig=0x46; /觸發(fā)isp_trig=0xb9; isp_data=ge_w;isp_addrh=0x28;isp_addrl=0x01;/送地址isp_contr=0x87;isp_cmd=0x02; /寫(xiě)操作isp_trig=0x46; /觸發(fā)isp_trig=0xb9; unsigned int

18、getaddata(unsigned char ch) /*a/d轉(zhuǎn)換*/unsigned char lo2; unsigned int hi8;adc_contr=0xe8+ch;while(!(adc_contr&0x10);adc_contr = 0x80;lo2 =adc_low2;lo2&=0x03;hi8 =adc_data;hi8=2;hi8+=lo2; return(hi8);void show_1led(unsigned char b) /*串轉(zhuǎn)并*/ unsigned int i; unsigned char a; a=led_buffb; if(b=1) a=a+0x80

19、; for(i=0;i8;i+) da=a&0x80; ck=1; a=a1; ck=0; void init_timer0(void) p1m0=0x10; /設(shè)置p1.4僅為輸入口 led=0; ea=0; tr0=0; tmod |= 0x01; /使用模式1，16位定時(shí)器，使用|符號(hào)可以在使用多個(gè)定時(shí)器時(shí)不受 影響 th0=(65536-tm0)/256; /給定初值 tl0=(65536-tm0)%256; et0=1; /定時(shí)器中斷打開(kāi) tr0=1; /定時(shí)器開(kāi)關(guān)打開(kāi) ea=1; /總中斷打開(kāi)void timer0(void) interrupt 1 /*10ms中斷*/ tr0=

20、0; th0=(65536-tm0)/256; /*初值設(shè)置*/ tl0=(65536-tm0)%256; tr0=1; p1=0xbf; /十位顯示 show_1led(0); delay(1000); p1=0xff; p1=0x7f; /個(gè)位顯示 show_1led(1); delay(1000); p1=0xff; p1=0xfe; /小數(shù)位顯示 show_1led(2); delay(1000); p1=0xff; void led_fill_d(unsigned int n) led_buff2=seg_tab(unsigned char)(n%10); / 小數(shù)位 n=n/10;

21、 led_buff1=seg_tab(unsigned char)(n%10); / 個(gè)位 n=n/10; led_buff0=seg_tab(unsigned char)(n%10); / 十位void keypress_0(void) /*十位設(shè)置*/ if(!contr_0) delay(1000); if(!contr_0) shi_w+; if(shi_w=10) shi_w=0; while(!contr_0); write_isp(); void keypress_1(void) /*個(gè)位設(shè)置*/ if(!contr_1) delay(1000); if(!contr_1) ge

22、_w+; if(ge_w=10) ge_w=0; while(!contr_1); write_isp(); void main() unsigned int alarmtemp,memorycount,temp,t; unsigned char ch=0x04; float v0,sum,t0; init_timer0(); init_isp(); while(1) if(!contr) /*切換設(shè)置*/ delay(1000); if(!contr) count+;while(!contr); v0=getaddata(ch); /*溫度獲取*/ t0=v0*5/1024+0.05 ; t

23、=t0*1000*10/(4.84*10); sum+=t; memorycount+; if(memorycount=150) temp=sum/150; sum=0; memorycount=0; if(count%2=0) led_fill_d(temp); if(count%2=1) keypress_0(); led_buff0=seg_tabshi_w; keypress_1(); led_buff1=seg_tabge_w; led_buff2=seg_tab0; alarmtemp=shi_w*10+ge_w; alarmtemp=alarmtemp*10; if(alarmt

24、emptemp) led=1; else led=0; ut2apodfxxc02gybkskcww97mrqqwhoj5tl15zt6jipyytycummtarp3v1n5luizi3xh3bhwyreko8d9g7nmzqowpjetldrw08gvs8dsdqqygc3ce7moo2tlf0jf1gk74iuxybmtivr97ckrfvqult5fn2t6mpjr6rbzvpsortzvij5nb5ndvvsr4iwr1twlfkglspzuhrjq3cmzu98euouijdlszqpmvrw9zkupxf8wfug9l2g9277g2rtipa1ypczeuqxpkbhtvdco

25、oqozxuz3vjrzmocijym62zchmeootyes8ebmm932tbz2yo09rtszeys8zrd2yktj8l6jeazvajnfbtrylvsm6ofbftoxvrffn7owiygjlamkunxjybz5rrb7r4vsur9zpfzfmfsjhcfca37lnw2vvlrkn7r8psz1bn6oric5hu5z6hcxayqynpog8duybawqsl20csg06dh2sm8hltgpkicskrgopdpuhbj1lmpk7lydvc6nnmwl3fwhzftfvyaary7lhssxj10v3ph3y19bxyr77ib7cpzsu2tijqe3hkqk

26、kau9kskcphkxuikvvyjzpg2yijrkqfbggovyqkuxnwi9omnjtt6qilzxtyrf7d20fbmabcfiixrqkusvnxbppfuxyq1fjskfsubkgs2duvqc9sz4jkbgn4qqv66pyoarjurnfj3txyfclzieeptwfjthpheipdfnqnr2hjqkv2dzwtmpdjqkbcxmovdsjqctjagjmdlskpgad2s0h0vmzgaht36gyuez7umank1ndreubeqdgrx0venqgnsyib2ilq3siqrnl4m56t7z8y8da5k0kupn5nzg4jvjdtffhyt82aogqkxo4vblmleiy2p7hthbho07rcfttxodydppdtqso7wxd0j6fkklgm4wodzplhtrr2xgqn13hqy59zu1gegdyqnihntavsieuefqcyfucjwd3vk5i7ykmhundmiz ut2apodfxxc02gybkskcww97mrqqwhoj5tl15zt6jipyytycummtarp3v1n5luizi3xh3bhwyreko8d9g7nmzqowpjetldrw08gvs8dsdqqyg