單片機智能儀器設(shè)計溫度測量顯示報告

1、遼寧科技學(xué)院智能儀器設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計 -溫度測量顯示報警 院 系: 專 業(yè)： 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 時 間: 指導(dǎo)老師： 智能儀器設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計 溫度測量顯示報警 1. 設(shè)計要求：熱電阻溫度設(shè)計：溫度傳感器鉑PT100 顯示溫度數(shù)值，精度0.1 溫度超限報警2. 方案設(shè)計： 溫度傳感器 信號調(diào)理 AD0804 STC89C52 數(shù)碼管顯示 單片機 蜂鳴器報警 方案說明：本設(shè)計的采用STC89C52為核心，DA0804數(shù)據(jù)采集。將外部的模擬信號經(jīng)過A/D（ADC0804）轉(zhuǎn)換后送給單片機STC89C52進行處理。處理后將顯示數(shù)據(jù)傳送給數(shù)碼管顯示。在到達設(shè)定的報警溫度時進行報警。溫度測量

2、顯示報警是通過鉑電阻的阻值隨溫度的變化而變化，將阻值的變化通過電橋電路轉(zhuǎn)化成電壓變化，用運放把電壓放大到AD可以接受的范圍，AD將電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳輸?shù)絾纹瑱C，經(jīng)過單片機處理，將溫度數(shù)值顯示到七段數(shù)碼管上。當(dāng)溫度大于80時蜂鳴器進行報警提示。3. 硬件設(shè)計:3.1 單片機及其最小應(yīng)用系統(tǒng)STC89C52是一個高性能單片機，40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口。 各引腳的功能如下：Vss(20):接地。Vcc(0):接+5V電源。XTAL1（19）和XTAL2（18）：在使用單片機內(nèi)部振蕩電路時，這兩個端

3、子用來外接石英晶體和微調(diào)電容。如圖3.1所示，本硬件圖使用11.0592MHz石英晶振。RST/VPD(9):RST是復(fù)位信號輸入端。當(dāng)此輸入端保持兩個機器周期（24個振蕩周期）的高電平時，就可以完成復(fù)位操作。ALE/PROG(30):ALE是地址鎖存允許信號，在訪問外部存儲器時，用來鎖存由P0口送出的低8位地址信號。在不訪問外部存儲器時，ALE以振蕩頻率1/6的固定速率輸出脈沖信號。因此它可用作對外部輸出脈沖信號。因此它可用作對外輸出的時鐘。但要注意，只要外接有存儲器，ALE端輸出的就不再是連續(xù)的周期脈沖信號。PSEN（29）：它是外部程序存儲器ROM的讀選通信號。在執(zhí)行訪問外部ROM指令時

4、，會自動產(chǎn)生PSEN信號；而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器RAM或訪問內(nèi)部ROM時，不產(chǎn)生PSEN信號。EA/VPP（31）：訪問外部存儲器的控制信號。當(dāng)EA為高電平時，訪問內(nèi)部程序存儲器；但當(dāng)程序計數(shù)器PC的值超過0FFFH（對8051/80C51/8751）或1FFFH（對8052）時，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲器內(nèi)的程序。當(dāng)EA保持低電平時，只訪問外部程序存儲器，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。第二功能VPP為對8751片內(nèi)EPROM的21V編程電源輸入。P0.0P0.7（3932）：雙向I/O口P0。第二動能是訪問外部存儲器時，可分時用作低8位地址和8位數(shù)據(jù)線；在對8751編程和效驗時，用于數(shù)據(jù)的輸入

5、/輸出。P0口能以吸收電流的方式驅(qū)動8個LS型TTL負載。P1.0P1.7（18）：雙向I/O口P1。P1口能驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個LS型TTL負載。在對EPROM編程和程序驗證時，它接收低8位地址。在8052單片機中，.P1.0還用作定時器2的記數(shù)觸發(fā)輸入端T2，P1.1還用作定時器2的外部控制端T2EX。P2.0P2.7（2128）：雙向I/O口P2。P2口可以驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個LS型TTL負載。第二功能是訪問外部存儲器時，輸出高8位地址。在對EPROM編程和效驗時，它接收高位地址。P3.0P3.7（1017）：雙向I/O口P3。P3口能驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個LS型TTL負

6、載。P3口的每條引腳都有各自的第二功能。圖3.1 單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)復(fù)位電路：本硬件圖使用手動復(fù)位電路，在按下復(fù)位按鈕后，電容C通過R1放點，同時電源Vcc通過R1和R2分壓。而R2要比R1大許多，大部分電壓降落到R2上，從而使RST端得到一個高電平導(dǎo)致單片機復(fù)位。同時EA=1。3.2 PT100電阻溫度傳感器電阻溫度傳感器分為兩部分：一部分為電橋電路，另一部分為放大電路。在3.2圖中，測溫元件是鉑電阻（測溫范圍0200），鉑電阻阻值變化在100175.86，用電橋來測量RX的變化，將電阻的阻值變化轉(zhuǎn)變成電壓的變化。通過計算可得電橋差模輸出為00.15V，由于AD轉(zhuǎn)化器件能接受的電壓范圍為05

7、V，所以電橋差模輸出要經(jīng)過運發(fā)放大輸出。差模運算放大器如圖所接，放大倍數(shù)30。將電壓放大到04.5V，這時就可通過AD轉(zhuǎn)換，將數(shù)據(jù)傳送到單片機處理。圖3.2 PT100電阻調(diào)理電路3.3 AD0804轉(zhuǎn)換ADC0804是集成A/D轉(zhuǎn)換器。它采用CMOS工藝20引腳集成芯片，分辨率8位，轉(zhuǎn)換時間100us，輸入電壓范圍在05V，芯片具有三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器，可直接連接到數(shù)據(jù)總線上。圖3.3 AD0804轉(zhuǎn)換各引腳名稱及作用：VIN（+），VIN(-)兩模擬信號輸入端，用以接受單極性、雙極性和差模輸入信號。DB7DB0具有三態(tài)特性數(shù)字信號輸出口。AGND模擬信號地。DGND數(shù)字信號地。CLK時鐘信號

8、輸入端。CLKR內(nèi)部時鐘發(fā)生器的外接電阻端。CS片選信號輸入端，低電平有效。WR寫信號輸入，低電平啟動A/D轉(zhuǎn)換。RD讀信號輸入，低電平有效。INTRA/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，低電平表示本次轉(zhuǎn)換已完成。VREF/2參考電平輸入，決定量化單位。VCC電源5V輸入。AD0804時序圖如下：3.4 七段LED數(shù)碼管動態(tài)顯示測溫范圍是0200，我們需要精確到小數(shù)點后一位，所以需要四個七段LED數(shù)碼管。為了節(jié)約單片機的P口，所以我們使用兩片74HC573鎖存器連接到P0口進行數(shù)據(jù)傳輸，來實現(xiàn)動態(tài)顯示的“段選”和“位選”，U2為段選鎖存器，U3為位選鎖存器。P2.6和P2.7端口來控制鎖存器的鎖存端。圖3.4

9、數(shù)碼管顯示3.5 聲報警電路如圖3.5所示，蜂鳴器一端連接電源，一端連接PNP三極管e端，三極管c端接地，三極管b端加電阻連接單片機的P2.3口。當(dāng)單片機的P2.3口給低電平“0”時，蜂鳴器響起。 圖3.5 報警電路3.6 硬件設(shè)計圖完整的的電路圖如下：4. 軟件設(shè)計4.1程序流程圖 開始 AD數(shù)據(jù)傳送處理 溫度數(shù)據(jù)顯示 否 溫度超過設(shè)定值 ？ 是 蜂鳴器報警4.2程序C語言編程程序?qū)崿F(xiàn)溫度測量顯示，并在超過80的時候報警。#include<reg52.h>#include<intrins.h>#include <stdio.h>#define uchar

10、unsigned char#define uint unsigned intsbit dula=P26;sbit wela=P27;sbit adwr=P36;sbit adrd=P37;sbit beep=P23;uint adnum;unsigned char code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d, 0x07,0x7f,0x6f, /不帶小數(shù)點的09編碼 0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd, 0x87,0xff,0xef; /帶小數(shù)點的09編碼void delayms(uint xms) /延時程序 u

11、int i,j; for(i=xms;i>0;i-) for(j=110;j>0;j-); void display(uchar qian,uchar bai,uchar shi,uchar ge) /顯示程序 dula=1; P0=tablege; dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=0x5f; wela=0; delayms(5); dula=1; P0=tableshi+10; dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=0x6f; wela=0; delayms(5); dula=1; P0=tablebai; dula=0; P0=0xff

12、; wela=1; P0=0x77; wela=0; delayms(5); dula=1; P0=tableqian; dula=0; P0=0xff; wela=1; P0=0x7b; wela=0; delayms(5); uchar adnumber(void) /ad數(shù)據(jù)采集 adwr=1; _nop_(); adwr=0; _nop_(); adwr=1; P0=0xff; adrd=1; _nop_(); adrd=0; _nop_(); adnum=P1; adrd=1; return adnum; main() uint a,a1,a2,a3,a4; uint temp; w

13、ela=1; /AD初始化 P0=0x7f;wela=0;while(1) adnumber(); temp=adnum*10*44.444444*0.0195+0.5; /數(shù)據(jù)處理 a1=temp%10; a2=temp%100/10; a3=temp%1000/100; a4=temp/1000; for(a=0;a<10;a+) display(a4,a3,a2,a1); /數(shù)據(jù)顯示 if(temp>800) /報警檢測 beep=0; delayms(50); for(a=0;a<10;a+) display(a4,a3,a2,a1); beep=1; 5. 開發(fā)板調(diào)

14、試按照上述流程圖編寫程序，下載到開發(fā)板上，模擬電壓輸入值，在數(shù)碼管上顯示溫度值，如圖（1）（2）所示：當(dāng)模擬輸入1.15V時，輸出溫度值是51.1。 （圖1）當(dāng)模擬輸入2.65V時，輸出溫度值是117.9。（圖2） 6.參考文獻智能化測量控制儀表原理與設(shè)計（第三版） 徐愛鈞 徐陽編著 北京航空航天大學(xué)出版社單片機實用技術(shù)與應(yīng)用 徐成波 楊數(shù)強 李彥林 金純編著 清華大學(xué)出版社單片機原理及應(yīng)用基于Proteus與Keil C 孟祥蓮 高洪志編著 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社新概念51單片機C語言教程-入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略 郭天祥編著 電子工業(yè)出版社7. 心得體會本次實習(xí)我們使用開發(fā)板，keil軟件編制了C語言程序，并將程序下載到開發(fā)板上進行了調(diào)試，驗證了我們所設(shè)計的程序的可用性。這次實習(xí)還使我理解了編寫程序的一些技巧。單片機應(yīng)用系統(tǒng)一般包含多個模塊的主程序和各種子程序組成。每個模塊都能完成一個明確的任務(wù)，實現(xiàn)某個具體的功能，如溫度接收、延時、發(fā)送、顯示等。采用模塊化程序設(shè)計的方法，就是講這些具體的功能程序獨立設(shè)計和分別調(diào)試，最后將這些模板程序連接在一起進行聯(lián)合調(diào)試。模板化的設(shè)計有點：一個模板可以多個程序共享；單個功能設(shè)計和調(diào)試比較方便，容易完成。利用已編好的成熟模板，將大大縮短開發(fā)時間。通過