基于-單片機四位數(shù)字溫度計設計

1、-. z機電職業(yè)技術學院畢業(yè)論文姓 名： 梁光芒學 號：122533176院 別： 電氣工程系班 級：機電1205專 業(yè)：機電一體化設計課題： 基于單片機的四位數(shù)字溫度計設計 指導教師：賀靜時 間： 2021.92021.10目 錄摘要.1課程設計的目的.2系統(tǒng)設計總體方案.21.設計思路.22.AT89C51單片計算機的組成原理.32.1組成框圖及部總體構造.32.2單片機各口及其負載能力、接口要求.4三、硬件電路設計.53.1 溫度檢測和變送器.63.2 ADC0808.8四、電路局部.94.1顯示器接口電路.94.2溫度采集系統(tǒng).94.3電路總圖.10五、軟件設計和功能說明115.1系統(tǒng)

2、主程序.115.2LED數(shù)碼顯示子程序.12六、PROTEUS仿真.126.1工作界面.136.2 仿真結果圖.13七、總結15八、致.16九、參考文獻17附錄17摘要現(xiàn)代測溫應用中，溫度計向數(shù)字化方向開展。傳統(tǒng)的機遇物理方法的溫度計功能單一，而數(shù)字溫度計以其便攜，檢測精度高，功能多等優(yōu)點應用的越來越廣泛。隨著人們生活水平的不斷提高,單片機控制無疑是人們追求的目標之一，它所給人帶來的方便也是不可否認的，其中數(shù)字溫度計就是一個典型的例子，但人們對它的要求越來越高，要為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設施就需要從數(shù)單片機技術入手，一切向著數(shù)字化控制，智能化控制方向開展。本課程設計研究四位

3、數(shù)字溫度計的設計與實現(xiàn)，并采用Protues軟件和Keil軟件來對其進展仿真，通過電阻值的變化使相應電壓發(fā)生改變，輸出電壓經(jīng)A/D轉換后，其值由AT89C51處理，最后將其顯示在4個七段數(shù)碼顯示器上。隨著技術的開展，一些環(huán)境比擬惡劣的場合中也能覓得數(shù)字溫度計的蹤跡。在本文中，主要從功能組合，硬件組合，軟件算法等幾個方面探討溫度計的設計。數(shù)字溫度計在現(xiàn)代測溫應用方面具有諸多優(yōu)勢，值得進一步學習和研究。AbstractModern temperature measurement applications, the thermometer to digital direction. The oppo

4、rtunity of traditional physical methods of single function, thermometer and digital thermometer with its portable, high detection precision, features many advantages, such as more and more widely applied. As people living standard unceasing enhancement, the single chip microputer control is undoubte

5、dly one of the target of the convenience it brings is negative, the digital thermometer is a typical e*ample, but people more and more high to its request, for modern people to work, scientific research, life, and provide better and more convenient facilities need, from the perspective of the number

6、 of single chip microputer technology, all toward digital control, intelligent control direction. This course design research the design and realization of the four digital thermometer, and USES the Protues software and Keil software to carry on the simulation, through the change of electrical resis

7、tance make the corresponding voltage change, the output voltage after A/D conversion, its value by AT89C51, finally displays it on the four seven segment digital display. With the development of technology, some occasions in the environment is poor, also can find traces of digital thermometer. binat

8、ion in this article, mainly from the function, hardware position, software algorithm and so on several aspects discusses the design of the thermometer. Digital thermometer have many advantages in modern temperature measurement applications, is worth further study and research第一章、課程設計的目的1、通過單片機應用產(chǎn)品的設

9、計與調(diào)試過程，穩(wěn)固本課程所學理論知識，初步了解單片機應用系統(tǒng)設計的方法。2、通過查閱手冊和相關文獻資料，培養(yǎng)學生獨立分析和解決問題的能力。3、進一步熟悉單片機和常用接口電路，加深對專業(yè)知識和理論知識學習的認識和了解。4、進一步熟悉電子儀器的正確使用。5、加深對數(shù)模轉換原理和應用，并了解ADC0808完成模數(shù)轉換的原理，掌握ADC0808與AT89C51接口硬件電路的設計方法及編程方法。第二章、系統(tǒng)設計總體方案1.設計思路根據(jù)任務書要求，初步思路如下：溫度計電路設計總體設計方框圖如下列圖所示，本設計是測溫電路，使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應，在將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來，進展A/

10、D轉換后，就可以用單片機進展數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測溫度顯示出來。溫度是非電量模擬信號，數(shù)字顯示溫度就必須將這一非電量信號轉換成電量電壓或電流，然后將模擬電信號經(jīng)A/D轉換器轉換成數(shù)字信號，最后經(jīng)譯碼顯示器顯示溫度值。控制器采用單片機AT89C51，采集到的溫度模擬信號05V用一個滑動變阻器分壓實現(xiàn)，模擬信號數(shù)字化是通過ADC0808實現(xiàn)的，其主要功能和要求的實現(xiàn)是通過可編程芯片AT89C51單片機到達的，用4位LED數(shù)碼管顯示溫度。主 控 制 器LED顯 示溫 度 傳 感 器單片機復位時鐘振蕩報警點按鍵調(diào)整2. AT89C51單片計算機的組成原理2.1組成框圖及部總體構造振蕩器

11、及時序 OSC8051CPU程序存儲器4KB ROM數(shù)據(jù)存儲器256B2個16位定時器/計數(shù)器64K總線擴展控制器可編程I/O可編程全雙工串行口外時鐘源 外部事件計數(shù)中斷 控制 并 行 口 串行通信 圖2-1AT89C51單片機功能構造框圖圖2-1為AT89C51單片機功能構造框圖 AT89C51 芯片部集成了 CPU、RAM、ROM、定時/計數(shù)器和I/O口等各功能部件，并由部總線把這些不見連接在一起。AT89C51單片機部包含以下一些功能部件：(1) 一個8位CPU；(2) 一個片振蕩器和時鐘電路；(3) 4KB ROM80C51有4KB掩膜ROM，87C51有4KB EPROM，80C31

12、片有無ROM；(4) 128BRAM；(5) 可尋址64KB的外ROM和外RAM控制電路；(6) 兩個16位定時/計數(shù)器；(7) 21個特許功能存放器；(8) 4個8位并行I/O口，共32條可編程I/O端線；(9) 一個可編程全雙工串行口；(10) 5個中斷源，可設置成2個優(yōu)先級。2.2單片機各口及其負載能力、接口要求80C51共有4個8位并行I/O端口,共32個引腳 (1)P0口8位雙向I/O口。 在不并行擴展外存儲器(包括并行擴展I/O口)時, P0口可用作雙向I/O口。 在并行擴展外存儲器(包括并行擴展I/O口)時, P0口可用于分時傳送低8位地址(地址總線)和8位數(shù)據(jù)信號(數(shù)據(jù)總線)。

13、位構造如圖2-4所示。P0口能驅(qū)動8個LSTTL門。 VCC地址/數(shù)據(jù)控制鎖存器P0.*DCPQQMU*V1V2P0.*引腳讀鎖存器寫鎖存器內(nèi)部總線讀引腳&1圖2-2 P0口位構造(2) P1口8位準雙向I/O口(準雙向是指該口部有固定的上拉電阻)。位構造如圖2-5所示。 P1口能驅(qū)動為4個LSTTL門。VCC鎖存器P1.*DCPQQP1.*引腳讀鎖存器寫鎖存器內(nèi)部總線讀引腳內(nèi)部上拉電阻圖 2-3 P1口位構造(3) P2口8位準雙向I/O口。在不并行擴展外存儲器(包括并行擴展I/O口)時, P2口可用作雙向I/O口。在并行擴展外存儲器(包括并行擴展I/O口)時, P2口可用于傳送高8位地址(

14、屬地址總線) 。P2口能驅(qū)動4個LSTTL門。P2口的位構造如圖2-6所示，引腳上拉電阻同P1口。在構造上，P2口比P1口多一個輸出控制局部。鎖存器P2.*DCPQQ讀鎖存器寫鎖存器內(nèi)部總線讀引腳VCCP2.*引腳內(nèi)部上拉電阻1地址控制MU*圖 2-4 P2口位構造(4) P3口8位準雙向I/O口。可作一般I/O口用,同時P3口每一引腳還具有第二功能,用于特殊信號輸入輸出和控制信號(屬控制總線)。P3口驅(qū)動能力為4個LSTTL門。圖2-5 P3口位構造上述4個I/O口,各有各的用途。 在不并行擴展外存儲器(包括并行擴展I/O口)時, 4個I/O口都可作為雙向I/O口用。在并行擴展外存儲器(包括

15、并行擴展I/O口)時, P0口專用于分時傳送低8位地址信號和8位數(shù)據(jù)信號,P2口專用于傳送高8位地址信號。P3口根據(jù)需要常用于第二功能,真正可提供應用戶使用的I/O口是P1口和一局部未用作第二功能的P3口端線。第三章、硬件電路設計3.1 溫度檢測和變送器1熱敏電阻溫度轉換原理熱敏電阻是近年來開展起來的一種新型半導體感溫元件，由于它具有靈敏度高、體積小、重量輕、熱慣性小、壽命長以及價格廉價等優(yōu)點,因此應用非常廣泛。熱敏電阻與普通熱電阻不同，它具有負的電阻溫度特性，當溫度升高時，電阻值下降，其特性曲線如圖3-1所示。 圖3-1 熱敏電阻特性曲線熱敏電阻的阻值-溫度特性曲線是一條指數(shù)曲線，非線性度較

16、大，因此，在使用時要進展線性化處理。線性化處理雖然能改善熱敏電阻的特性曲線，但比擬復雜。為此，在要求不高的一般應用中，常常作出在一定的溫度圍溫度與阻值成線性關系的假定，以簡化計算。使用熱敏電阻是為了感知溫度，給熱敏電阻通以恒定電流，電阻兩端就可測到一個電壓，然后通過下面公式求得溫度：被測溫度;與熱敏特性有關的溫度參數(shù)；熱敏電阻有關的系數(shù)；熱敏電阻兩端的電壓。根據(jù)這一公式，如能測得熱敏電阻兩端的電壓，再知道參數(shù)和參數(shù)，則可計算出熱敏電阻的環(huán)境溫度，也就是被測得溫度。這樣，就把電阻隨溫度的變化關系轉化為電壓隨溫度的變化關系了。數(shù)字式電阻溫度計設計工作的主要容，就是把熱敏電阻兩端電壓值經(jīng)A/D轉換變

17、成數(shù)字量，然后通過軟件方法計算出溫度值，再進展顯示等處理。所以采取ADC0809芯片來讀取電壓值。3.2 ADC0808ADC0808是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進展模/數(shù)轉換的器件。其部有一個8通道多路開關，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展A/D轉換。ADC0808是ADC0809的簡化版本，功能根本一樣。一般在硬件仿真時采用ADC0808進展A/D轉換，實際使用時采用ADC0809進展A/D轉換。部構造ADC0808是CMOS單片型逐次逼近式AD轉換器，它有8路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比擬器、8位開關樹型A/D轉換器。 引腳功能外部特性ADC

18、0808芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如右圖所示。各引腳功能如下： 15和2628IN0IN7：8路模擬量輸入端。 6START： AD轉換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖至少100ns寬使其啟動脈沖上升沿使0809復位，下降沿啟動A/D轉換。 7EOC： AD轉換完畢信號，輸出，當AD轉換完畢時，此端輸出一個高電平轉換期間一直為低電平。 8、14、15和1721：8位數(shù)字量輸出端。9OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當AD轉換完畢時，此端輸入一個高電平，才能翻開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 10CLK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHZ。 11Vcc：主電源輸入端。 1

19、2VREF+和16VREF-：參考電壓輸入端 13GND：地。 22ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。2325ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路第四章、電路局部4.1顯示器接口電路4.2溫度采集系統(tǒng)4.3電路總圖第五章、軟件設計和功能說明5.1系統(tǒng)主程序在主程序中，系統(tǒng)上電自動復位以后首先設置堆棧，然后啟動ADC0808，開場轉換測溫電路輸入的電信號，待數(shù)據(jù)轉換完畢后讀入到累加器A，然后進展十進制數(shù)據(jù)轉換調(diào)整，輸出給顯示電路。主程序流程圖如圖3.1所示。主程序流程圖開場相關參數(shù)設置溫度檢測是超過極限值.否報警顯示溫度顯示延時完畢程序并顯示此刻溫

20、度 人為讀取程序流程圖5.2LED數(shù)碼顯示子程序十進制轉換調(diào)整后的數(shù)據(jù)送到存放器R5、R4中，然后通過P1口把數(shù)據(jù)輸出給D4、D3、D2、D1四個數(shù)碼顯示器中，從而最終把測得的溫度顯示出來。顯示子程序流程圖如圖3.3所示。顯示子程序流程圖第六章、 PROTEUS仿真6.1工作界面Proteus ISIS的工作界面是一種標準的Windows界面，如圖4.2所示。包括：標題欄、主菜單、標準工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對象選擇按鈕、預覽對象方位控制按鈕、仿真進程控制按鈕、預覽窗口、對象選擇器窗口、圖形編輯窗口。圖4.2 Proteus ISIS的工作界面6.2 仿真結果圖總結時光飛逝，一轉眼，一個學

21、期又進尾聲了，本學期的單片機課程也完畢，但通過這次單片機的學習，我不僅加深了對單片機理論的理解，將理論很好地應用到實際當中去，而且我還學會了如何去培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神，從而不斷地戰(zhàn)勝自己，超越自己。創(chuàng)新可以是在原有的根底上進展改良，使之功能不斷完善，成為真己的東西。 當今社會隨著電子技術的開展，特別是隨著大規(guī)模集成電路的產(chǎn)生，給人們的生活帶來了根本性的變化，如果說微型計算機的出現(xiàn)使現(xiàn)代的科學研究得到了質(zhì)的飛躍，則可編程控制器的出現(xiàn)則是給現(xiàn)代工業(yè)控制測控領域帶來了一次新的革命。在現(xiàn)代社會中，溫度控制不僅應用在工廠生產(chǎn)方面，其作用也表到達了各個方面。本學期我們就學習了單片機這門課程，感覺是有點難呢。

22、也不知道整個學習過程是怎么過來得，可是時間不等人。 剛開場學習的時候，對單片機沒有什么認識，不知道什么是單片機，更不知道它有什么作用。通過學習才大體知道了單片機的一些知識。單片機是一塊在集成電路芯片上集成了一臺有一定規(guī)模的微型計算機。簡稱為：單片微型計算機或單片機。單片機的應用到處可見，應用領域廣泛，主要應用在智能儀表、實時控制、通信、家電等方面。由中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、I/O接口、定時器/計數(shù)器以及串行通信接口等集成在一塊芯片上，構成了一個單片微型計算機，簡稱為單片機。它的應用圍很廣，在工業(yè)自動化中應用有數(shù)據(jù)采集、測控技術。在智能儀器儀表中應用有數(shù)字示波器、數(shù)

23、字信號源、自動取款機等。在消費類電子產(chǎn)品中應用有空調(diào)機、電視機、微波爐、手機、IC卡、汽車電子設備等。在通訊方面應用有手機、小靈通等。在武器裝備方面應用有飛機、坦克、導彈、航天飛機、智能武器等。剛開場學習時只能抄寫別人做成功的程序，一遍一遍的寫，從簡單的入手，逐步的積累，一步步的能夠?qū)⑿〉某绦蚪Y合到一起，拼接成較為復雜一些的程序致在本次論文設計過程中，感我的學校，給了我學習的時機，在學習中，賀教師從選題指導、論文框架到細節(jié)修改，都給予了細致的指導，提出了很多珍貴的意見與建議，教師以其嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風和大膽創(chuàng)新的進取精神對我產(chǎn)生重要影響。他淵博的知識、

24、開闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。這篇論文是在教師的精心指導和大力支持下才完成的感所有授我以業(yè)的教師，沒有這些年知識的積淀，我沒有這么大的動力和信心完成這篇論文。感恩之余，誠懇地請各位教師對我的論文多加批評指正，使我及時完善論文的缺乏之處。謹以此致最后，我要向百忙之中抽時間對本文進展審閱的各位教師表示衷心的感參考文獻1 迎新. 單片微型計算機原理、應用及接口技術.國防工業(yè)2 毅剛. 單片機原理與應用設計.電子工業(yè)3 周航慈. 單片機程序設計根底.航空航天大學出社.4明熒. 8051單片機課程設計實訓教材.清華大學5胡漢才. 單片機原理及其接口技術.清華大學6 何立民. 單片機高級教程.航

25、空航天大學 7 肖來勝. 單片機技術實用教程.華中科技大學附錄 程序清單LED_0EQU 30HLED_1 EQU 31HLED_2 EQU 32HADCEQU35HTTAEQU36HTTBEQU37HH_TEMPEQU38H;溫度上限L_TEMPEQU39H;溫度下限FLAGBIT00HH_ALMBITP3.0L_ALMBITP3.1SOUNDBITP3.7CLOCKBITP2.4ST BIT P2.5EOC BIT P2.6OE BIT P2.7ORG 00HSJMPSTARTORG0BHLJMPINT_T0ORG1BHLJMPINT_T1START:MOVLED_0,*00HMOVLED_1,*00HMOVLED_2,*00HMOVDPTR,*TABLEMOVH_TEMP,*200MOVL_TEMP,*00MOVTMOD,*12HMOVTH0,*245MOVTL0,*0MOVTH1,*252MOVTL1,*0MOVIE,*8aHCLRCSETBTR0;為ADC0808提供時鐘WAIT:SETBH_ALMSETBL_ALMCLR STSETB STCLR ST;啟動轉換 JNB EOC,$SETB OE MOV ADC,P1;讀取AD轉換結果CLR OEMOVA,ADCSUBBA,*00 ;判斷是否低于下限JCLALMMOVA,H_TE