《智能儀器》課程設計- 基于STC89C52的溫度測量系統(tǒng)設計（數碼管顯示） .doc

福建電力職業(yè)技術學院課 程 設 計課程名稱： 智能儀器 題目： 基于stc89c52的溫度測量系統(tǒng)設計（數碼管顯示） 專業(yè)班次： 姓 名： 學 號： 指導教師： 學 期： 2011-2012學年第2學期 日 期： 2012.2 測溫控制系統(tǒng)目 錄1 引言.11.1 本設計意義.11.2 本設計任務及主要內容. .12硬件設計.22.1 系統(tǒng)組成框圖. .22.2 stc89c52單片機最小系統(tǒng).22.3熱敏電阻及電路 .32.4 a/d硬件設計.52.5 數碼管顯示電路設計.63 軟件設計.73.1 adc0832軟件設計.73.2數碼管軟件設計.93.3 主程序設計.103.4調試. .114.設計小結.12參考文獻.12附錄：課程設計程序清單.13- 13 -1. 引言1.1 本設計意義溫度是一種最基本環(huán)境參數，它控制系統(tǒng)廣泛應用于社會生活的各個領域，人們生活與環(huán)境溫度息息相關。常用的控制電路根據應用場合和所要求的性能指標有所不同 ，譬如在工業(yè)企業(yè)中，如何提高溫度控制對象的運行性能一直以來都是控制人員和現場技術人員努力解決的問題。這類控制對象慣性大，滯后現象嚴重，存在很多不確定的因素，從而導致傳統(tǒng)控制方式超調較大、調節(jié)時間較長、控制精度較低。而采用單片機進行溫度控制，具有精度高、電路設計簡單、控制效果好等優(yōu)點，這不僅僅提高生產力，還給企業(yè)帶來更多福利，大大促進科技時代發(fā)展。給予社會不斷進步，人們生活質量也隨之提高，單片機控制必然也是人們生活息息相關，因而它給人們帶來的便捷，好比數字溫度計就是一個好例子，從而我們需要更深去挖掘它的財富，讓時代生活不斷發(fā)展成智能化。由本次設計介紹數字溫度計，更具有通熟易懂特性，是采用數字溫度傳感器adc0832，因其內部集成了a/d轉換器，使得電路結構更加簡單，而且減少了溫度測量轉換時的精度損失，使得測量溫度更加精確。數字溫度傳感器adc0832只用一個引腳即可與單片機進行通信，大大減少了接線的麻煩，使得單片機更加具有擴展性。由于adc0832芯片的小型化，更加可以通過單跳數據線就可以和主電路連接，故可以把數字adc0832做成探頭，探入到狹小的地方，增加了實用性。更能串接多個數字溫度傳感器adc0832進行范圍的溫度檢測。用數碼管來實現溫度，做到上述要求。科技日夜進步，不管在各行各業(yè)，單片機已經步入我們世界。綜上所述，本設計以基于stc89c52的溫度測量設計（數碼管顯示），該設計適用于人們的日常生活及工農業(yè)生產中用于溫度的檢測及控制。1.2 本設計任務和主要內容本設計根據設計任務要求，通過stc89c52單片機與adc0832溫度傳感器和數碼管顯示的通訊，用stc89c52的并行口p0接數碼管，p3.4,、p3.5、p3.6分別接cs、clk、d0，然后用c語言進行編程，用adc0832測量溫度，數碼管來顯示溫度，從而實現人機互通。 1).查閱相關文獻資料,了解數字溫度計程序的原理，能夠運用c語言進行設計、編程、調試。2).設計基于c 語言的數字溫度計的控制系統(tǒng)硬件部分，畫出控制系統(tǒng)硬件框圖，設計數字溫度計的控制系統(tǒng)的軟件部分，首先根據數字溫度計所需的具體功能設計好程序流程圖，包括控制流程圖、控制時序圖、梯形圖程序設計；根據設計的程序流程圖寫出代碼，并進行代碼編譯的調試。3).把設計好的軟件代碼燒入硬件中，然后進行總體調試，先預定要實現的功能完全實現為止。4).設計出系統(tǒng)方框圖、單元圖、原理總圖；畫出控制程序流程圖，以及編寫完整的程序代碼；撰寫硬件系統(tǒng)總體說明、硬件接線圖、控制程序、其他附件及圖紙。完成論文的撰寫，根據格式要求和范文要求，先把目錄確定，再根據目錄的章節(jié)把具體內容撰寫好，以此完成整篇論文。2. 硬件設計2.1 系統(tǒng)組成框圖 本文所設計的數字測溫顯示系統(tǒng)由stc89c52單片機及其最小系統(tǒng)、adc0832、數碼管顯示等部分組成，而且系統(tǒng)采用元件功能較好、精度較高、硬件電路。硬件原理圖如圖2.1所示：圖2.1 數字測溫顯示系統(tǒng)框圖2.2 stc89c52單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)是指用最少的元器件組成的單片機可以工作的系統(tǒng)。即如圖2.2所示。單片機的最小系統(tǒng)包括電源（接地），晶振電路（本設計使用11.0592mhz晶振），復位電路。有了以上部分組成的最小系統(tǒng)，單片機就能夠正常進行簡單工作了，值得注意的一點是，ea（31腳）要接高電平，使單片機不使用片外存儲器，這樣單片機系統(tǒng)才會正確執(zhí)行用c語言編程所燒寫進單片機的程序。stc89c52單片機的最小系統(tǒng)電路包含以下幾個部分。1) .電源電路：其主要目的是給單片機最小系統(tǒng)提供電源，一般可用5v直流電進行供電，常直接用usb接口對最小系統(tǒng)輸送電能，在電路圖中的vcc和gng為供電標識符。2).復位電路：復位電路可使cpu和系統(tǒng)中其他部件處于一個確定的初始狀態(tài)，并從在這個狀態(tài)開始運行。由電容串聯電阻構成，如圖并從“電容電壓不能突變”的性質可知，當系統(tǒng)一上電，rst腳將會出現高電平，當這個高電平持續(xù)兩個機器周期以上就將復位。3).晶振電路：單片機片內有一個用于構成振蕩器的高正增益反向放大器，引腳xtal1和xtal2分別是此放大器的輸入和輸出端。在它們兩端接晶振構成穩(wěn)定的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內部時鐘電路。外接晶振時通常安裝兩個30pf電容能保證振蕩器穩(wěn)定和可靠工作時，對頻率起微調作用。本次設計晶振取11.0592mhz晶振的單片機，將產生精確的us級時歇，方便定時操作。4).ea引腳：上拉到vcc，表示程序燒寫到單片機內部。圖中的排阻rm1是p0口上拉用的，c4是濾波電容，抗干擾用的。其他p0-p3口均為i/0口，每個口八個腳，共32個，編號都是0-7，如p0.0-p0.7,這些口是用來外接各種元器件，通過編程來實現各種所需要的功能。5).p3.0-p3.1 stc89c52是給單片機串口通信用的。圖2.2 stc89c52最小系統(tǒng)電路圖2.3 熱敏電阻及其電路熱敏電阻包括ntc熱敏電阻和ptc熱敏電阻，以及ctr熱敏電阻。本設計測溫選擇ntc熱敏電阻，由ntc熱敏電阻的特點及應用領域 ntc熱敏電阻是一種隨環(huán)境溫度上升、其電阻值呈指數關系下降、且溫度系數非常大的熱敏元件,主要是摻雜過渡金屬氧化物的熱敏半導體陶瓷。其應用主要藉于電阻一溫度特性可使微小的溫度變化。如圖2.3所示：圖 2.3 電阻與溫度線性圖該系統(tǒng)通過熱敏電阻來感應溫度的變化，讓溫度值變成電阻值；通過處理電路把電阻值轉化成對應電壓值；電壓變化再轉變成a/d值變化，a/d轉換成a/d值；最后由單片機通過計算查表找出具體溫度值，如2.1表所示：表2.1 a/d轉換溫度表 a/d值u0/v溫度/ta/d值u0/v溫度/ta/d值u0/v溫度/t00.0 150851666.0 1111713351.6 65119.6 150861685.6 1111723371.2 65239.2 150871705.2 1101733390.8 64358.8 150881724.8 1091743410.4 64478.4 150891744.4 1081753430.0 63598.0 150901764.0 1081763449.6 636117.6 150911783.6 1071773469.2 627137.2 150921803.2 1071783488.8 628156.8 150931822.8 1061793508.4 619176.4 150941842.4 1051803528.0 6110196.0 150951862.0 1051813547.6 6011215.6 150961881.6 1041823567.2 6012235.2 150971901.2 1041833586.8 5913254.8 150981920.8 1031843606.4 5914274.4 150991940.4 1021853626.0 5815294.0 1501001960.0 1021863645.6 5816313.6 1501011979.6 1011873665.2 5717333.2 1501021999.2 1011883684.8 5618352.8 1501032018.8 1001893704.4 5619372.4 1501042038.4 1001903724.0 5520392.0 1501052058.0 991913743.6 5521411.6 1501062077.6 981923763.2 5422431.2 1501072097.2 981933782.8 5423450.8 1501082116.8 971943802.4 5324470.4 1501092136.4 971953822.0 5225490.0 1501102156.0 961963841.6 5226509.6 1501112175.6 951973861.2 5127529.2 1501122195.2 951983880.8 5128548.8 1501132214.8 951993900.4 5029568.4 1501142234.4 942003920.0 4930588.0 1501152254.0 942013939.6 4931607.6 1501162273.6 932023959.2 4832627.2 1501172293.2 922033978.8 4833646.8 1501182312.8 922043998.4 4734666.4 1501192332.4 912054018.0 4635686.0 1501202352.0 912064037.6 4636705.6 1501212371.6 902074057.2 4537725.2 1501222391.2 902084076.8 4438744.8 1501232410.8 892094096.4 4439764.4 1501242430.4 892104116.0 4340784.0 1501252450.0 882114135.6 4241803.6 1501262469.6 882124155.2 4242823.2 1491272489.2 872134174.8 4143842.8 1481282508.8 872144194.4 4044862.4 1461292528.4 862154214.0 4045882.0 1451302548.0 862164233.6 3946901.6 1441312567.6 852174253.2 3847921.2 1431322587.2 852184272.8 3748940.8 1421332606.8 842194292.4 3749960.4 1411342626.4 842204312.0 3650980.0 1401352646.0 832214331.6 3551999.6 1381362665.6 832224351.2 34521019.2 1371372685.2 822234370.8 33531038.8 1361382704.8 822244390.4 32541058.4 1351392724.4 812254410.0 32551078.0 1341402744.0 812264429.6 31561097.6 1341412763.6 802274449.2 30571117.2 1331422783.2 802284468.8 29581136.8 1321432802.8 792294488.4 28591156.4 1311442822.4 792304508.0 27601176.0 1301452842.0 782314527.6 26611195.6 1291462861.6 782324547.2 25621215.2 1281472881.2 772334566.8 24631234.8 1271482900.8 772344586.4 23641254.4 1261492920.4 762354606.0 22651274.0 1261502940.0 762364625.6 21661293.6 1251512959.6 752374645.2 19671313.2 1241522979.2 752384664.8 18681332.8 1231532998.8 742394684.4 16691352.4 1221543018.4 742404704.0 15701372.0 1221553038.0 732414723.6 14711391.6 1211563057.6 732424743.2 12721411.2 1201573077.2 722434762.8 10731430.8 1191583096.8 722444782.4 8741450.4 1191593116.4 712454802.0 6751470.0 1181603136.0 712464821.6 4761489.6 1171613155.6 702474841.2 2771509.2 1161623175.2 702484860.8 0781528.8 1161633194.8 692494880.4 0791548.4 1151643214.4 692504900.0 0801568.0 1141653234.0 682514919.6 0811587.6 1141663253.6 682524939.2 0821607.2 1131673273.2 672534958.8 0831626.8 1121683292.8 672544978.4 0841646.4 1121693312.4 662554998.0 01703332.0 662.4 a/d硬件設計1).adc0832簡介adc0832 是美國國家半導體公司生產的一種8 位分辨率、雙通道a/d轉換芯片。由于它體積小，兼容性強，性價比高而深受單片機愛好者及企業(yè)歡迎， 其目前已經有很高的普及率。學習并使用adc0832 可是使我們了解a/d轉換器的原理，有助于我們單片機技術水平的提高。 adc0832 具有以下特點： 8位分辨率； 雙通道a/d轉換； 輸入輸出電平與ttl/cmos相兼容； 5v電源供電時輸入電壓在05v之間； 工作頻率為250khz，轉換時間為32s； 一般功耗僅為15mw； 8p、14pdip（雙列直插）、picc 多種封裝； 商用級芯片溫寬為0c to +70c，工業(yè)級芯片溫寬為.40c to +85c；圖2.4 adc0832引腳圖芯片接口說明： cs_ 片選使能，低電平芯片使能。 ch0 模擬輸入通道0，或作為in+/-使用。 ch1 模擬輸入通道1，或作為in+/-使用。 gnd 芯片參考0 電位（地）。 di 數據信號輸入，選擇通道控制。 do 數據信號輸出，轉換數據輸出。 clk 芯片時鐘輸入。 vcc/ref 電源輸入及參考電壓輸入（復用）。 2).adc0832與單片機的接口電路正常情況下adc0832 與單片機的接口應為4條數據線，分別是cs、clk、do、di。但由于do端與di端在通信時并未同時有效并與單片機的接口是雙向的，所以電路設計時可以將do和di 并聯在一根數據線上使用。當adc0832未工作時其cs輸入端應為高電平，此時芯片禁用，clk 和do/di 的電平可任意。當要進行a/d轉換時，須先將cs使能端置于低電平并且保持低電平直到轉換完全結束。如圖2.5所示：圖 2.5 adc0832與單片機接口電路圖2.5 數碼管顯示電路設計1). 數碼管簡介數碼管是一種半導體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。數碼管按段數分為七段數碼管和八段數碼管，八段數碼管比七段數碼管多一個發(fā)光二極管單元；按能顯示多少個“8”可分為1位、2位、4位等等數碼管。按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數碼管和共陰極數碼管：（1). 共陽數碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(com)的數碼管。共陽數碼管在應用時應將公共極com接到+5v，當某一字段發(fā)光二極管的陰極為電平”0”時，相應字段就點亮。當某一字段的陰極為電平”1”時，相應字段就不亮。如下圖所示： 圖2.6共陽數碼管連接原理圖（2). 共陰數碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(com)的數碼管。共陰數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)光二極管的陽極為電平”1”時，相應字段就點亮。當某一字段的陽極為”0”電平時，相應字段就不亮。如下圖所示： 圖2.6共陰數碼管連接原理圖2).數碼管與單片機的接口電路數碼管與單片機接口電路如圖2.5所示：圖2.5 數碼管與單片機接口3. 軟件設計3.1 adc0832軟件設計1).adc0832的工作時序當兩位數據為“0”、“1”時，將ch0作為負輸入端in-，ch1 作為正輸入端in+進行輸入。到第三個脈沖的下降之后di端的輸入電平就失去輸入作用，此后do/di端則開始利用數據輸出do進行轉換數據的讀取。從第4個脈沖下降沿開始由do端輸出轉換數據最高位data7，隨后每一個脈沖的下降沿do端輸出下一位數據。直到第11個脈沖時發(fā)出最低位數據data0，一個字節(jié)的數據輸出完成。也正是從此位開始輸出下一個相反字節(jié)的數據，即從第11個字節(jié)的下降沿輸出data0。隨后輸出8位數據，到第19 個脈沖時數據輸出完成，也標志著一次a/d轉換的結束。最后將cs置高電平禁用芯片，直接將轉換后的數據進行處理就可以了。時序說明請參照adc0832時序圖如圖3.1所示： 圖3.1 時序圖2).adc0832的工作原理：正常情況下adc0832 與單片機的接口應為4條數據線，分別是cs、clk、do、di。但由于do端與di端在通信時并未同時使用并與單片機的接口是雙向的，所以在i/o口資源緊張時可以將do和di并聯在一根數據線上使用。當adc0832未工作時其cs輸入端應為高電平，此時芯片禁用，clk 和do/di 的電平可任意。當要進行a/d轉換時，須先將cs使能端置于低電平并且保持低電平直到轉換完全結束。此時芯片開始轉換工作，同時由處理器向芯片時鐘（clk）輸入端輸入時鐘脈沖，do/di端則使用di端輸入通道功能選擇的數據信號。在第一個時鐘脈沖的下沉之前di端必須是高電平，表示啟始信號。在第二、三個脈沖下沉之前di端應輸入兩位數據用于選擇通道功能。如下表2.2所示：表2.2 通道地址設置表通道地址通道工作方式說明sgl/difodd/sign0100+-差分方式01-+10+單端輸入方式11+3).由時序圖及adc0832的程序我們可以畫出流程圖如3.2所示：圖3.2 adc0832流程圖作為單通道模擬信號輸入時adc0832的輸入電壓是05v且8位分辨率時的電壓精度為19.53mv，即（5/256）v。如果作為由in+與in-輸入的輸入時，可是將電壓值設定在某一個較大范圍之內，從而提高轉換的寬度。但值得注意的是，在進行in+與in-的輸入時，如果in-的電壓大于in+的電壓則轉換后的數據結果始終為00h。3.2數碼管軟件設計1).段碼數碼管中的每一段相當于一個發(fā)光二極管，8段數碼管則具有8個發(fā)光二極管。本次實驗使用的是共陽數碼管，公共端是1、6，公共端置1，則某段選線置0相應的段就亮。公共端1控制左面的數碼管；公共端6控制右面的數碼管。段碼是指在數碼管顯示某一數字或字符時，在數碼管各段所對應的引腳上所加的高低電平按順序排列所組成的一個數字，它與數碼管的類型（共陰、共陽）和與數據線的連接順序有關。如下表3.1所示表3.1 段碼表對應數據線d7d6d5d4d3d2d1d0對應顯示段efdpgcdba顯示數字段碼00cfh11001111103h0000001125dh0101110135bh01011011493h1001001150dah1101101060deh11011110743h0100001180dfh1101111190dbh110110112).位碼也叫位選，用于選中某一位數碼管。在實驗圖中要使第一個數碼管顯示數據，應在公共端1上加低電平，即使p2.7口為0，而公共端6上加高電平，即使p2.6口為1。位碼與段碼一樣和硬件連接有關。3).數碼管流程圖如圖2.4所示:圖2.4 數碼管流程圖3.3 主程序設計1). 主流程圖如圖3.3所示2). 主程序見附錄2圖3.3總流程圖 3.4 調試結果4. 設計小結本次用單片機設計溫度測量（數碼管顯示）系統(tǒng)終于完成了，在本次設計中, 我不僅把知識融會貫通，而且豐富了大腦，同時在外觀到論文的編寫都是先查閱了大量資料過程中也了解了許多課外知識后確定,再經老師指導，開拓了視野。在這次課設中，我切身感受到了使自己在專業(yè)知識方面和動手能力方面有了質的飛躍。在此次畢業(yè)設計過程過程中，我也曾遇到過困難，如軟件不知如何編程、論文不知從何下手等種種困難。剛開始面對課題感到迷茫，不知該從何下手， 但經過老師的輔導、與自己在圖書館和網上查閱的相關資料，獲得了希望，并開始論文的編寫與編程。但是再編程調試過程中又遇到問題，總是出現問題，在自己耐心的調試下終于把軟件這個問題解決了，最終完成了論文。.從中我體會到了人是越挫越勇的，也明白了：“山重水復疑無路，柳暗花明又一村” 這句話的內涵。我不會忘記這令人難忘的時間。在我徜徉書海查找資料的日子里，面對無數本書的羅列，最難忘的是每次找到資料的激動和興奮，記憶最深的是每一步小小的思路實現時的幸福心情。這段歷程看似荊棘密布，實則蘊藏著無盡的寶藏。我想這是一次意志的磨練，是對我實際能力的一次提升，也會對我未來的工作和學習有很大的幫助。授人以魚不如授人以漁，置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹立了宏偉的學術目標，領會了對待知識，走向社會的思考方式。參考文獻(1).何立民. mcs-51單片機應用系統(tǒng)設計m.北京：北京航天航空大學出版社,1990.(2).吳戈.案例學單片機c語言開發(fā)m.人民郵電出版社,2008.12: 200-214.(3).趙娜.于珍珠.基于51 單片機的溫度測量系統(tǒng)j. 微計算機信息，2007.1：146-148。(4).王忠飛.胥芳單片機原理及嵌入式系統(tǒng)應用m西安：西安電子科技大學出版社，2007: 268-273(5).徐志保.基于工程導向的單片機實戰(zhàn)教程m，2011.(6).黃河.基于ds18b20 的單總線數字溫度計j.湘潭師范學院學報，2008(7).王建強等.基于adc0832的溫度測量方法j. 儀器儀表與檢測技術，2009附錄1 主程序#include #define uchar unsigned char /1字節(jié)0-255 宏定義#define uint unsigned int /2字節(jié)0-65535/*-ad模塊變量-*/sbit adc_cs =p34; /0832片選sbit adc_clk=p35; /0832時鐘sbit adc_dat=p36; /ado and adi/*-變量定義-*/uchar state=0; /每0.5s一個狀態(tài)，總共八個狀態(tài)uchar dispbuf4=2,4,6,8;uchar adval=0;uint volt=0;bit aden=0; /uchar code table=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e;uchar temp=0; uchar code adtemp256= 150,150,150,150,150,150,150,150,150,150,150,150,150,150,150,150,150,150,150,150,150,150,150,150,150,150,150,150,150,150,150,150,150,150,150,150,150,150,150,150,150,150,149,148,146,145,144,143,142,141,140,138,137,136,135,134,134,133,132,131,130,129,128,127,126,126,125,124,123,122,122,121,120，119,119,118,117,116,116,115,114,114,113,112,112,111,111,110,109,108,108,107,107,106,105,105,104,104,103,102,102,101,101,100,100,99 ,98 ,98 ,97 ,97 ,96 ,95 ,95 ,95 ,94 ,94 ,93 ,92 ,92 ,91 ,91 ,90 ,90 ,89 ,89 ,88 ,88 ,87 ,87 ,86 ,86 ,85 ,85 ,84 ,84 ,83 ,83 ,82 ,82 ,81 ,81 ,80 ,80 ,79 ,79 ,78 ,78 ,77 ,77 ,76 ,76 ,75 ,75 ,74 ,74 ,73 ,73 ,72 ,72 ,71 ,71 ,70 ,70 ,69 ,69 ,68 ,68 ,67 ,67 ,66 ,66 ,65 ,65 ,64 ,64 ,63 ,63 ,62 ,62 ,61 ,61 ,60 ,60 ,59 ,59 ,58 ,58 ,57 ,56 ,56 ,55 ,55 ,54 ,54 ,53 ,52 ,52 ,51 ,51 ,50 ,49 ，49 ,48 ,48 ,47 ,46 ,46 ,45 ,44 ,44 ,43 ,42 ,42 ,41 ,40 ,40 ,39 ,38 ,37 ,37 ,36 ,35 ,34 ,33 ,32 ,32 ,31 ,30 ,29 ,28 ,27 ,26 ,25 ,24 ,23 ,22 ,21 ,19 ,18 ,16 ,15 ,14 ,12 ,10 ,8 ,6 ,4 ,2 ,0 ,0 ,0 ,0 ,0 ,0 ,0 ,;/*-函數聲明-*/void t0int(void) ; /聲明 在main前聲明，具體定義可以