硬件課程設(shè)計(jì)基于C8051F410的熱敏電阻測溫儀表的設(shè)計(jì)

1、信息與控制工程學(xué)院硬件課程設(shè)計(jì)說明書基于c8051f410的熱敏電阻測溫儀表的設(shè)計(jì)學(xué)生學(xué)號： 學(xué)生姓名： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 起止日期： 吉林化工學(xué)院jilin institute of chemical technology信息與控制工程學(xué)院硬件課程設(shè)計(jì)說明書硬件課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目：基于c8051f410的熱敏電阻測溫儀表的設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)目的:1掌握熱敏電阻測溫儀表基本原理，并應(yīng)用protel畫出其電路原理圖；2. led動態(tài)掃描顯示驅(qū)動電路設(shè)計(jì)的方法；3熟練掌握對電路板的設(shè)計(jì)流程及焊接機(jī)巧；4. 掌握利用keil進(jìn)行軟件仿真。三、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求要求學(xué)生設(shè)計(jì)出能夠采集r2

2、5=10k的熱敏電阻測溫儀表，分析熱敏電阻測溫原理，能夠通過軟件將熱敏電阻的阻值-溫度特性轉(zhuǎn)換出來，掌握熱敏電阻測溫過程的標(biāo)定方法。熱敏電阻測溫儀表具體設(shè)計(jì)指標(biāo)：1. 輸入信號：熱敏電阻；2. 顯示方法：led數(shù)碼管；3. 供電電源：220vac；4. 測溫誤差：1。四、設(shè)計(jì)時(shí)間及進(jìn)度安排設(shè)計(jì)時(shí)間共三周,具體安排如下表：周 次設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容設(shè)計(jì)時(shí)間第一周1. 學(xué)習(xí)c8051f410單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)及程序開發(fā)；2. 設(shè)計(jì)熱電阻測溫電路，并應(yīng)用protel畫出其電路原理圖。2012.3.262012.3.29第二周1. 完成c8051f410的熱電阻測溫系統(tǒng)的焊裝和硬件調(diào)試；2. 編寫實(shí)驗(yàn)程序。20

3、12.4.22012.4.8第三周1. 整機(jī)調(diào)試；2. 撰寫設(shè)計(jì)說明書；3. 答辯。2012.4.92012.4.13指導(dǎo)教師評語: 年 月 日成績指導(dǎo)教師(簽字):五、指導(dǎo)教師評語及學(xué)生成績- i - 目 錄任務(wù)書i摘要.iv第1章 概述1第2章 總體設(shè)計(jì)部分12.1 信號采集調(diào)理模塊設(shè)計(jì)12.2 外圍供電電路設(shè)計(jì)22.3 led顯示電路設(shè)計(jì)22.4單片機(jī)模塊設(shè)計(jì)32.5系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)32.5.1供電電路42.5.2信號采集42.5.3單片機(jī)系統(tǒng)單元42.5.4led顯示電路4第3章 硬件設(shè)計(jì)部分43.1信號采集及調(diào)理電路43.2 a|d模塊43.2.1 轉(zhuǎn)換啟動方式53.2.2 電壓基準(zhǔn)5

4、3.3數(shù)碼管顯示模塊63.4單片機(jī)電路63.5外圍供電模塊7第4章 軟件設(shè)計(jì)部分84.1 程序流程圖設(shè)計(jì)84.2 c8051f410單片機(jī)的初始化94.3 數(shù)碼管顯示部分94.4 a/d轉(zhuǎn)換部分104.5數(shù)據(jù)處理部分10第5章 軟件調(diào)試124.1 運(yùn)行結(jié)果及誤差124.2 出現(xiàn)的主要問題12結(jié)論13致謝14參考文獻(xiàn)15附錄 系統(tǒng)整體電路圖16附錄 程序清單16摘 要本文介紹了熱敏電阻的特性及測溫方法，尤其是ntc負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。并在此基礎(chǔ)上闡述了基于c8051f410單片機(jī)的溫度測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在本設(shè)計(jì)中，是基于c8051f410的熱電阻測溫儀表是以c8051f410為控制核心的高精度熱電

5、阻溫度轉(zhuǎn)換儀?？梢岳盟鼘?shí)際生產(chǎn)使用的熱電阻進(jìn)行實(shí)時(shí)檢查，以確保工業(yè)生產(chǎn)的安全、高效。此課題設(shè)計(jì)中主要以keil 軟件編程和prote-ldxp軟件繪制電路圖作為開發(fā)平臺。在設(shè)計(jì)中主要從硬件和軟件兩方面進(jìn)行入手。硬件設(shè)計(jì)主要包括控制系統(tǒng)，供電系統(tǒng)，信號采集電路，數(shù)碼管顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等。軟件設(shè)計(jì)包括c8051f410系統(tǒng)初始化，熱電阻分度表查詢設(shè)計(jì)，led顯示設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是：使用簡便，測量準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠，測量范圍大，適用對象廣。關(guān)鍵字：熱敏電阻；c8051f410單片機(jī)；信號采集；led顯示- v -第1章 概述在當(dāng)今信息社會中，電子信息產(chǎn)業(yè)已成為國民經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。信息處理靠電腦，信

6、息傳遞靠通信，而信息獲取靠敏感元件和傳感器。溫度測量已是很成熟的技術(shù)，溫度敏感元件既有傳統(tǒng)的熱電阻、熱電偶、熱敏電阻等溫度傳感器，又有現(xiàn)代的集成溫度傳感器、數(shù)字溫度傳感器，超高溫的光學(xué)溫度傳感器，其中熱電阻測溫方法以其測量范圍大、性能穩(wěn)定、高精度、高靈敏度、安裝使用方便等特點(diǎn)在中、低溫測量中占有重要的地位。本次硬件課程設(shè)計(jì)是基于c8051f410單片機(jī)的熱電阻測溫儀表的設(shè)計(jì)。是理論聯(lián)系實(shí)際的重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是對學(xué)生進(jìn)行的一次綜合性的專業(yè)設(shè)計(jì)訓(xùn)練。通過課程設(shè)計(jì)使學(xué)生獲得以下幾方面能力，為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）奠定基礎(chǔ)。1掌握電路設(shè)計(jì)和電路分析的基本方法，掌握常用電子測量原理及測量儀器設(shè)備的基本設(shè)計(jì)方

7、法與制作。進(jìn)一步鞏固和加深學(xué)生所學(xué)一門或幾門相關(guān)專業(yè)課理論知識，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖、程序編輯、硬件軟件調(diào)試、文獻(xiàn)查閱、報(bào)告撰寫等基本技能.2掌握電路圖的繪制和程序的編寫。3. 培養(yǎng)學(xué)生軟件調(diào)試硬件調(diào)試實(shí)踐動手能力以及團(tuán)隊(duì)合作能力。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)包括信號采集與調(diào)理調(diào)理，a/d轉(zhuǎn)換模塊，led顯示模塊和整體供電模塊等部分。文中對每個(gè)部分功能、實(shí)現(xiàn)過程作了詳細(xì)介紹。整個(gè)系統(tǒng)的核心是進(jìn)行溫度測量與顯示，完成了課題所有要求。- 17 - -第2章 總體設(shè)計(jì)電流源把熱電阻信號變?yōu)殡妷盒盘?，?jīng)過調(diào)理電路轉(zhuǎn)換成可以作為a/d輸入的標(biāo)準(zhǔn)信號。單片機(jī)將采集到的數(shù)字量進(jìn)行存儲和計(jì)算得到相應(yīng)的溫度值，并通過數(shù)碼管進(jìn)

8、行顯示。2.1信號采集調(diào)理模塊設(shè)計(jì)ntc是指對溫度上升電阻呈指數(shù)關(guān)系減小、具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻現(xiàn)象和材料，該材料是利用錳、銅、硅、鈷、鐵等兩種或兩種以上的金屬氧化物進(jìn)行充分混合、成型、燒結(jié)等工藝而成的半導(dǎo)體陶瓷，可制成具有負(fù)溫度系數(shù)（ntc）的熱敏電阻。ntc熱敏半導(dǎo)體大多是尖晶石結(jié)構(gòu)或其他結(jié)構(gòu)的氧化物陶瓷，具有負(fù)的溫度系數(shù)，電阻值可以近似表示為：rt=rt*exp（bn*（1/t-1/t0）式中rt、rt0分別為溫度t、t0時(shí)的電阻值，bn為材料常數(shù)陶瓷晶粒本身由于溫度變化而使電阻率發(fā)生變化，這是由半導(dǎo)體特性決定的 在本設(shè)計(jì)中，是以ntc熱敏電阻與一10k的電阻并聯(lián)，10k電阻端接基準(zhǔn)電

9、壓，熱敏電阻端接地組成。2.2外圍供電模塊設(shè)計(jì)2.2.1外圍供電模塊的原理框圖：首先由220v的交流電經(jīng)過變壓器降壓，降壓后經(jīng)過整流橋?qū)㈦娏鲿壕彏槊}沖直流，再經(jīng)濾波器轉(zhuǎn)化為較穩(wěn)定的電流，最后經(jīng)過穩(wěn)壓電路里的三級穩(wěn)壓芯片轉(zhuǎn)換為5v的直流電壓給單片機(jī)進(jìn)行供電。詳細(xì)部分在下述講解。（如圖2-2-1所示）穩(wěn)壓濾波器變壓器整流220v acc8051f410供電2-2-1 外圍供電模塊的原理框圖直流穩(wěn)壓電源的輸入為220v的電網(wǎng)電壓，一般情況下，所需直流電壓的數(shù)值和電網(wǎng)電壓的有效值相差較大，因而需要通過變送器降壓后，再對交流電壓進(jìn)行處理。變壓器副邊電壓有效值決定于后面電路的需要。目前，也有部分電路不用變

10、壓器。整流電路有半波和全波兩種，將經(jīng)變壓器的交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動的直流電壓。單相半波整流電路雖簡單易行、所用二極管數(shù)量少，但輸出電壓低，交流成分大，對交流電壓的利用率低。為克服半波整流的缺點(diǎn)，在實(shí)用電路多采用單相全波整流電路。整流電路的輸出電壓雖然是單一方向的，但含有較大的交流成分，不能適應(yīng)多數(shù)電路及設(shè)備的需要。因此，一般在整流后，還需用濾波電路將脈動的直流電壓變?yōu)槠交闹绷麟妷?。直流電源中濾波電路的特點(diǎn)是采用無源電路，能輸出較大電流。雖然整流濾波電路能將正弦交流電壓變換為平滑的直流電壓，但為了避免電網(wǎng)波動或負(fù)載電流變化引起的輸出電壓變化，故電路需外加穩(wěn)壓電路。2.3led顯示模塊設(shè)計(jì) 這部分電

11、路的功能是顯示由單片機(jī)計(jì)算得到的當(dāng)前溫度值。數(shù)碼管的選取共陽極數(shù)碼管，進(jìn)行動態(tài)掃描。顯示電路采用四位共陽極led數(shù)碼管配合4只pnp三極管來顯示溫度值。在段和位分別加了8只200電阻和4只3k電阻來起限流作用。在多位led顯示時(shí)，為簡化硬件電路，通常將所有所有位的段碼線相應(yīng)段并聯(lián)在一起，由1個(gè)8位i/o口控制，形成段碼線的多路復(fù)用，而各位的共陽極或共陰極分別由相應(yīng)的i/o線控制，形成各位的分時(shí)選通。 2.4單片機(jī)模塊設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)所使用的c8051f410器件是完全集成的低功耗混合信號片上系統(tǒng)型mcu。在此列出這次設(shè)計(jì)用到的主要特性：高速、流水線結(jié)構(gòu)的8051兼容的微控制器核（可達(dá)50mips）

12、；全速、非侵入式的在系統(tǒng)調(diào)試接口（片內(nèi)）；真12位200 ksps的24通道adc，帶模擬多路器 4個(gè)通用的16位定時(shí)器以及24個(gè)端口i/o等等。 c8051f410可在溫度范圍（-40到+85）內(nèi)用2.0v2.75v的電壓工作（使用片內(nèi)穩(wěn)壓器時(shí)電源電壓可達(dá)5.25v）。c8051f410有28腳qfn（也稱為mlp或mlf）和32腳lqfp兩種封裝。本設(shè)計(jì)中使用的是32腳lqfp封裝的芯片。設(shè)計(jì)中采用c8051f410單片機(jī)作為主控芯片，1腳和8腳接高電平，6腳接低電平。7腳和八腳分別對地濾波，濾波電容由0.1uf和10uf的電容組成。pc機(jī)連接到usb調(diào)試適配器，六英寸的扁平電纜將usb調(diào)

13、試適配器連接到單片機(jī)(使用兩個(gè)c2引腳和gnd)。其中c2ck引腳為調(diào)試接口的時(shí)鐘信號，c2d為調(diào)試接口的雙向數(shù)據(jù)信號。2.5系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要包括信號采集單元，信號調(diào)理單元，單片機(jī)系統(tǒng)單元，led顯示單元以及供電電路單元。c8051f410單片機(jī)信號采集信號調(diào)理a/d模塊led顯示供電電路 2-5 系統(tǒng)框圖2.5.1供電電路供電電路的作用是給整個(gè)系統(tǒng)供電，其輸出電壓為5v，同時(shí)使用電容濾波電路使輸出的直流電壓更加平滑。2.5.2信號采集模塊信號調(diào)理放大電路的作用是將來自于現(xiàn)場傳感器采集的模擬信號變換成a/d轉(zhuǎn)換模塊識別的信號，并對此信號進(jìn)行差動放大以減小誤差。在本系統(tǒng)中，溫度傳感器

14、是熱敏電阻，故調(diào)理電路完成的是怎樣將與溫度有關(guān)的電阻信號變換成a/d轉(zhuǎn)換模塊識別的電壓信號。2.5.3單片機(jī)系統(tǒng)單元單片機(jī)數(shù)據(jù)處理單元，一方面應(yīng)用a/d 轉(zhuǎn)換模塊，其作用是將連續(xù)變化的電壓模擬信號轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能處理的數(shù)字量；另一方面應(yīng)用數(shù)據(jù)處理模塊，其作用是對轉(zhuǎn)化過來的數(shù)字量進(jìn)行計(jì)算，從而得到但當(dāng)前溫度，送至顯示電路。2.5.4led顯示電路數(shù)碼管顯示電路使用共陽極數(shù)碼管，應(yīng)用動態(tài)掃描完成當(dāng)前溫度值得顯示。第3章 硬件設(shè)計(jì)部分3.1 信號采集及調(diào)理電路信號采集調(diào)理電路，就是信號處理電路，把模擬信號變換為用于數(shù)據(jù)采集、控制過程、執(zhí)行計(jì)算顯示讀出或其他目的的數(shù)字信號。模擬傳感器可測量很多物理量，如

15、溫度、壓力、光強(qiáng)等，但于傳感器信號不能直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，這是因?yàn)閭鞲衅鬏敵鍪窍喈?dāng)小的電壓、電流或電阻變化，因此，在變換為數(shù)字信號之前必須進(jìn)行調(diào)理。信號采集調(diào)理電路如圖3.1所示。 圖3-1 信號采集調(diào)理電路3.2 a/d模塊a/d轉(zhuǎn)換模塊，是將模擬的電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，提供給單片機(jī)使用。以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。單片機(jī)芯片如圖3.2所示.圖3-2 單片機(jī)芯片3.2.1 轉(zhuǎn)換方式有4種a/d轉(zhuǎn)換啟動方式，由adc0cn中的adc0轉(zhuǎn)換啟動方式位的狀態(tài)決定采用哪一種方式。轉(zhuǎn)換觸發(fā)源有： 1寫1到adc0cn的ad0busy位； 2定時(shí)器3溢出（即定時(shí)連續(xù)轉(zhuǎn)換）； 2cnvstr輸入信號（p0.6）的上升

16、沿； 4定時(shí)器2溢出（即定時(shí)連續(xù)轉(zhuǎn)換）。本設(shè)計(jì) a/d轉(zhuǎn)換初始化中adc0cn=0x03,則a/d轉(zhuǎn)換的啟動方式是定時(shí)器2溢出。3.2.2 電壓基準(zhǔn)c8051f410的電壓基準(zhǔn)mux可以被配置為連接到外部電壓基準(zhǔn)、內(nèi)部電壓基準(zhǔn)或電源電壓vdd?；鶞?zhǔn)控制寄存器ref0cn中的refsl位用于選擇基準(zhǔn)源。選擇使用外部或內(nèi)部基準(zhǔn)時(shí)，refsl位應(yīng)被清0；選擇vdd作為基準(zhǔn)源時(shí)，refsl應(yīng)被置1。 內(nèi)部電壓基準(zhǔn)電路包含一個(gè)溫度特性穩(wěn)定的帶隙電壓基準(zhǔn)發(fā)生器和一個(gè)兩倍增益的輸出緩沖放大器?？梢赃x擇1.5v或2.2v的輸出電壓。內(nèi)部電壓基準(zhǔn)可以被驅(qū)動輸出到vref引腳，這可通過將ref0cn寄存器中的re

17、fbe位置1來實(shí)現(xiàn)。vref引腳對地的負(fù)載電流應(yīng)小于200 a。當(dāng)使用內(nèi)部電壓基準(zhǔn)時(shí)，建議在vref和gnd之間接0.1 f和4.7 f的旁路電容。如果不使用內(nèi)部基準(zhǔn)，refbe位應(yīng)被清0。 3.3 數(shù)碼管顯示模塊本設(shè)計(jì)采用的是4位led動態(tài)顯示，將段碼線與p2口相連，位碼線與p0.0p2.3相連。由于各位的段碼線并聯(lián)，8位i/o口輸出的段碼對各個(gè)顯示位來說都是相同的。因此，在同一時(shí)刻，如果各位位選線都處于選通狀態(tài)的話，4位led將顯示相同的字符。若要各位led能夠同時(shí)顯示出與本位相應(yīng)的顯示字符，就必須采用動態(tài)顯示方式，即在某一時(shí)刻，只讓某一位的位選線處于選通狀態(tài)，而其他各位的位選線處于關(guān)閉狀

18、態(tài)，同時(shí)，段碼線上輸出相應(yīng)位要顯示的字符的段碼。這樣，在同一時(shí)刻，4位led中只有選通的那1位顯示出字符而其他3位是熄滅的，同樣，在下一時(shí)刻，只讓下一位的位選線處于選通狀態(tài)，而其他各位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)，在段碼線上輸出將要顯示字符的段碼，則在同一時(shí)刻，只有選通位顯示出相應(yīng)的字符，而其他各位則是熄滅的。如此循環(huán)下去，就可以使各位顯示將要顯示的字符。雖然這些字符是在不同時(shí)刻出現(xiàn)的，而在同一時(shí)刻，只有一位顯示，其他各位熄滅，但由于led顯示器的余暉和人眼的視覺暫留作用，只要每位顯示間隔足夠短，則可以造成多位同時(shí)亮的假象。數(shù)碼管及其接線如圖3.3所示。 圖3-3 數(shù)碼管及其接線3.4 單片機(jī)電路（單

19、片機(jī)的基本外圍電路）本設(shè)計(jì)中使用的是c8051f410芯片，其最小系統(tǒng)相對簡單。其電路圖如圖3-4所示。 圖3-4 單片機(jī)芯片及其最小系統(tǒng)3.5 外圍供電電路電子技術(shù)課程中所介紹的直流穩(wěn)壓電源一般是線性穩(wěn)壓電源，它的特點(diǎn)是起電壓調(diào)整功能的器件始終工作在線性放大區(qū)，由50hz工頻變壓器、整流器、濾波器和串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓器組成。電源設(shè)計(jì)是儀器設(shè)計(jì)的重要部分，能否提供穩(wěn)定可靠的干擾較小的電源關(guān)系到儀器能否正常工作以及儀器測量的安全性。根據(jù)本儀器的設(shè)計(jì)原理，本設(shè)計(jì)要求電源能夠提供5v、等供電電壓。所采用的器件是能提供正電壓的三端集成穩(wěn)壓器cw7805和能提供負(fù)電壓的cw7905。來自220v的交流電經(jīng)變壓

20、器降壓后，再經(jīng)過整流橋、濾波電容器、三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓成所需要的電源電壓。電源電路如圖3-5所示。 圖3-5 電源電路第4章 軟件設(shè)計(jì)部分4.1 程序流程圖設(shè)計(jì)本溫度測量系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)流程圖如圖4-1所示。單片機(jī)初始化看門狗a|d碼算電阻根據(jù)電阻算溫度xianshi_bit_=1ny開始結(jié)束顯示結(jié)果圖4-1 程序設(shè)計(jì)流程圖4.2 c8051f410單片機(jī)初始化該部分（程序框圖如圖4-2所示）完成的是對c8051f410單片機(jī)的工作模式的選擇及初始化。該單片機(jī)系統(tǒng)的特殊性就在初始化的開始就要對其進(jìn)行關(guān)閉操作，防止其對程序的執(zhí)行造成不必要的影響。而后由設(shè)計(jì)系統(tǒng)對系統(tǒng)時(shí)鐘的要求，對時(shí)鐘進(jìn)行的設(shè)置。在設(shè)計(jì)

21、要求對頻率無特殊要求時(shí)，采用默認(rèn)的不分頻模式即可。i/o端口輸入有兩種模式：模擬輸入和數(shù)字輸入。因要作為a/d轉(zhuǎn)換的輸入端，而輸入的是模擬量，故設(shè)置為模擬輸入方；i/o端口的輸出也有兩種方式：推挽方式和弱上拉方式。為保護(hù)i/o端口，輸出方式選擇弱上拉方式。該設(shè)計(jì)是利用定時(shí)器0對數(shù)碼管的數(shù)據(jù)刷新進(jìn)行控制，而數(shù)碼管的動態(tài)掃描要保持穩(wěn)定，在設(shè)置定時(shí)器0的時(shí)候就要注意掃描時(shí)間的設(shè)定。a/d轉(zhuǎn)換模式有四種：寫1到a/dc0cn的a/d0busy位；定時(shí)器3溢出（即定時(shí)連續(xù)轉(zhuǎn)換）；cnvstr輸入信號（p0.6）的上升沿；定時(shí)器2溢出（即定時(shí)連續(xù)轉(zhuǎn)換）。本次用定時(shí)器2自動裝載連續(xù)計(jì)數(shù)的方式對a/d轉(zhuǎn)換進(jìn)行

22、周期性的控制采樣。因此要對定時(shí)器2進(jìn)行初始化。a/dc初始化時(shí)要設(shè)置好基準(zhǔn)電壓的值。由于a/dc0執(zhí)行一次轉(zhuǎn)換時(shí)，它需要一個(gè)一般來說比fclk慢的時(shí)鐘，因此a/dc0的寄存器設(shè)置了用于a/d轉(zhuǎn)換的時(shí)鐘稱為sar轉(zhuǎn)換時(shí)鐘（sar時(shí)鐘），sar時(shí)鐘由fclk分頻得到定時(shí)器0中斷服務(wù)程序，分頻系數(shù)用a/dc0cf寄存器中的a/d0sc位控制。定時(shí)器0中斷服務(wù) 返回主函數(shù)led動態(tài)掃描 圖4-2單片機(jī)初始化4.3 數(shù)碼管顯示部分?jǐn)?shù)碼管顯示部分（程序框圖如圖4-3所示）主要依靠單片機(jī)中的定時(shí)器0來控制。利用定時(shí)器0的溢出中斷來對數(shù)碼管進(jìn)行數(shù)據(jù)刷新。首先要將位選全部關(guān)閉，開始執(zhí)行定時(shí)器0 的中斷服務(wù)子程序

23、，以保證數(shù)碼管的顯示不會受到干擾，同時(shí)減小led數(shù)碼管熄滅所需的時(shí)間，然后再將相應(yīng)的位碼送到p2端口，p0端口再發(fā)送其對應(yīng)的段碼。實(shí)現(xiàn)一位數(shù)碼管數(shù)據(jù)的刷新后，定時(shí)器0中斷服務(wù)子程序到此結(jié)束。繼續(xù)等待下一次定時(shí)器0的溢出，執(zhí)行中斷服務(wù)子程序，進(jìn)行下一位數(shù)碼管的刷新，依次循環(huán)來完成數(shù)據(jù)的顯示。主函數(shù)i/o端口設(shè)置定時(shí)器0和定時(shí)器2初始化a|d初始化中斷使能關(guān)閉看門狗時(shí)鐘設(shè)置顯示數(shù)據(jù)處理 圖4-3數(shù)碼管顯示程序框圖4.4 a/d轉(zhuǎn)換部分a/d轉(zhuǎn)換采用默認(rèn)的雙跟蹤方式，這種跟蹤方式是在a/d轉(zhuǎn)換前后都有跟蹤，使跟蹤時(shí)間最大化，由此保證a/d采集數(shù)據(jù)更穩(wěn)定，盡可能避免丟碼的情況出現(xiàn)。（程序框圖如圖4-4

24、所示）返回主函數(shù)數(shù)組承接轉(zhuǎn)換值a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷服務(wù)程序圖4-4a/d轉(zhuǎn)換程序框圖4.5 數(shù)據(jù)處理部分?jǐn)?shù)據(jù)處理部分（程序框圖如圖4-5所示）是將a/d采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后將處理的結(jié)果送給數(shù)碼管顯示，是將前三個(gè)部分聯(lián)系起來的橋梁，因此作為整個(gè)程序工作的核心部分，對系統(tǒng)的運(yùn)算速度及計(jì)算結(jié)果的精度都有著重要的影響。在整個(gè)硬件課程設(shè)計(jì)期間，根據(jù)設(shè)計(jì)要求及自身的知識儲備，以及和隊(duì)員的分析商量，使用了以下的數(shù)據(jù)處理算法。a/d轉(zhuǎn)換所得的值的精確性與很多因素有關(guān)，包括a/d元件的精度、電路的焊接情況、環(huán)境溫度的變化等。這些因素的影響直接導(dǎo)致了a/d轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)圍繞著某個(gè)中心值上下波動。這就需要我們要對采集

25、的數(shù)據(jù)進(jìn)行軟件濾波，求平均值是一種最為常見的簡單的濾波方法。取其平均數(shù)aver。利用公式：a/d轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)組a對數(shù)據(jù)數(shù)組a進(jìn)行滑動取平均aver利用aver求出熱敏電阻值r利用求出的多個(gè)t組成數(shù)組t，并求出數(shù)組t的平均值t_aver將求出的t_aver組成數(shù)組z取出數(shù)組z的中值，并作為最終結(jié)果插值法求出溫度t圖4-5 數(shù)據(jù)處理框圖 其中是待測的熱電阻pt100的阻值，aver是a/d采樣值的平均數(shù)，是基準(zhǔn)電壓。代表該a/d轉(zhuǎn)換芯片是12位的，k是整個(gè)測溫電路的放大系數(shù)。求出熱電阻的阻值?？紤]到運(yùn)算速度的要求，我們可以直接取這些數(shù)據(jù)的中值便可。因?yàn)檫@些經(jīng)過一系列處理過的在中值附近的數(shù)據(jù)的偏差

26、是沒有的或非常小的。到此為止，目標(biāo)數(shù)據(jù)算是基本上被取出。剩下的便是將該數(shù)據(jù)拆分發(fā)送到數(shù)碼管顯示了。 第5章 軟件調(diào)試5.1運(yùn)行結(jié)果及誤差在本次設(shè)計(jì)儀表測量誤差的因素有很多，大體上可以分為兩類：一是硬件電路及其元件選擇；二是軟件編程。硬件電路中，電源電路的雜波干擾、恒流源輸出電流的微小變化、電阻阻值和電容的不精確、硬件節(jié)點(diǎn)開焊現(xiàn)象、導(dǎo)線之間存在的電容效應(yīng)以及單片機(jī)的a/d轉(zhuǎn)換模塊的精度等都會對測量結(jié)果產(chǎn)生很大的影響，進(jìn)而影響測量結(jié)果的精度問題。數(shù)據(jù)處理的算法設(shè)計(jì)、程序的結(jié)構(gòu)、插值參考數(shù)據(jù)的精度等都是影響測量誤差的軟件因素。5.2 出現(xiàn)的主要問題在本次的實(shí)習(xí)中，從一開始的搜集材料，硬件的設(shè)計(jì)到軟件

27、設(shè)計(jì)等各個(gè)方面或多或少的都遇到了些問題。在硬件設(shè)計(jì)中由于對原理圖的理解不夠透徹以及硬件電路焊接的不熟練等，出現(xiàn)了無法顯示的現(xiàn)象。然后我們團(tuán)隊(duì)一起，首先從原理圖檢查，確定無誤后，再仔細(xì)檢查電路板器件的正誤、電路連接情況以及是否出現(xiàn)缺焊、落焊的現(xiàn)象。在學(xué)習(xí)使用c8051f410單片機(jī)和軟件編程時(shí)，因?yàn)閷ζ骷牟皇煜?，初次使用a/d轉(zhuǎn)換模塊，不能將其驅(qū)動；對其中各部分的功能不清楚，未能正確賦初值，慢慢摸索后才逐步掌握編程模式。軟件調(diào)試處理數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)的采集和計(jì)算結(jié)果不穩(wěn)定，經(jīng)過耐心地調(diào)試，改進(jìn)數(shù)據(jù)處理情況，使計(jì)算結(jié)果趨于穩(wěn)定，最終達(dá)到此課程設(shè)計(jì)的要求。當(dāng)然，除了這些問題之外，在此期間也出現(xiàn)過一些其他的錯(cuò)誤，如軟件編程中數(shù)據(jù)類型錯(cuò)誤、存儲單元分配過少、忘記連接電源等等，這些都被我們及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正過來，基本完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。結(jié) 論在本次的硬