單片機(jī)溫度檢測(cè)課程設(shè)計(jì)

1、鍵入文字 湖南工程學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì)課程名稱 單片機(jī)原理與應(yīng)用 課題名稱 溫度檢測(cè)設(shè)計(jì) 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí) 電氣1005 學(xué) 號(hào) 201001010515 姓 名 周 敏 指導(dǎo)教師_ 李世軍_ 2013年 6 月25日湖南工程學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書課程名稱 單片機(jī)原理與應(yīng)用 課 題 溫度檢測(cè)設(shè)計(jì) 專業(yè)班級(jí) 電氣1005 學(xué)生姓名 周 敏 學(xué) 號(hào) 201001010515 指導(dǎo)老師 李世軍 審 批 任務(wù)書下達(dá)日期 2013年6 月 7 日任務(wù)書完成日期 2013年 6月 25日設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)內(nèi)容： 本課題以單片機(jī)為核心，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)溫度的檢測(cè)。用可調(diào)電阻調(diào)節(jié)電壓值（0

2、-5v）作為模擬溫度的輸入量，當(dāng)溫度低于30度時(shí)，發(fā)出長(zhǎng)嘀聲報(bào)警和光報(bào)警，當(dāng)溫度高于60度時(shí)，啟動(dòng)直流電機(jī)散熱。測(cè)量溫度范圍在0-99度。1、1路模擬電壓輸入，電壓范圍0-5v；2、通過(guò)兩位led數(shù)碼管顯示其轉(zhuǎn)換的數(shù)字量（00ffh） 3、當(dāng)其轉(zhuǎn)換的數(shù)字量為(00-4dh),則通過(guò)發(fā)光二極管閃爍報(bào)警，當(dāng)其轉(zhuǎn)換數(shù)字量為(9a-ffh)時(shí)，啟動(dòng)直流電機(jī)散熱。設(shè)計(jì)要求：1）確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案； 2）進(jìn)行系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)；3）完成必要的參數(shù)計(jì)算與元器件選擇；4）完成應(yīng)用程序設(shè)計(jì)；5）進(jìn)行單元電路及應(yīng)用程序的調(diào)試；6）寫出使用說(shuō)明書。主 要 設(shè) 計(jì) 條 件1、mcs-51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)1臺(tái)；2、pc機(jī)及單

3、片機(jī)調(diào)試軟件；3、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)板1套；4、制作工具1套；5、系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需的元器件。 說(shuō) 明 書 格 式1. 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2. 目錄3. 說(shuō)明書內(nèi)容1）課題的設(shè)計(jì)要求、目的、意義2）系統(tǒng)總體方案選擇與說(shuō)明3）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖與工作原理4）各單元硬件設(shè)計(jì)說(shuō)明及計(jì)算方法5）軟件設(shè)計(jì)與說(shuō)明（包括流程圖）6）調(diào)試結(jié)果與必要的調(diào)試說(shuō)明7）使用說(shuō)明8）程序清單9）總結(jié)10）參考文獻(xiàn)附錄附錄a 系統(tǒng)原理圖附錄b 程序清單評(píng)分表溫度檢測(cè)設(shè)計(jì)【摘 要】隨著科技的不斷進(jìn)步，在工業(yè)生產(chǎn)中溫度是常用的被控參數(shù)，而采用單片機(jī)來(lái)對(duì)這些被控參數(shù)進(jìn)行控制已成為當(dāng)今的主流。本文介紹了數(shù)字溫度測(cè)量及自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本文采用單片

4、機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制。它的主要組成部分有：at89c51單片機(jī)、溫度傳感器、顯示電路、溫度控制電路。它可以實(shí)時(shí)的顯示和設(shè)定溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的自動(dòng)控制。通過(guò)測(cè)試表明，本設(shè)計(jì)對(duì)溫度的控制有方便、簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，從而大幅提高了被控溫度的技術(shù)指標(biāo)。目錄摘要 1第1章、設(shè)計(jì)目的 3第2章、設(shè)計(jì)思路 42.1 系統(tǒng)框架圖 42.2 工作原理 4第3章、主元件介紹 63.1 at89c51 63.2 adc0808 83.3 led顯示器 9第4章、系統(tǒng)的主程序設(shè)計(jì) 114.1系統(tǒng)總流程圖 .114.2系統(tǒng)仿真12總結(jié) 13附錄 14參考文獻(xiàn) 19 第1章 設(shè)計(jì)目的溫度控制廣泛應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活中，人們使用

5、溫度計(jì)來(lái)采集溫度，通過(guò)人工操作加熱、通風(fēng)和降溫設(shè)備來(lái)控制溫度，這樣不但控制精度低、實(shí)時(shí)性差，而且操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大。即使有些用戶采用半導(dǎo)體二極管作溫度傳感器，但由于其互換性差，效果也不理想。在某些行業(yè)中對(duì)溫度的要求較高，由于工作環(huán)境溫度不合理而引發(fā)的事故時(shí)有發(fā)生。對(duì)工業(yè)生產(chǎn)可靠進(jìn)行造成影響，甚至操作人員的安全。為了避免這些缺點(diǎn)，需要在某些特定的環(huán)境里安裝數(shù)字溫度測(cè)量及控制設(shè)備。本設(shè)計(jì)由于采用了新型單片機(jī)對(duì)溫度進(jìn)行控制，以其測(cè)量精度高，操作簡(jiǎn)單。可運(yùn)行性強(qiáng)，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于生活，醫(yī)療，工業(yè)生產(chǎn)等方面的溫度測(cè)量及控制。 本設(shè)計(jì)是一個(gè)數(shù)字溫度測(cè)量及控制系統(tǒng)，能測(cè)柜內(nèi)的溫度，并能在超限的情

6、況下進(jìn)行控制、調(diào)整，并報(bào)警。保證環(huán)境保持在限定的溫度中第2章 設(shè)計(jì)思路2.1 系統(tǒng)框架圖利用可調(diào)電阻調(diào)節(jié)電壓值（0-5v）作為模擬溫度的輸入量，當(dāng)溫度低于30度時(shí)，發(fā)出長(zhǎng)嘀聲報(bào)警和光報(bào)警，當(dāng)溫度高于60度時(shí)，啟動(dòng)直流電機(jī)散熱。測(cè)量溫度范圍在0-99度。通過(guò)兩位led數(shù)碼管顯示其轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，同時(shí)啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，如圖2-1所示：at89c51led顯示a/d復(fù)位電路晶振電路等溫度檢測(cè)電壓輸入報(bào)警系統(tǒng)圖2-1系統(tǒng)框架圖2.2 工作原理(1)、1路模擬電壓輸入，電壓范圍0-5v；(2)、通過(guò)兩位led數(shù)碼管顯示其轉(zhuǎn)換的數(shù)字量（00ffh）(3)、當(dāng)其轉(zhuǎn)換的數(shù)字量為(00-4dh),則通過(guò)發(fā)光二極管閃爍

7、報(bào)警，當(dāng)其轉(zhuǎn)換數(shù)字量為(9a-ffh)時(shí)，啟動(dòng)直流電機(jī)散熱。工作原理圖如下圖所示：led顯示器7seg-mpx4-caat89c51adc0808電位計(jì)模 擬 信 號(hào)電壓輸入圖2-2 工作原理圖第3章 主要元器件介紹3.1 at89c51 at89c51是一種帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（fperomfalsh programmable and erasable read only memory）的低電壓，高性能cmos8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用atmel高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51 ? 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位cpu和閃爍存儲(chǔ)器組

8、合在單個(gè)芯片中，atmel的at89c51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。at89c51有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（i/o）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器2個(gè)全雙工串行通信口，片上flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。其將通用的微處理器和flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的flash存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。其芯片引腳圖如下：圖3-1 at89c51引腳圖單片機(jī)管腳說(shuō)明 （1）vcc：供電電壓。 （2）gnd：接地。 （3）p0口：p0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門

9、流。當(dāng)p1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在fiash編程時(shí)，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，p0輸出原碼，此時(shí)p0外部必須被拉高。 （4）p1口：p1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門電流。p1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口作為第八位地址接收。 （5）p2口：p2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)ttl門電流，當(dāng)p2口被

10、寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 （6）p3口：p3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個(gè)ttl門電流。當(dāng)p3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流（ill）這是由

11、于上拉的緣故。（7）p3口也可作為at89s51的一些特殊功能口，如下表3-1所示： 表1-1 p3口第二功能 p3口引腳 第二功能 p3.0 rxd（串行口輸入） p3.1 txd（串行口輸出） p3.2 int0（外部中斷0輸入） p3.3 int1（外部中斷1輸入） p3.4 t0（定時(shí)器0外部脈沖輸入） p3.5 t1（定時(shí)器1外部脈沖輸入） p3.6 wr（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫脈沖輸出） p3.7 rd（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀脈沖輸出） p3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。（8）xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 xtal2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 xtal

12、1xtal2 一般是用外接晶振。3.2 adc0808adc0808是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換。adc0808是adc0809的簡(jiǎn)化版本，功能基本相同。一般在硬件仿真時(shí)采用adc0808進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換，實(shí)際使用時(shí)采用adc0809進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換。內(nèi)部結(jié)構(gòu): adc0808 是 cmos 單片型逐次逼近式 ad 轉(zhuǎn)換器，它有 8 路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8 位開關(guān)樹型 a/d 轉(zhuǎn)換器。引腳功能（外部特性） adc0808 芯片有 28 條引腳，采

13、用雙列直插式封裝，如下圖所示。圖3-2 adc0808 引腳圖各引腳功能如下： 15 和 2628（in0in7）：8 路模擬量輸入端。 8、14、15 和 1721：8 位數(shù)字量輸出端。 22（ale）：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。 6（start）： ad 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少 100ns 寬）使其啟動(dòng)（脈沖上升沿使 0809 復(fù)位，下降沿啟動(dòng)a/d 轉(zhuǎn)換）。 7（eoc）： ad 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng) ad 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 9（oe）：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng) ad轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打

14、開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 10（clk）：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于 640khz。 12（vref（）和 16（vref（-）：參考電壓輸入端 11（vcc）：主電源輸入端。 13（gnd）：地。 2325（adda、addb、addc）：3 位地址輸入線，用于選通 8 路模擬輸入中的一路 3.3. led 顯示器 采用傳統(tǒng)的七段數(shù)碼 led 顯示器。led 雖然價(jià)格便宜，但在現(xiàn)代的許多儀表、各種電子產(chǎn)品中逐漸被 lcd 所取代。 采用 lcd 液晶屏進(jìn)行顯示。lcd 液晶顯示器是一種低壓、微功耗的顯示器件，只要 23 伏就可以工作，工作電流僅為幾微安，是任何顯示器無(wú)法比擬的，同時(shí)

15、可以顯示大量信息，除數(shù)字外，還可以顯示文字、曲線，比傳統(tǒng)的數(shù)碼 led 顯示器顯示的界面有了質(zhì)的提高。在儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。優(yōu)點(diǎn)為： 1 顯示質(zhì)量高，由于液晶顯示器的每一個(gè)點(diǎn)收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度恒定發(fā)光，因此液晶顯示器的畫質(zhì)高而且不會(huì)閃爍。 2 數(shù)字式接口，液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)的接口簡(jiǎn)單操作也很方便。 3 功率消耗小，相比而言液晶顯示器的主要功耗在內(nèi)部電極和驅(qū)動(dòng) ic 上，因而耗電量比其他器件要小很多。雖然 lcd 顯示器的價(jià)格比數(shù)碼管要貴，但它的顯示效果好，是當(dāng)今顯示器的主流，所以采用 lcd 作為顯示器第4章 系統(tǒng)的主程序設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)總流程圖

16、主程序是系統(tǒng)的監(jiān)控程序，在程序運(yùn)行的過(guò)程中必須先經(jīng)過(guò)初始化，流程圖如圖4-1所示。系統(tǒng)在初始化完成后就進(jìn)入溫度測(cè)量程序，時(shí)實(shí)的測(cè)量溫度并通過(guò)顯示電路在lcd上顯示。程序中以中斷的方式來(lái)重新設(shè)定溫度的上下限。根據(jù)硬件設(shè)定完成對(duì)溫度的控制。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的總流程圖如圖4-1所示。開始系統(tǒng)初始化int=0？溫度上下設(shè)定溫度測(cè)量顯示系統(tǒng)溫度測(cè)量yn4-1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)流程圖4.2系統(tǒng)仿真本設(shè)計(jì)在 proteus 的 isis 7.5sp2 或者更高版本的軟件環(huán)境下打開電路仿真圖，如下面圖 6.1。接下來(lái)將設(shè)計(jì)好的程序在keilc51 vision3 開發(fā)集成環(huán)境上編譯成機(jī)器語(yǔ)言，生成.hex 文件，進(jìn)入

17、proteus 的 isis，將keilc下編程生成的.hex文件導(dǎo)入到 at89c51 中可在 proteus 中單擊全速仿真運(yùn)行按鈕 ，led 顯示屏上顯示出當(dāng)前溫度傳感器的溫度值。4-2 系統(tǒng)仿真圖設(shè)計(jì)總結(jié)經(jīng)過(guò)兩個(gè)星期的學(xué)習(xí)，我們從圖書館和網(wǎng)絡(luò)上查找資料，熟悉題目，設(shè)計(jì)幾套方案并進(jìn)行比較分析，編程整理設(shè)計(jì)。雖然時(shí)間緊迫，但是我們?nèi)匀话磿r(shí)的完成了這次的課程設(shè)計(jì)，因此對(duì)我來(lái)說(shuō)學(xué)到的不僅是那些知識(shí)，更多的是團(tuán)隊(duì)的合作?，F(xiàn)在想來(lái)，學(xué)校安排的課程設(shè)計(jì)有著他更深層的意義，他不僅僅讓我們綜合那些理論知識(shí)來(lái)運(yùn)用到設(shè)計(jì)和創(chuàng)新，還讓我們知道啦一個(gè)團(tuán)隊(duì)凝聚在一起時(shí)所發(fā)揮出的巨大潛能。 在這次的課程設(shè)計(jì)中不僅檢

18、驗(yàn)了我所學(xué)習(xí)的知識(shí)，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，與同學(xué)分工設(shè)計(jì)，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)督。學(xué)會(huì)了合作，學(xué)會(huì)了運(yùn)籌帷幄，學(xué)會(huì)了寬容，學(xué)會(huì)了理解，也學(xué)會(huì)了做人與處世。提高了計(jì)算能力，繪圖能力，熟悉了規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)各科相關(guān)的課程都有了全面的復(fù)習(xí)，獨(dú)立思考的能力也有了提高。 在此感謝我們的李老師.，老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；老師循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪；這次溫度檢測(cè)設(shè)計(jì)的每個(gè)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)和每個(gè)數(shù)據(jù)，都離不開老師您的細(xì)心指導(dǎo)。而您開朗的個(gè)性和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很順利的完成了這次課程設(shè)計(jì)

19、。 附錄.源程設(shè)計(jì)led_0equ 30hled_1 equ 31hled_2 equ 32hadcequ35htcntaequ36htcntbequ37hh_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,#00hmov

20、dptr,#tablemovh_temp,#153movl_temp,#77movtmod,#12hmovth0,#245movtl0,#0movth1,#(65536-1000)/256movtl1,#(65536-1000)mod 256movie,#8ahclrcsetbtr0;為adc0808提供時(shí)鐘wait:setbh_almsetbl_almclr stsetb stclr st;啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 jnb eoc,$setb oe mov adc,p1;讀取ad轉(zhuǎn)換結(jié)果clr oemova,adcsubba,#77 ;判斷是否低于下限jclalmmova,h_tempmovr0,adcsu

21、bba,r0;判斷是否高于上限jchalmclrtr1ljmpproclalm:;低溫報(bào)警clrl_almsetbtr1clrflagljmpprochalm: ;高溫報(bào)警clrh_almsetbtr1setbflagljmpprocproc:mov a,adc ;數(shù)值轉(zhuǎn)換mov b,#100div abmov led_2,amov a,bmov b,#10div abmov led_1,amov led_0,blcalldispsjmp waitint_t0:cplclock ;提供adc0808時(shí)鐘retiint_t1:movth1,#(65536-1000)/256movtl1,#(65

22、536-1000)mod 256cplsoundinctcntamova,tcntajbflag,i1 ;判斷是高溫警報(bào)還是低溫警報(bào)cjnea,#30,retune;低溫警報(bào)聲sjmpi2i1:cjnea,#20,retune;高溫警報(bào)聲i2:movtcnta,#0inctcntbmova,tcntbcjnea,#25,retunemovtcnta,#0movtcntb,#0lcalldelay2retune:retidisp:mova,led_0;數(shù)碼顯示子程序movca,a+dptrclrp2.3movp0,alcalldelaysetbp2.3mova,led_1movca,a+dptrclrp2.2movp0,alcalldelaysetbp2.2mova,led_2movca,a+dptrclrp2.1movp0,alcalldelaysetbp2.1retdelay:movr6,#10d1:movr7,#250djnzr7,$djnzr6,d1retdelay2:movr5,#20d2:movr6,#20d3:movr7,#250djnzr7,$djnzr6,d3d