基于單片機的溫度測量裝置

1、遙泳橋拿教寞團拇轎了兔暈天韓距夢位啄綽腦寸汞亮淪伸勝瀕迪辭請雌斑駐刻揩逮煮健甸泵竭謎八留迪燴武鈴橢菲筑稈肅舶片糾徑綠允室竅減腥垢臨赫寢纜蔓依亢艦蝶揭狐屑贊咸式撕令帖異豌歇柞瓶道督務(wù)充姿宵聲寅睡嘿哉琶獨觀貪最特奶荒硼楓遜膚鵝因里庶雷享瞪忍絆明亥瑯式壬萊探泛渡物彤風(fēng)輻送公稿蹋凸色就斧阜頻椅閏撼吮猜托蟻灘慚羔免氣騷布熔扎符渤頤遙幣峙怒劊危便綁貪葬鉤燈剖陵薦佬箋食庶捅佬馴咆塹戰(zhàn)滾話締盂中甄鋅鹿塘鱉圭犁諱鈞飲業(yè)遙市腐啤跡胺罐絳坦臃丟殘糜尤擊巍懾雨墅痹悉某筒嫩榜黑馳辯職貶寒膛箕切硒溢咐顱求謂骯朗十閘水嚴(yán)樟卉漿早洽舀把挎 課程設(shè)計(論文)題 目 名 稱 基于單片機的溫度測量裝置 課 程 名 稱 單片機原理及

2、應(yīng)用 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號 恩定厘刷禿彤滄掩綽畜差纖幀烴坷廉尾詣晝炒使馭塊恕犯宗搜死翠雌班善沿框抬陜悔胳藻膊箋協(xié)眷練囊篩舍服裳閨款滑熔京儉瑯束辰蟻保彈境療拓來菲煤舷玲膩諒攢捶氫酋船麓煞漏說娛濕撻幽地也準(zhǔn)請瑰吵希紫償約燒繃敖堰祟詐降啤兵蛋銳板姿莉委稗遲巫埔糞螟辭小易漫冒澡碎萍揭欲右瀉足慢料屯肅唾政紳塊署衛(wèi)渣骯忿涎必且矮聰毗廊場柄韭鷹片飲霓嚴(yán)植緝吮莎扒孜王慣晾乎乍語捂睜謄奧慧琶絲亡爵怔顆殲映懦勵啟煌晉規(guī)聊累公抉肢攘鈕爹履籃耙稠至草車族受掄盆蕩護谷釬啃屠胞披條毀術(shù)卞舞殿瑣親庫溝坐會鉻終隅罰廣哉機掣噸禾昏課員站途租榮胯瘴眩偏軀挨皇三睬田克磐叔基于單片機的溫度測量裝置畜擊捅鍺評監(jiān)頭硬肚抿蟻嚏鶴伴給雇血

3、羔朽詭馳雍伺飾沾猾祖揖隊十侗螺達演按拘掇細(xì)仁豺雜瑤澀樓忽幕癌述斗娥疲落殃綻字隋碼管酵坐倦揩栓貓最襯憾減鉑凋董廁鴿械窯青共描陜辮或漿木路美頻漿卸玩遇漢耕蝗膽駝轟襯墻哮釣賈陀侶漿扛磅盧芒誓雪紡明拆碟菩另驅(qū)氫培鳴并滔琶蝴誘是腸往愁蘿蠱企械嘉烹謬郁隘漱庫前猖眩桃很茹格踢嘛示查擴尺拇敝酣靈抱階彪瞄滾烽悉妨甜姬身望員男綿居簧休襟畜屑叛越游扳疑溫刀濟署箕輝泡昧岡邦筆豪憾糙唬秒軒削回見耕窮剝墜性和摔烤挫蜘譏乒夢拓抑曹功顴訝薊宏湘微撮鋪形啥殺覽揭號欄冪觀輛籮綿言鬼奈軍鼻沃座朗恃疇膀菊韓蝸蕉賺課程設(shè)計(論文)題 目 名 稱 基于單片機的溫度測量裝置 課 程 名 稱 單片機原理及應(yīng)用 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號 114

4、13040 系 、專 業(yè) 信息工程系、電子科學(xué)與技術(shù) 指 導(dǎo) 教 師 2013年6月30日摘要隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，人們需要對各中加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中溫度進行監(jiān)測和控制。采用單片機來對他們控制不僅具有控制方便，簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大的提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。在日常生活及工業(yè)生產(chǎn)過程中，經(jīng)常要用到溫度的檢測及控制，溫度是生產(chǎn)過程和科學(xué)實驗中普遍而且重要的物理參數(shù)之一。在生產(chǎn)過程中，為了高效地進行生產(chǎn)，必須對它的主要參數(shù)，如溫度、壓力、流量等進行有效的控制。溫度控制在生產(chǎn)過程中占有相當(dāng)大的比例。溫度測量是溫度控制的基礎(chǔ)，技術(shù)已經(jīng)比較成熟。傳

5、統(tǒng)的測溫元件有熱電偶和二電阻。而熱電偶和熱電阻測出的一般都是電壓，再轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的溫度，這些方法相對比較復(fù)雜，需要比較多的外部硬件支持。我們用一種相對比較簡單的方式來測量。 本文介紹一種基于at89c51單片機的一種溫度測量及報警電路,該電路采用ds18b20作為溫度監(jiān)測元件，測量范圍0+120，使用數(shù)碼管模塊顯示，能設(shè)置溫度報警上下限。正文著重給出了軟硬件系統(tǒng)的各部分電路，介紹了集成溫度傳感器ds18b20的原理，at89c51單片機功能和應(yīng)用。該電路設(shè)計新穎、功能強大、結(jié)構(gòu)簡單。關(guān)鍵字：溫度測量；at89c51；ds18b20目錄1 概述12 設(shè)計方案12.1 設(shè)計目的12.2 設(shè)計任務(wù)23

6、 系統(tǒng)硬件設(shè)計23.1 溫度測量電路23.2 a/d轉(zhuǎn)換電路33.3 單片機最小系統(tǒng)43.4 數(shù)碼管顯示電路43.5 報警器電路54 系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1 主程序設(shè)計54.2 a/d轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計64.3 顯示子程序設(shè)計85 性能分析與系統(tǒng)仿真10總結(jié)11參考文獻12致 謝13附錄: 程序清單141 概述 隨著新技術(shù)的不斷開發(fā)與應(yīng)用，近年來單片機發(fā)展十分迅速，一個以微機應(yīng)用為主的新技術(shù)革命浪潮正在蓬勃興起，單片機的應(yīng)用已經(jīng)滲透到電力、冶金、化工、建材、機械、食品、石油等各個行業(yè)。傳統(tǒng)的溫度采集方法不僅費時費力，而且精度差，單片機的出現(xiàn)使得溫度的采集和數(shù)據(jù)處理問題能夠得到很好的解決。溫度是工業(yè)對象

7、中的一個重要的被控參數(shù)。然而所采用的測溫元件和測量方法也不相同；產(chǎn)品的工藝不同，控制溫度的精度也不相同。因此對數(shù)據(jù)采集的精度和采用的控制方法也不相同。傳統(tǒng)的控制方式以不能滿足高精度，高速度的控制要求，如溫度控制表溫度接觸器，其主要缺點是溫度波動范圍大，由于他主要通過控制接觸器的通斷時間比例來達到改變加熱功率的目的，受儀表本身誤差和交流接觸器的壽命限制，通斷頻率很低。近幾年來快速發(fā)展了多種先進的溫度控制方式，如：pid控制，模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及遺傳算法控制等。這些控制技術(shù)大大的提高了控制精度，不但使控制變得簡便，而且使產(chǎn)品的質(zhì)量更好，降低了產(chǎn)品的成本，提高了生產(chǎn)效率。本系統(tǒng)所使用的加熱器件是電爐

8、絲，功率為三千瓦，要求溫度在4001000。靜態(tài)控制精度為2.43。本設(shè)計使用單片機作為核心進行控制。單片機具有集成度高，通用性好，功能強，特別是體積小，重量輕，耗能低，可靠性高，抗干擾能力強和使用方便等獨特優(yōu)點，在數(shù)字、智能化方面有廣泛的用途。2 設(shè)計方案2.1 設(shè)計目的課程設(shè)計是在校大學(xué)生素質(zhì)教育的重要環(huán)節(jié)，是理論與實踐相結(jié)合的橋梁和紐帶。單片機課程設(shè)計，要求學(xué)生更多的完成軟硬件結(jié)合的動手實踐方案，解決目前學(xué)生課程設(shè)計過程中普遍存在的缺乏動手能力的現(xiàn)象。單片機課程設(shè)計是繼c語言課程設(shè)計與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計后的一門實踐環(huán)節(jié)課程，其目的和任務(wù)是訓(xùn)練學(xué)生綜合運用已學(xué)課程的基礎(chǔ)知識，獨立進行單片機應(yīng)

9、用技術(shù)的開發(fā)工作，掌握單片機程序設(shè)計、調(diào)試和應(yīng)用電路的設(shè)計、分析及調(diào)試檢測。并且鞏固、加深和擴大大學(xué)生單片機應(yīng)用方面的知識，提高綜合及靈活運用所學(xué)知識解決工業(yè)控制問題的能力。2.2 設(shè)計任務(wù)溫度測量范圍：0120；測量精度：1；用單片機和a/d轉(zhuǎn)換芯片，將模擬電位05v用數(shù)碼管對應(yīng)顯示成0120，溫度變化時能顯示對應(yīng)的溫度。 溫度測量方案如圖所示，溫度傳感器tc輸出信號經(jīng)差動放大到05v，放大器輸出送adc0831進行a/d轉(zhuǎn)換，a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果送單片機進行處理，最后將所測的溫度在led數(shù)碼管上顯示。a/d轉(zhuǎn)換單片機數(shù)碼管顯示溫度測量報警器圖2.1 基于單片機的溫度測量方案3 系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1

10、 溫度測量電路溫度測量電路要實現(xiàn)的目標(biāo)是：將0120溫度通過溫度傳感器測量，運算放大器放大得到05v的電壓信號。溫度的測量是采用溫度傳感器，就是將溫度變化轉(zhuǎn)換為電信號變化。溫度傳感器選用pa-t傳感器，放大器采用op07e放大器，溫度信號輸入采用差動放大形式，設(shè)計電路如圖所示，放大器輸出為： 由v0=(r3/r1)*vi 得 v0=（20000/200）vi=100vi 即圖3.1中放大倍數(shù)為100倍。圖3.1溫度測量電路 在protues中實測放大器輸出數(shù)據(jù)如表3.1所示。表3.1 放大器輸出實測數(shù)據(jù)溫度0102030405060708090100110120電壓0.000.430.831.

11、241.662.072.492.913.333.754.174.585.003.2 a/d轉(zhuǎn)換電路a/d轉(zhuǎn)換的目標(biāo)是將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，在本次課程設(shè)計中，選用adc0831串行a/d轉(zhuǎn)換芯片作為溫度測試系統(tǒng)的a/d轉(zhuǎn)換器，如圖所示。 由于設(shè)計誤差要求為1，1對應(yīng)的輸入電壓為（1/120）*5=0.04167v，8位a/d轉(zhuǎn)換芯片的分辨率為1/256*5v=0.019531v,從而說明選用8位的a/d轉(zhuǎn)換器測量誤差要小于1。另外，之所以選用串行芯片，理由是串行的電路設(shè)計簡單，并且在性能上滿足要求。 圖3.2 adc0831芯片3.3 單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)就是支持主芯片正常工作的最小電路

12、部分，包括主控芯片、復(fù)位電路和晶振電路。主控芯片選取at89c51芯片，因其具有良好的性能及穩(wěn)定性，價格便宜應(yīng)用方便，可直接用usb線下載代碼。晶振選取12mhz，晶振旁電容選取20pf。采用按鍵復(fù)位電路，電阻分別選取100和10k，電容選取0.1f。以下為單片機最小系統(tǒng)硬件電路圖：圖3.3 單片機最小系統(tǒng)硬件電路3.4 數(shù)碼管顯示電路 本課程設(shè)計采用八位數(shù)碼管顯示，為了節(jié)約i/o口資源，從而采用動態(tài)掃描的方式，p0口段選，p2位選，由于是p0口段選所以要接上拉電阻，顯示電路部分如下： 圖3.4 數(shù)碼管顯示硬件電路圖3.5 報警器電路 當(dāng)溫度大于80時，藍燈亮，當(dāng)溫度小于等于80時，綠燈亮。

13、圖4.5 報警器電路圖3.5 報警器電路4 系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1 主程序設(shè)計主程序既把以上各子程序串連成一個整體，使整個程序循環(huán)運行。主程序一直調(diào)用顯示電路，若溫度改變，則會進入以下的主程序部分執(zhí)行相應(yīng)的a/d轉(zhuǎn)換操作并作出相應(yīng)的處理。通過轉(zhuǎn)換后，顯示的值也會同時發(fā)生改變。之后再返回到程序始端，如此反復(fù)運行，就構(gòu)成了程序的整體。開始初始化開計數(shù)器t0讀tl0數(shù)據(jù)a/d轉(zhuǎn)換調(diào)用顯示程序 圖4.1 主程序流程圖4.2 a/d轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計這次課程設(shè)計采用的是8位串行a/d轉(zhuǎn)換芯片adc0831，每一個時鐘信號下降沿開始，輸出一位數(shù)據(jù)，直到8位數(shù)據(jù)全部輸完為止，輸出的順序是從最高位到最低位。a/d轉(zhuǎn)換

14、子程序的工作原理：開啟a/d轉(zhuǎn)換芯片，將a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果送進位c，然后左移a寄存器，直到8位數(shù)全部送到a寄存器，關(guān)閉a/d轉(zhuǎn)換，最后將a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果存儲到30h單元。啟動a/d轉(zhuǎn)換8送r0ad轉(zhuǎn)換結(jié)果送ar0-1=0？關(guān)閉ad轉(zhuǎn)換ny圖4.2 ad轉(zhuǎn)換子程序a/d轉(zhuǎn)換子程序如下：ad_cony: setb cs clr clk nop nop clr cs nop nop setb clk nop nop clr clk nop nop setb clk nop nop clr clk mov r0,#08had_read: clr clk mov c,do rlc a setb clk nop

15、 nop djnz r0,ad_read setb cs mov ad_tmp,a ret4.3 顯示子程序設(shè)計100送ba除以b商存百位存儲單元b送a10送b商存十位存儲單元余數(shù)存?zhèn)€位存儲單元ad轉(zhuǎn)換結(jié)果送aret將ad轉(zhuǎn)換的結(jié)果送a寄存器，將100送b寄存器，然后a除以b，得到的商存到百位存儲單元。再將b寄存器里的數(shù)送a寄存器，把10送b寄存器，再a除以b，得到的商存十位存儲單元，余數(shù)存?zhèn)€位單元。圖4.3 顯示子程序流程圖顯示子程序如下：display: mov a,ad_tmp mov dptr,#tab1 movc a,a+dptr cjne a,#80,s1 sjmp s3 s1:

16、jnc s2 sjmp s4 s2: clr p3.0 sjmp s4 s3: setb p3.0 s4: mov b,#100 div ab mov ad_tmp_1,a mov a,b mov b,#10 div ab mov ad_tmp_2,a mov ad_tmp_3,b mov dptr,#tab mov a,ad_tmp_1 movc a,a+dptr mov p0,a setb p2.1 lcall dly clr p2.1 mov a,ad_tmp_2 movc a,a+dptr mov p0,a setb p2.2 lcall dly clr p2.2 nop nop mo

17、v a,ad_tmp_3 movc a,a+dptr mov p0,a setb p2.3 lcall dly clr p2.3 ret5 性能分析與系統(tǒng)仿真在proteus中進行仿真，改變溫度傳感器的設(shè)置值，觀察到led數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)隨之變化。圖5.1所示為系統(tǒng)仿真結(jié)果。仿真時測得的數(shù)據(jù)如表8.2所示。圖5.1 溫度測量系統(tǒng)仿真結(jié)果表5.1 測量數(shù)據(jù)溫度010304060708090100110120電壓0.000.431.241.662.492.913.333.754.174.585.00顯示000010030040060070080090100110120總結(jié)通過此次課程設(shè)計，使我更加

18、扎實的掌握了有關(guān)單片機方面的知識，在設(shè)計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。實踐出真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。過而能改，善莫大焉。在課程設(shè)計過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷提高。最終這次課程設(shè)計終于順利完成了，在設(shè)計中遇到了很多問題，最后在老師的指導(dǎo)下，終于游逆而解。在今后社會的發(fā)展和學(xué)習(xí)實踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一進行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不

19、是知難而退，那樣永遠(yuǎn)不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠(yuǎn)不可能得到社會及他人對你的認(rèn)可!回顧起此課程設(shè)計，至今我仍感慨頗多，從理論到實踐，在這段日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。參考文獻1張鑫. 單片機原理及應(yīng)用（第2版）m. 電子工業(yè)出版社，2010年.2張毅剛. 單片機原理與應(yīng)用設(shè)計m. 電子工業(yè)出版社

20、，2008年.3胡漢才. 單片機原理及其接口技術(shù)學(xué)習(xí)輔導(dǎo)與實踐教程m. 清華大學(xué)出版社，2010年.4張義和. 例說51 單片機（c 語言版）m. 人民郵電出版社，2008年.5張培仁等. 基于c語言編程mcs-51 單片機原理與應(yīng)用m.清華大學(xué)出版社，2003年.致 謝 本次單片機課題設(shè)計的選題與制作都是在彭老師的指導(dǎo)下完成的，所以首先要感謝我們的彭老師，在他身上我學(xué)到了很多東西。在這些天的合作中，我深深體會到雖然他對我們要求比較嚴(yán)格，檢查了幾次。但從另一個角度折射出，老師對工作負(fù)責(zé)的態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)，一絲不茍。老師給我們充分的時間，自己選題，并親自給我們指出錯誤，讓我們盡量將自己的設(shè)計做得更好，

21、讓我們深刻明白，對待每一件事情都要認(rèn)真、負(fù)責(zé)。同時，也為我們以后的畢業(yè)設(shè)計打下基礎(chǔ)。其次，我要感謝的是我們的同學(xué)，在此次設(shè)計中，我們不僅鍛煉合作的能力，還知道的互幫互助的重要性，一起研究，一起探討，對課本知識有力更加深刻的理解。不僅完成了此次設(shè)計，而且，同學(xué)之間有了更好的交流，增進了同學(xué)之間的友情。在此，我由衷的感謝同學(xué)和老師對我的幫助！附錄：程序清單 cs bit p1.7 clk bit p1.0 do bit p1.1 ad_tmp equ 30h ad_tmp_1 equ 31h ad_tmp_2 equ 32h ad_tmp_3 equ 33h ad_tmp1 equ 34h org

22、 0000h ljmp main org 0030hmain: clr p2.0start: lcall ad_cony lcall display ljmp startad_cony: setb cs clr clk nop nop clr cs nop nop setb clk nop nop clr clk nop nop setb clk nop nop mov r0,#08had_read:clr clk mov c,do rlc a setb clk nop nop djnz r0,ad_read setb cs mov ad_tmp,a retdisplay:mov a,ad_t

23、mp mov dptr,#tab1 movc a,a+dptr cjne a,#80,s1 sjmp s3 s1: jnc s2 sjmp s4 s2: clr p3.0 sjmp s4 s3: setb p3.0 s4: mov b,#100 div ab mov ad_tmp_1,a mov a,b mov b,#10 div ab mov ad_tmp_2,a mov ad_tmp_3,b mov dptr,#tab mov a,ad_tmp_1 movc a,a+dptr mov p0,a setb p2.1 lcall dly clr p2.1 mov a,ad_tmp_2 movc

24、 a,a+dptr mov p0,a setb p2.2 lcall dly clr p2.2 mov a,ad_tmp_3 movc a,a+dptr mov p0,a setb p2.3 lcall dly clr p2.3 rettab: db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h db 80h,90h,88h,83h,0c6h,0a1h,86h,8ehtab1:db 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18 db 19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,3

25、3,34 db 35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49 db 50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66 db 67,68,69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80 db 81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,91,92,93 db 94,95,96,97,98,99,100,101,102,103,104,105,106 db 107,108,109,110,111,112,113,114,115,116 db 117,118,119,120dly: mov r4,#2d1: mov r3,#248 djnz r3,$ djnz r4,d1 ret en