第一章單片機(jī)

1、 第一章 摘要溫度是不但在人們的日常生活占有非常重要的地位，也是工業(yè)生產(chǎn)中主要的參數(shù)之一，特別是在冶金、化工、建材、食品、機(jī)械、石油等工業(yè)中，具有舉足輕重的作用。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)過(guò)程對(duì)溫度的測(cè)量的要求也越來(lái)越高，而且測(cè)量的范圍也越來(lái)越廣，對(duì)溫度的檢測(cè)技術(shù)的要求也越來(lái)越高，因此，溫度測(cè)量及其測(cè)量技術(shù)的研究也是一個(gè)很重要的課題。熱敏電阻便是溫度測(cè)量技術(shù)中運(yùn)用非常廣泛的傳感器元件，具有靈敏度高，工作溫度范圍寬，體積小，穩(wěn)定性好、過(guò)載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空、 醫(yī)學(xué)、 工業(yè)及 家用電器等方面做測(cè)溫、控制、溫度補(bǔ)償、流速測(cè)量、液面指示等。采用以單片機(jī)為核心的熱敏電阻溫度計(jì)能很容易地減小上述影

2、響，并且讀數(shù)方便，精確度高，更顯數(shù)字化。單片機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，溫度測(cè)量顯示系統(tǒng)是單片機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)及日常生活中的一個(gè)典型的應(yīng)用。隨著數(shù)字化的不斷發(fā)展，現(xiàn)代的日常生活和生產(chǎn)越來(lái)越趨向于多功能數(shù)字化，數(shù)字顯示給人們的日常生活帶來(lái)更多的方便。 本設(shè)計(jì)采用全橋測(cè)量電路，使系統(tǒng)產(chǎn)生的誤差更小，輸出的數(shù)據(jù)更精確。采用運(yùn)算放大電路把傳感器輸出的微弱的模擬信號(hào)進(jìn)行一定倍數(shù)的放大，以滿足A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)電平的進(jìn)行各種轉(zhuǎn)換處理的要求，并通過(guò)ADC0809 把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后把數(shù)字信號(hào)輸送到顯示電路中去，由六位（本實(shí)驗(yàn)采用四位）八段數(shù)碼管顯示出測(cè)量結(jié)果。關(guān)鍵字：溫度傳感器 熱敏電

3、阻 A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示 第二章 設(shè)計(jì)思路根據(jù)任務(wù)書(shū)的設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)者查閱相關(guān)書(shū)籍及資料，分析如下：首先要了解熱敏電阻的特性，然后進(jìn)行溫度測(cè)量電路的設(shè)計(jì)，采用溫度測(cè)量電橋，當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，熱敏電阻的阻值發(fā)生變化，從而引起電橋失去平衡，在電橋輸出端有電壓輸出，分析電壓會(huì)很小，所以需要采用集成運(yùn)算放大器對(duì)輸出電壓進(jìn)行放大，然后將放大后的信號(hào)輸入到AD轉(zhuǎn)換芯片，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，用單片機(jī)對(duì)數(shù)字信息進(jìn)行處理，在四位LED顯示電路上，就可以將被測(cè)溫度顯示出來(lái)。分析過(guò)程如下圖所示: 第三章 硬件電路設(shè)計(jì)3.1傳感器電路模塊1.測(cè)溫電橋及信號(hào)放大電路 圖 測(cè)溫電橋及信號(hào)放

4、大電路上圖是一個(gè)比較常用的溫度測(cè)量電路，大致分為電源，電阻電橋，運(yùn)放，輸出部分。電源由R4，R6，C1，U1B組成，R4，R6為分壓電路，C1主要濾除VCC中紋波，U1B為L(zhǎng)M324運(yùn)算放大器，工作于電壓跟隨器方式，其特點(diǎn)是具有高輸入阻抗低輸出阻抗，為后級(jí)電橋提供較穩(wěn)定的電流。電橋由R1，R2，R3，R13及熱敏電阻組成，通過(guò)調(diào)節(jié)R13使電橋平衡，當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，熱敏電阻變化，電橋產(chǎn)生電壓差。運(yùn)放電路由R7，R8，R9，R10及U1A組成，調(diào)節(jié)R14可以調(diào)節(jié)輸出電壓幅值。D1主要用于防止輸出負(fù)電壓，保護(hù)后級(jí)A/D電路。2.測(cè)溫電橋 圖 測(cè)溫電橋如上圖所示，熱敏電阻RT和RA1，RB1，RC1

5、，以及可變電阻R2組成一個(gè)測(cè)溫電橋，在溫度為20度時(shí)，調(diào)節(jié)R2使電橋達(dá)到平衡。當(dāng)溫度升高時(shí)，熱敏電阻的阻值變大，電橋失去平衡，電橋輸出的不平衡電壓，經(jīng)過(guò)濾波后，輸入運(yùn)算放大器，進(jìn)行放大處理。3.電橋的分析 圖 電橋原理圖(1)電橋輸出電壓： =（2）電橋平衡條件： 當(dāng)各橋臂發(fā)生微小變化時(shí)，電橋失去平衡，其輸出為： 一般R很小，即RR，又電橋開(kāi)始平衡，即 所以， 實(shí)際使用中，為了簡(jiǎn)化橋路設(shè)計(jì)，同時(shí)也為了得到電橋的最大靈敏度，往往取橋臂電阻相等。4.放大電路最后經(jīng)過(guò)放大部分，如圖，為壓力傳感器的微弱電壓輸出的放大電路。分析它是一個(gè)差分放大電路,其放大倍數(shù)為,那么放大后的電壓值為,因?yàn)楹蜏囟萒有一定

6、的線性關(guān)系，A/D轉(zhuǎn)換器的最大輸入電壓為5v,因此對(duì)應(yīng)A/D輸出的電壓，與熱敏電阻感知的外界溫度具有一定的線性關(guān)系。 圖放大電路3.2 A/D變換電路模塊 ADC0809是M美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。它由一個(gè)8路模擬開(kāi)關(guān)、一個(gè)地址鎖存譯碼器、一個(gè)A/D 轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開(kāi)關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D 轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE 端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)，是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的8位通用A/D芯片。實(shí)驗(yàn)箱只有IN0和IN1兩個(gè)輸入端口，輸

7、出端口地址取決于片選A/D_CS所接片選端得段地址。 主要特性： （1）8路輸入通道，8位A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位 （2）具有轉(zhuǎn)換啟?？刂贫?（3）轉(zhuǎn)換時(shí)間為100us(時(shí)鐘為640kHZ時(shí)），130us(時(shí)鐘為500KHZ時(shí)） （4）它由單一+5V電源供電，片內(nèi)帶有鎖存功能的8路模擬多路開(kāi)關(guān)，ADC0809可對(duì)0V5V的雙極性模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 （5）引腳圖如圖 所示。各引腳功能說(shuō)明如下：8位數(shù)字量輸出引腳，由最低引腳到最高引腳。IN0IN7:8路模擬量輸入引腳。：+5V工作電壓。GND：地。REF（+）：參考電壓正端。REF（）：參考電壓負(fù)端。START：A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)輸入端。AL

8、E：地址鎖存允許信號(hào)輸入端。以上兩個(gè)信號(hào)用于啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出引腳。開(kāi)始轉(zhuǎn)換時(shí)為低電平，轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)為高電平。OE：輸出允許控制端。用以打開(kāi)三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。CLK：時(shí)鐘信號(hào)輸入端。ADDA、ADDB、ADDC：地址輸入線。經(jīng)譯碼后可選通IN0IN7 8個(gè)通道的一個(gè)通道進(jìn)行轉(zhuǎn)換。圖3.2.1 ADC0809各引腳圖實(shí)驗(yàn)電路及接線如下圖示 ：連線連接孔1連接孔21IN0溫度傳感器輸出2AD_CSCS2A/D轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)及連線圖如上圖所示，AD0809的工作過(guò)程如下：首先用指令選擇0809的一個(gè)模擬輸入通道，當(dāng)執(zhí)行MOVX DPTR,A時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)啟動(dòng)信號(hào)給START引腳送入

9、脈沖，開(kāi)始對(duì)選中通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束后發(fā)出結(jié)束信號(hào)，置EOC引腳信號(hào)為高電平，該信號(hào)可以作為中斷申請(qǐng)信號(hào)，當(dāng)讀允許信號(hào)到，OE端有高電平，則可以讀出轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，利用MOVX A,DPTR把該通道轉(zhuǎn)換結(jié)果讀到累加器A中。轉(zhuǎn)換電壓為05V，調(diào)節(jié)橋路中的電位器，使其輸出電壓為05V，可以在較小范圍內(nèi)波動(dòng)，當(dāng)滿量程輸出時(shí)對(duì)應(yīng)八個(gè)1的輸出，由于前邊計(jì)算的電壓變化和電阻變化成正比關(guān)系，而且電阻變化和應(yīng)變成正比，進(jìn)而得出的壓力和電壓是成正比的。傳感器橋路輸出的電壓經(jīng)過(guò)比例變換后轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼的形式送入P0口。其程序框圖如下：圖3.2.2A/D轉(zhuǎn)換電路程序框圖3.3 LED顯示器原理 LED數(shù)碼顯示器簡(jiǎn)介L(zhǎng)

10、ED數(shù)碼管實(shí)際上是由七個(gè)發(fā)光管組成8字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點(diǎn)就是8個(gè)。這些段分別由字母a,b,c,d,e,f,g,h來(lái)表示。當(dāng)數(shù)碼管特定的段加上電壓后，這些特定的段就會(huì)發(fā)亮，以形成我們眼睛看到的2個(gè)8數(shù)碼管字樣。其原理圖如圖所示LED顯示器有共陰極和共陽(yáng)極兩種，以共陰極為例，要顯示數(shù)字0，需要滿足兩個(gè)條件，一是公共端子COM接地，二是a、b、c、d、e、f段亮，g段不亮，即a、b、c、d、e、f段加高電平1，g段加低電平0。7段LED顯示器顯示的數(shù)字、字符和對(duì)應(yīng)的字型碼如表所示，本設(shè)計(jì)采用共陰極,將KEY/LED CS 接到CS0 上，則段碼地址為08004H，位碼地址為08002H 七段數(shù)碼管

11、的字型顯示表如下: 顯示數(shù)字1234共陰極字符碼06H5BH4FH66H顯示數(shù)字5678共陰極字符碼6DH7DH07H7FH顯示數(shù)字90AB共陰極字符碼6FH3FH77H7CH顯示數(shù)字CDEF共陰極字符碼39H5EH79H71H顯示過(guò)程如下：經(jīng)過(guò)單片機(jī)P0輸出的八位二進(jìn)制碼，變換成BCD碼，在數(shù)碼管上顯示，經(jīng)過(guò)段選信號(hào)和位選信號(hào)的控制，最后在相應(yīng)數(shù)碼管上顯示出相應(yīng)的溫度值。 譯碼插孔地址范圍CS008000H08FFFHCS109000H09FFFHCS20A000H0AFFFHCS30B000H0BFFFHCS40C000H0CFFFHCS50D000H0DFFFHCS60E000H0EFF

12、FHCS70F000H0FFFFH圖 地址碼插孔及對(duì)應(yīng)地址范圍數(shù)碼顯示器的控制方式（1）靜態(tài)顯示當(dāng)顯示器顯示某一個(gè)字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定的地導(dǎo)通或截止。例如，7段LED顯示器顯示數(shù)字0時(shí)，a、b、c、d、e、f段恒定導(dǎo)通，g段恒定截止。這種顯示方式每一位都需要一個(gè)8位輸出口控制。靜態(tài)顯示主要的優(yōu)點(diǎn)是顯示穩(wěn)定，在發(fā)光二極管導(dǎo)通電流一定的情況下顯示器的亮度大，系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，在需要更新顯示內(nèi)容時(shí)，CPU才去執(zhí)行顯示更新子程序，這樣既節(jié)約了CPU的時(shí)間，又提高了CPU的工作效率。其不足之處是占用硬件資源較多，每個(gè)LED數(shù)碼管需要獨(dú)占8條輸出線。隨著顯示器位數(shù)的增加，需要的I/O口線也將增加。（

13、2）動(dòng)態(tài)顯示當(dāng)為數(shù)較多時(shí)，用靜態(tài)顯示所需的I/O口太多，不太經(jīng)濟(jì)，一般采用動(dòng)態(tài)顯示方法，即用掃描的方法一位一位輪流點(diǎn)亮顯示器的各個(gè)位，對(duì)于顯示器的每一位來(lái)說(shuō)，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次，利用人眼的視覺(jué)暫留效應(yīng)可以看到整個(gè)動(dòng)態(tài)顯示，但必須保證掃描速度足夠快，字符才不閃爍。顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間的比值有關(guān)。調(diào)整電流和時(shí)間參數(shù)，可以得到亮度較高且較穩(wěn)定的顯示。在動(dòng)態(tài)顯示方式中，若顯示器的位數(shù)不大于8位，則控制顯示器各位公共極的電位使他們輪流點(diǎn)亮只需一個(gè)I/O口（稱為掃描口）；傳送顯示器的各位所顯示的段選碼也需一個(gè)8位I/O口（稱為段數(shù)據(jù)口）。由于8031I/O口有限，所以本次

14、設(shè)計(jì)采用動(dòng)態(tài)顯示方式。3.3八段數(shù)碼管顯示實(shí)驗(yàn)線路及接線如下 : 連線連接孔1連接孔21KEY/LED_CSCS0 圖接口圖動(dòng)態(tài)顯示數(shù)碼管接線部分:圖 數(shù)碼管電路接線圖 第4章 硬件連接及程序設(shè)計(jì)4.1 硬件連接實(shí)驗(yàn)箱熱敏電阻輸出口，接AD0809的IN0口；AD0809P片選端接CS0；數(shù)碼管接CS1。4.2 程序設(shè)計(jì)(1)A/D轉(zhuǎn)換器流程圖 （2）LED顯示器流程圖 （3）本次設(shè)計(jì)的匯編語(yǔ)言程序ADC EQU 41HLED3 EQU 31HLED2 EQU 32HLED1 EQU 33HLED0 EQU 34HORG 0000HLJMP MAINMAIN:MOV LED0,#00H MOV

15、 LED1,#00H MOV LED2,#00H MOV LED3,#00HLOOP:MOV DPTR,#08000H MOV A,#00H MOVX DPTR,A LCALL DELAY MOV DPTR,#08000H MOVX A,DPTR MOV B,A MOV A,#0FFH CLR C SUBB A,B MOV ADC,ATRSL:MOV A,ADC MOV R0,A XRL A,#0FFH JZ MAX MOV A,R0 MOV B,#10 MUL AB MOV R0,A MOV A,B MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV LED2,A MOV A

16、,R0 MOV B,#10 MUL AB MOV R0,A MOV A,B MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR ADD A,#80H MOV LED1,A MOV A,R0 MOV B,#10 MUL AB MOV A,B MOV DPTR,#TABLE MOVC A,A+DPTR MOV LED0,A LCALL SMXS SJMP LOOPSMXS:MOV R0, #LED3 MOV R1,#4 MOV R2, #00100000BSMXS1:MOV DPTR,#09002H MOV A,#00H MOVX DPTR,A MOV A,R0 MOV DPTR,#090

17、04H MOVX DPTR,A MOV DPTR,#09002H MOV A,R2 MOVX DPTR,A LCALL DELAY MOV A,R2 RR A MOV R2,A INC R0 DJNZ R1,SMXS1 MOV DPTR,#09002H MOV A,#00H MOVX DPTR,A RETDELAY:MOV R7,#10DELAY1:MOV R6,#12 NOP DJNZ R6,$ DJNZ R7,DELAY1 RETMAX:MOV LED3,#06H MOV LED2,#3FH MOV LED1,#3FH MOV LED0,#3FHTABLE:db 3fh,06h,5bh,4

18、fh,66h,6dh,7dh,07h db 7fh,6fh,77h,7ch,39h,5eh,79h,71h第五章 心得體會(huì)這次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)我們歷時(shí)一個(gè)個(gè)星期，從理論到實(shí)踐，學(xué)到了很多的東西。同時(shí)不僅鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且還學(xué)到了很多在書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在這次課程設(shè)計(jì)后我發(fā)現(xiàn)自己在一點(diǎn)一滴的努力中對(duì)單片機(jī)的興趣也在逐漸增加?；仡櫰鸫舜螁纹瑱C(jī)課程設(shè)計(jì)，我感慨頗多，最重要的是感觸是：遇到一個(gè)問(wèn)題時(shí)，最重要的一件事就是馬上思考檢查問(wèn)題出在哪邊，而不是抱怨或者馬上請(qǐng)教同學(xué)老師。只有這樣我們才能真正的學(xué)會(huì)單片機(jī)，才能越學(xué)越會(huì)。自己的獨(dú)立處理問(wèn)題的能力才會(huì)得到提高。還有無(wú)論編程中遇到什么問(wèn)題，都不要怨天尤人。無(wú)論自己的程序有多好，都不能驕傲。只有這樣做到不驕不躁，力量才會(huì)源源不斷，才會(huì)有更多的靈感。 在整個(gè)課程設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)課程設(shè)計(jì)做的還是有一些遺憾，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所