基于-單片機(jī)數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)

1、-PAGE . z目錄TOC o 1-2 u1 緒論 PAGEREF _Toc265610584 h 11.1設(shè)計(jì)背景 PAGEREF _Toc265610585 h 11.2設(shè)計(jì)要求 PAGEREF _Toc265610586 h 11.3設(shè)計(jì)思路 PAGEREF _Toc265610587 h 12系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc265610588 h 12.1設(shè)計(jì)總框圖 PAGEREF _Toc265610589 h12.2 各模塊功能 PAGEREF _Toc265610590 h 22.3設(shè)計(jì)總電路圖 PAGEREF _Toc265610591 h 73系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PAGER

2、EF _Toc265610592 h 83.1程序流程圖 PAGEREF _Toc265610593 h 83.2源程序 PAGEREF _Toc265610594 h 104系統(tǒng)仿真與調(diào)試 PAGEREF _Toc265610595 h 104.1電路仿真 PAGEREF _Toc265610596 h 144.2系統(tǒng)調(diào)試 PAGEREF _Toc265610597 h 145總結(jié)與展望 PAGEREF _Toc265610598 h 145.1總結(jié) PAGEREF _Toc265610599 h 155.2展望 PAGEREF _Toc265610600 h 15參考文獻(xiàn) PAGEREF

3、_Toc265610601 h 16致 PAGEREF _Toc265610602 h 171緒論1.1設(shè)計(jì)背景環(huán)境溫度作為最根本的環(huán)境參數(shù)之一，與人們的生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及科學(xué)研究密切相關(guān)，研制溫度測(cè)量裝置具有很高的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。常用的溫度計(jì)如水銀溫度計(jì)雖然價(jià)格低廉，但隨著人們對(duì)測(cè)量精度要求的不斷提高使其在很多方面難以滿足人們的需求。數(shù)字溫度計(jì)作為一種高精度和高靈敏度的溫度測(cè)量裝置，在許多領(lǐng)域都得到了越來越廣泛的應(yīng)用。1.2設(shè)計(jì)要求利用單片機(jī)80C51與串行A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0831設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字溫度計(jì)，能夠測(cè)量0150C的溫度值，測(cè)量結(jié)果用4位數(shù)碼顯示。溫度通過溫度傳感器TC1測(cè)量后

4、轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再經(jīng)放大器輸出送至ADC0831進(jìn)展A/D轉(zhuǎn)換。本設(shè)計(jì)用80C51作為主控芯片，采用ADC0831作為電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換器，采用TCK作為實(shí)時(shí)溫度信號(hào)采集器，輸入電壓值圍為05V。本設(shè)計(jì)電路構(gòu)造簡(jiǎn)單，本錢相對(duì)而言比擬低，溫度測(cè)量圍為0150C，準(zhǔn)確也比擬高，其精度為1C。1.3設(shè)計(jì)思路溫度傳感器TC1輸出信號(hào)經(jīng)差動(dòng)放大到05V，放大器輸出送ADC0831進(jìn)展A/D轉(zhuǎn)換，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果送至單片機(jī)進(jìn)展外理，最后將所測(cè)的溫度在LED數(shù)碼管上顯示。2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)總框圖設(shè)計(jì)總框圖見圖2.1：溫度傳感器A/D轉(zhuǎn)換單片機(jī)LED顯示圖2.1 設(shè)計(jì)總框圖2.2 各模塊功能2.2.1 ADC0

5、831功能說明1ADC0831引腳圖見圖2.2：圖2.2 ADC0831引腳圖2ADC0831各引腳定義與功能如下：CS:片選信號(hào)輸入端。VIN+VIN-：差分輸入端。DO：A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸入端。VREF：參考電壓輸入端，接+5V。CLOCK：時(shí)鐘信號(hào)輸入端，決定A/D轉(zhuǎn)換速率，時(shí)鐘信號(hào)頻率圍為50800KHZ。2.2.2 80C51單片機(jī)的信號(hào)引腳說明及其功能180C51的信號(hào)引腳80C51的引腳排列請(qǐng)參見圖2.3。圖2.3 80C51引腳信號(hào)引腳介紹P0.0 P0.7： P0口8位雙向口線。P1.0 P1.7 ：P1口8位雙向口線。P2.0 P2.7 ：P2口8位雙向口線。P3.0 P3.

6、7 ：P3口8位雙向口線。：程序存儲(chǔ)控制信號(hào)。當(dāng)信號(hào)為低電平時(shí)，對(duì)ROM的讀操作限定在外部程序存儲(chǔ)器；而當(dāng)信號(hào)為高電平時(shí)，則對(duì)ROM的讀操作是從部程序存儲(chǔ)器開場(chǎng)，并可延至外部程序存儲(chǔ)器。RST：復(fù)位信號(hào)。當(dāng)輸入的復(fù)位信號(hào)延續(xù)2個(gè)機(jī)器周期以上高電平即為有效，用以完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作。*TAL1和*TAL2 ：外接晶體引線端。當(dāng)使用芯片部時(shí)鐘時(shí)，此二引線端用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于接外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)。P3口的第二功能P3口的8條口線都定義有第二功能，詳見表2.1。表2.1 P3口的第二功能引腳第二功能信號(hào)名稱P3.0R*D串行數(shù)據(jù)接收P3.1T*D串行數(shù)據(jù)發(fā)送P3.2

7、外部中斷0申請(qǐng)P3.3外部中斷1申請(qǐng)P3.4T0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的外部輸入P3.5T1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1的外部輸入P3.6外部RAM寫選通P3.7外部RAM讀選通2分別介紹下P0、P1、P2、P3口P0口P0口的口線邏輯電路如圖2.4所示。圖2.4 P0口*位構(gòu)造P1口P1口的口線邏輯電路見圖2.5。圖2.5 P1口*位構(gòu)造 P2口P2口的口線邏輯電路見圖2.6。圖2.6 P2口*位構(gòu)造圖P3口P3口的口線邏輯電路見圖2.7。圖2.7 P3口*位構(gòu)造3時(shí)鐘電路與復(fù)位電路時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，而時(shí)序所研究的是指令執(zhí)行中各地信號(hào)之間的相互關(guān)系。單片機(jī)本身就如一個(gè)復(fù)雜的同

8、步時(shí)序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格地按時(shí)序進(jìn)展工作。單片機(jī)的時(shí)鐘電路，如圖2.8所示。圖2.8時(shí)鐘振蕩電路一般電容C1,C2取30pF左右，晶體的振蕩頻率圍是1.2MHz12 MHz。晶體振蕩頻率高, 則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也高, 單片機(jī)運(yùn)行速度也就快。MCS-51在通常應(yīng)用情況下，使用振蕩頻率為的6MHz或12MHz。單片機(jī)的復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位的條件是：必須使RST/VPD或RST引腳9加上持續(xù)二個(gè)機(jī)器周期即24個(gè)振蕩周期的高電平。單片機(jī)常見的復(fù)位電路如圖2.9ab所示。 a 上電復(fù)位電路 (b) 按鍵復(fù)位電路圖2.9 常見的復(fù)位電路圖2.9a為上電復(fù)位電路，

9、它是得用電容充電來實(shí)現(xiàn)的。在接電瞬間，RST端的電位與VCC的一樣，隨著充電電流的減小，RST的電位逐漸下降。圖2.9b為按鍵復(fù)位電路。該電路除具有上電復(fù)位功能外，假設(shè)要復(fù)位，只需按圖2.9b中的RESET鍵，此時(shí)電源VCC經(jīng)電阻R1、R2分壓，在RST端產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位高電平。2.2.3 四位數(shù)碼顯示管1四位數(shù)碼顯示管引腳圖如圖2.10。圖2.10四位數(shù)碼顯示管引腳圖2四位七段共陽數(shù)碼顯示器功能介紹：圖中引腳1、2、3、4分別為數(shù)碼顯示選擇位，順序從左至右，高電平有效。引腳A、B、C、D、E、F、G表示的是七段字符，控制數(shù)碼管顯示，低電平有效。引腳DP表示的是小數(shù)點(diǎn)，低電平有效。2.2.4溫度測(cè)

10、量電路1溫度測(cè)量電路如圖2.11。圖2.11溫度測(cè)量電路2溫度測(cè)量電路的功能介紹：溫度測(cè)量電路將采集到的溫度通過溫度傳感器測(cè)量，運(yùn)算放大得到05V的電壓信號(hào)。經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換再由單片機(jī)分析后即可得到實(shí)際溫度。2.2.4A/D轉(zhuǎn)換電路1A/D轉(zhuǎn)換電路如圖2.12。圖2.12 A/D轉(zhuǎn)換電路2A/D轉(zhuǎn)換電路的功能介紹：A/D轉(zhuǎn)換將模擬量變?yōu)閿?shù)字量，本例為八位A/D轉(zhuǎn)換芯片，其分辨率為1/285=0.01953，所以測(cè)量誤差小于1C。另外選用串行的轉(zhuǎn)換器是為了使電路更簡(jiǎn)單，在性能上也符合要求。2.3 設(shè)計(jì)總電路圖總電路圖如圖2.13。圖2.13總電路圖3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1程序流程圖3.1.1程序總流程

11、圖如圖3.1所示。開場(chǎng)調(diào)用A/D轉(zhuǎn)換子程序調(diào)用LED顯示子程序P2.0口清0圖3.1 程序總流程圖A/D轉(zhuǎn)換子程序流程圖如圖3.2所示。A/D轉(zhuǎn)換程序開場(chǎng)返回初始化ADC0831讀取P1.1口，R0減1保存讀取的8位二進(jìn)制數(shù)R0=0.YN圖3.2 A/D轉(zhuǎn)換子程序流程圖3.1.3數(shù)碼顯示子程序流程圖如圖3.3所示。顯示程序開場(chǎng)由A/D轉(zhuǎn)換的值查表得實(shí)際溫度值溫度值除100得百位數(shù)，保存余數(shù)查表顯示百位，延時(shí)余數(shù)除10得十位數(shù)，余數(shù)為個(gè)位數(shù)查表顯示十位，延時(shí)查表顯示個(gè)位，延時(shí)返回圖3.3 顯示子程序流程圖3.2源程序CS BIT P1.7CLK BIT P1.0DO BIT P1.1AD_TMP

12、 EQU 30H;AD_TMP_1 EQU 31H;AD_TMP_2 EQU 32H;AD_TMP_3 EQU 33H;AD_TMP1 EQU 34H;ORG 0000HLJMP MAINORG 0030HMAIN: CLR P2.0START:LCALL AD_CONV;LCALL DISPLAY;LJMP START AD_CONV:SETB CSCLR CLK NOPNOPCLR CSNOPNOPSETB CLKNOPNOPCLR CLKNOPNOPSETB CLKNOPNOPMOV R0,*08HAD_READ:CLR CLKMOV C,DORLC ASETB CLKNOPNOPDJN

13、Z R0,AD_READSETB CSMOV AD_TMP,ARETDISPLAY:MOV A,AD_TMPMOV DPTR,*TAB1MOVC A,A+DPTR;CJNE A,*0,S1SJMP S4S1:JNC S4SETB P2.0CLR P0.0CLR P0.1CLR P0.2CLR P0.4CLR P0.5SETB P0.6S4:MOV B,*100DIV ABMOV AD_TMP_1,AMOV A,BMOV B,*10DIV ABMOV AD_TMP_2,AMOV AD_TMP_3,BMOV DPTR,*TABMOV A,AD_TMP_1MOVC A,A+DPTRMOV P0,AS

14、ETB P2.1LCALL DLYCLR P2.1MOV A,AD_TMP_2MOVC A,A+DPTRMOV P0,ASETB P2.2LCALL DLYCLR P2.2MOV A,AD_TMP_3MOVC A,A+DPTRMOV P0,ASETB P2.3LCALL DLYCLR P2.3RET TAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H，80H，90HTAB1:DB 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20DB 21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32

15、,33,34,35,36,37,38DB 39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56DB 57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,68,69,70,71,72,73,74DB 75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,91,92DB 93,94,95,96,97,98,99,100,101,102,103,104,105,106,107,108,109,110DB 111,112,113,114,115,116,117,118,119,120,121,

16、122,123,124,125DB 126,127,128,129,130,131,132,133,134,135,136,137,138,139,140DB 141,142,143,144,145,146,147,148,149,150DLY:MOV R4,*2D1 :MOV R3,*248DJNZ R3,$DJNZ R4,D1RETEND4系統(tǒng)仿真與調(diào)試4.1 電路仿真采用proteus仿真軟件進(jìn)展仿真，在仿真之前按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的電路圖進(jìn)展連線，以及布局，最后確定線路已連接好，再運(yùn)行開場(chǎng)仿真。數(shù)字溫度計(jì)的仿真結(jié)果如圖4.1所示。圖4.1 仿真結(jié)果4.2 系統(tǒng)調(diào)試(1)點(diǎn)擊全速執(zhí)行按鈕。(2

17、)改變溫度傳感器的設(shè)置值，可以觀察到ADC0831輸出電平值的改變，從而可以確定轉(zhuǎn)換是否正常，并且可以觀察到LED顯示的數(shù)據(jù)隨著變化。(3)如果LED顯示值與傳感器的設(shè)置值不一致，則可對(duì)通過改變電阻的值來改變運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)，直到顯示值與預(yù)設(shè)值一致為止。改變傳感器預(yù)設(shè)值，重復(fù)上述過程。5總結(jié)與展望5.1 總結(jié)通過單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我對(duì)單片機(jī)的理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐操作有了更深入的理解，明白只有將理論同實(shí)際聯(lián)系起來，才能真正地學(xué)好一門課程。而且，也只有當(dāng)我們將所學(xué)知識(shí)付諸實(shí)際行動(dòng)時(shí)，才能真正學(xué)以致用和不斷創(chuàng)新。雖然這次課程設(shè)計(jì)完成得比擬順暢，但過程中還是遇到了一些問題。比方，在設(shè)計(jì)硬件電路時(shí)不知道運(yùn)算

18、放大器應(yīng)該如何正確使用，雖然以前在模擬電路的課程學(xué)習(xí)中對(duì)它有所了解，但對(duì)于它的放大原理卻不是很清楚。后來通過翻閱其他的資料，終于對(duì)它的原理和應(yīng)用有了更深的認(rèn)識(shí)，也為電路的順利完成打下了根底。其次就是編程，程序用的是匯編語言并且采用了模塊化編程的思想，程序主要分為三個(gè)局部，分別是主程序局部、A/D轉(zhuǎn)換局部和顯示局部。這樣做使得本來很難讀懂的匯編程序更加具有可讀性，同時(shí)也簡(jiǎn)化了編程的過程?？偟膩碚f這次課程設(shè)計(jì)收獲還是挺大的。不僅鍛煉了自己動(dòng)手的能力，也真正體會(huì)了實(shí)踐出真知的道理。而單片機(jī)這樣一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科更是強(qiáng)調(diào)了對(duì)動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。5.2 展望單片機(jī)從誕生到現(xiàn)在對(duì)計(jì)算機(jī)的開展起了很大的推進(jìn)作用。它已經(jīng)滲透到人們生活的每一個(gè)角落。與通用計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)主要應(yīng)用于實(shí)時(shí)控制，在家用電器、智能玩具、機(jī)器人、儀表儀器、工業(yè)控制以及通信產(chǎn)品中扮演著關(guān)鍵角色。其開展直接影響著人們的生活、工廠的生產(chǎn)，甚至國(guó)防、軍事、通信等許多方面。數(shù)字溫度計(jì)作為一種儀表，在人們的生活和生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用和開展，我相信隨著單片機(jī)以及嵌入式系統(tǒng)的飛速開展，數(shù)字溫度計(jì)將愈來愈朝著智能化、高精度化、高可靠性等方面開展。參考文獻(xiàn)1 迎新，等.單片機(jī)初級(jí)教程M.：航空航天大