智能溫度計課程設(shè)計[特選參考]

1、智能儀器課程設(shè)計說明書學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 學(xué) 院： 機電工程學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息工程技術(shù) 題 目： 智能溫度計 指導(dǎo)教師： 職稱： 一.課程設(shè)計的目的：本課程是電子信息工程技術(shù)專業(yè)的專業(yè)基本能力訓(xùn)練課程，其目的是通過本課程設(shè)計，使學(xué)生掌握智能儀器的一般設(shè)計方法，熟悉系統(tǒng)硬件和軟件的一般開發(fā)環(huán)境和開發(fā)流程，為設(shè)計和開發(fā)智能儀器打下堅實的基礎(chǔ)。培養(yǎng)學(xué)生基于單片機應(yīng)用系統(tǒng)的分析和設(shè)計能力和專業(yè)知識綜合應(yīng)用能力，同時提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力以及實際動手能力，為日后工作奠定良好的基礎(chǔ)。二.設(shè)計題目：智能型溫度測量儀的設(shè)計三.內(nèi)容和要求四.組織方式1.智能型溫度測量儀的設(shè)計功能要求配合溫度傳

2、感器，實現(xiàn)溫度的測量；具有開機自檢、自動調(diào)零功能；使用220V/50Hz交流電源，設(shè)置電源開關(guān)、電源指示燈和電源保護功能。主要技術(shù)指標(biāo)測量溫度范圍：0120測量誤差：1%顯示方式：4位LED數(shù)碼管顯示被測溫度值。目錄l 一：智能儀器課程設(shè)計指導(dǎo)書l 二：摘要l 三：引言:l 四 智能溫度計的設(shè)計梗概l 五：系統(tǒng)硬件組成l 六：系統(tǒng)硬件組成 溫度傳感器AD590l 七：放大器l 八：3A/D轉(zhuǎn)換器MC14433放大器l 九： LED顯示器l 十：性能弊端處理l 十一：總結(jié)l 十二：體會l 十三：參考文獻l 十四：程序清單l 摘要：本論文敘述了應(yīng)用單片機AT89C51構(gòu)成的智能溫度計主要的功能、硬

3、件的組成和軟件的設(shè)計。該系統(tǒng)的功能是通過溫度傳感器對溫度進行采集，然后通過A/D轉(zhuǎn)換器MC14433進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，傳給單片機進行處理，從而實現(xiàn)溫度的實時顯示。整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、簡單可靠、操作靈活、功能強、性能價格比高，較好地滿足了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科研的需要。單片機自問世以來，性能不斷提高和完善，其資源又能滿足很多應(yīng)用場合的需要，加之單片機具有集成度高、功能強、速度快、體積小、功耗低、使用方便、價格低廉等特點，因此，在工業(yè)控制、智能儀器儀表、數(shù)據(jù)采集和處理、通信系統(tǒng)、高級計算器、家用電器等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，并且正在逐步取代現(xiàn)有的多片微機應(yīng)用系統(tǒng)。單片機的潛力越來越被人們所重視。特別是當(dāng)前用CMO

4、S工藝制成的各種單片機，由于功耗低，使用的溫度范圍大，抗干擾能力強、能滿足一些特殊要求的應(yīng)用場合，更加擴大了單片機的應(yīng)用范圍，也進一步促使單片機性能的發(fā)展。而現(xiàn)在單片機在農(nóng)業(yè)上也有了很多的應(yīng)用。 關(guān)鍵詞： 溫度傳感器；A/D轉(zhuǎn)換器；實時顯示引言:單片機自問世以來，性能不斷提高和完善，其資源又能滿足很多應(yīng)用場合的需要，加之單片機具有集成度高、功能強、速度快、體積小、功耗低、使用方便、價格低廉等特點，因此，在工業(yè)控制、智能儀器儀表、數(shù)據(jù)采集和處理、通信系統(tǒng)、高級計算器、家用電器等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。1 智能溫度計的設(shè)計梗概下圖是智能溫度計的基本組成方框。主要由溫度傳感器，放大器，A/D轉(zhuǎn)換器，單片

5、機控制，LED顯示器，電源等組成。溫度傳感器是把溫度轉(zhuǎn)換成電壓（或電流）的器件。不同的溫度傳感器，輸出電壓的范圍也差別很大。放大器的主要功能是把微弱的溫度電壓信號放大到（02）伏或（05）伏的范圍內(nèi)，以便進行A/D轉(zhuǎn)換。一方面控制A/D轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，另一方面將采集到的數(shù)字溫度電壓值，經(jīng)過計算處理，得到相應(yīng)的溫度值，送到LED顯示器以數(shù)字形式顯示測量的溫度。LED顯示器用于顯示測量溫度的結(jié)果。智能溫度計的基本組成如圖1所示溫度傳感器放大器 A/D轉(zhuǎn)換器 單片機8951LED顯示器電源圖1 智能溫度計方框圖2 系統(tǒng)硬件組成硬件組成如圖2所示圖2 測量攝氏（）溫度的電路原理。假

6、定 ：溫度測量范圍：0150 攝氏（） 溫度數(shù)字顯示： 000.0 或112.8等，十進制小數(shù)點后一位2.1 溫度傳感器AD590圖中用電位器R1調(diào)零點，用R2調(diào)增益，方法如下：在0 oC時調(diào)整W1使輸出Vo273.2mV。然后在100 時調(diào)W2使Vo373.2mV。然后反復(fù)多次，直至0 時Vo273.2mV，100 時Vo373.2mV為止。最后在室溫下進行校驗。例如，若室溫為25，那么Vo應(yīng)為298.2mV。0 和100 環(huán)境的產(chǎn)生方法：冰水混合物是0 的環(huán)境，沸水為100 環(huán)境。2.2 放大器放大器由運算放大器A組成，常用的芯片有：LF335，LF336，CA3140等，主要功能是把模擬

7、的溫度電壓信號放大到A/D轉(zhuǎn)換器要求的輸入電壓范圍。A/D轉(zhuǎn)換器MC14433要求，模擬輸入電壓的范圍為：02V。W3的作用是抵消溫度傳感器AD590在攝氏0時產(chǎn)生的溫度電壓Vo273.2mV，使放大器A的輸出電壓為0.0V。放大器A的放大倍數(shù)選擇為10，保證溫度在0150范圍內(nèi)變化，而放大器的輸出電壓在01。50V的范圍內(nèi)。電位器W2用于調(diào)整放大器的放大倍數(shù)。2.3 A/D轉(zhuǎn)換器MC14433圖3是主要框圖和引腳的分布圖3 MC14433的方框圖和引腳引腳引線功能如下：G 被測電壓VX和參考電壓VR的模擬接地端VR 外接參考電壓端（+2V或+200Mv）VX 被測電壓輸入端R1，R1/C1，

8、C1 外接積分電阻R1和積分電容C1元件端。外接元件典型值：當(dāng)量程為2V時，C = 0.1F,R = 470k；當(dāng)量程為200mV時，C1 = 0.1F, R1 = 27kC01,C02 外接失調(diào)電容C0端。C0典型值為0.1FDU 數(shù)據(jù)顯示控制端。當(dāng)DU和EOC（引腳14）連接時，每次A/D轉(zhuǎn)換都輸出CLKI，CLKO 時鐘振蕩器外接電阻RC端， RC的典型值為470k，時鐘頻率隨RC增加而下降VEE 模擬負輸入端。典型值為-5VVSS 數(shù)字地，除CLKO端外所有輸出端的低電平基準(zhǔn)。當(dāng)VSS與VAG相連（即數(shù)字地和模擬地相連）時，輸出電壓幅度為VAGVDD（0V+5V）；當(dāng)VSS與VEE（-

9、5V）相連，輸出電壓幅度為VEEVDD（-5V+10V）。實際應(yīng)用時一般是VSS與VAG相連EOC 轉(zhuǎn)換結(jié)束控制端（輸出）。每當(dāng)一個A/D轉(zhuǎn)換周期結(jié)束，EOC端輸出一個寬度為時鐘周期1/2寬度的正脈沖 過量程標(biāo)志輸出端。平時為高電平。當(dāng)VXVR時（被測電壓輸入絕對值大于參考電壓），端輸出低電平DS1DS4 多路選通脈沖輸出端，對應(yīng)DS1千位，對應(yīng)DS4個位。每個選通脈沖寬度為18個時鐘脈沖，兩個相鄰脈沖之間間隔為2個時鐘周期Q0Q3 BCD碼數(shù)據(jù)輸出線。其中為Q0最低位，Q3為最高位。當(dāng)DS2 、DS3和 DS4選通期間，Q0Q3除了表示千位的0或1外，還表示了轉(zhuǎn)換值的正負極性和欠量程還是過量

10、程VDD 正電源端。典型值為+5V2.4 LED顯示器共陰極LED顯示器的陽極和單片機CPU的P1口連接，顯示段碼由CPU通過P1口傳送到LED顯示器的陽極。位掃描碼由單片機8051的P2口低四位輸出，經(jīng)同相驅(qū)動器傳送到LED顯示器的陰極，選通LED顯示器的數(shù)位，P2.3，P2.2,P2.1,P2.0輸出電平為0111時，選通左邊的第一位數(shù)字，P2.3，P2.2,P2.1,P2.0輸出電平為1011時，選通左邊的第二位數(shù)字，P2.3，P2.2,P2.1,P2.0輸出電平為1101時，選通左邊的第三位數(shù)字，P2.3，P2.2,P2.1,P2.0輸出電平為1110時，選通左邊的第四位數(shù)字。2.5

11、系統(tǒng)核心單片機部分單片機AT89C51有內(nèi)部RAM，可以作為各種數(shù)據(jù)區(qū)使用，內(nèi)部閃電存儲器存放智能溫度計的控制程序。它的主要功能是控制MC14433，實現(xiàn)溫度的數(shù)字值采集，完成溫度的數(shù)字采集值到對應(yīng)數(shù)字溫度的轉(zhuǎn)換計算，并把計算的數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換相應(yīng)的顯示段碼，控制LED顯示器以動態(tài)掃描方式進行溫度顯示。3 性能弊端處理為增強系統(tǒng)在工作現(xiàn)場的抗干擾能力，在硬件設(shè)計方面采取了一系列措施，例如，信號的輸入輸出采用電平轉(zhuǎn)換、光電隔離；正確配置接地系統(tǒng)，處理好共地信號；強電信號和弱電信號分開走線，傳輸線盡可能使用雙絞線和屏蔽電纜；設(shè)置時鐘監(jiān)視電路，自動監(jiān)視運行狀態(tài)，出現(xiàn)故障自動處理，同時具有硬件自診斷功能，

12、避免“死機”現(xiàn)象發(fā)生等等。4系統(tǒng)核心單片機部分下圖是智能溫度計的流程圖。因為智能溫度計的控制和計算相對簡單，由該流程方框圖可見，該主程序是循環(huán)線性結(jié)構(gòu)。在初始化時，清除內(nèi)部RAM，設(shè)定標(biāo)志位和標(biāo)志單元，設(shè)置堆棧指針，檢測LED顯示器工作是否正常等。它主要包括了下述一些子程序：（1）從A/D轉(zhuǎn)換器MC14433讀取溫度數(shù)字電壓子程序：查詢A/D轉(zhuǎn)換狀態(tài)，一旦本次A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，CPU將溫度電壓的BCD碼數(shù)字值送到RAM中的輸入緩沖區(qū)存放。（2）溫度電壓數(shù)字值到溫度數(shù)字轉(zhuǎn)換子程序；將緩沖區(qū)中的溫度電壓數(shù)字BCD碼轉(zhuǎn)換為實際的溫度十進制數(shù)字。（3）溫度數(shù)字到LED顯示段碼轉(zhuǎn)換子程序：把溫度十進制數(shù)字

13、轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的LED顯示段碼，存放在顯示段碼緩沖區(qū)供LED顯示器顯示傳送子程序（4） LED顯示段碼到LED顯示器顯示傳送和動態(tài)掃描子程序（5） BCD碼加，減，乘，除子程序；（6） BCD碼在緩沖器間傳送子程序；調(diào)用A/D輸入數(shù)字值到數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換子程序，將數(shù)字溫度電壓值轉(zhuǎn)換為其相應(yīng)的溫度數(shù)字，存放到數(shù)字溫度的緩沖區(qū)調(diào)用送LED顯示器顯示子程序，將數(shù)字溫度緩沖區(qū)的內(nèi)容變換為相應(yīng)的LED顯示段碼，然后調(diào)用動態(tài)掃描子程序，將段碼送LED顯示器顯示開始初始化，設(shè)堆棧指針，清除RAM緩沖區(qū)，初始化LED顯示器，顯示8888一秒，調(diào)用MC14433的A/D轉(zhuǎn)換程序，對溫度進行采樣，送LED顯示器，顯示當(dāng)前

14、溫度調(diào)用MC14433的A/D轉(zhuǎn)換子程序，將溫度的電壓數(shù)字值存放到內(nèi)部A/D輸入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)（7） 其它專用子程序；圖4 程序流程圖程序流程如圖4所示5 總結(jié)本課程設(shè)計敘述了智能溫度計的設(shè)計，包括硬件組成和軟件的設(shè)計，該系統(tǒng)在硬件設(shè)計上主要是通過溫度傳感器對溫度進行采集，把溫度轉(zhuǎn)換成變化的電壓，然后由放大器將信號放大，通過A/D轉(zhuǎn)換器，MC14433將模擬溫度電壓信號轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的數(shù)字溫度信號電壓。其硬件設(shè)計中最核心的器件是單片機89C51，它一方面控制A/D轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，另一方面，將采集到的數(shù)字溫度電壓值經(jīng)計算機處理得到相應(yīng)的溫度值，送到LED顯示器，以數(shù)字形式顯示測量的溫

15、度。整個系統(tǒng)的軟件編程就是通過匯編語言對單片機MT89C51實現(xiàn)其控制功能。整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，簡單可靠，操作靈活，功能強大，性能價格比高，較好的滿足了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科研的需要。6 體會通過本次的設(shè)計，參考了大量的資料，讓我認識到了單片機功能的強大，讓我學(xué)到了很多，受益匪淺。在黃老師的幫助下完成了本次課程設(shè)計，我深感欣慰，最重要的就是我深深的感受到師生互動的魅力。參考文獻.李朝青PC機及單片機數(shù)據(jù)通信技術(shù)M 北京航空航天大學(xué)出版社2000.何立民單片機應(yīng)用技術(shù)選編M 北京航空航天大學(xué)出版社1993.周明德微型計算機硬件軟件及其應(yīng)用M 清華大學(xué)出版社1980.金偉正單線數(shù)字溫度傳感器的原理與應(yīng)用J

16、.電子技術(shù)應(yīng)用2000(6):6668.李廣弟單片機基礎(chǔ)M.北京航空大學(xué)出版社.1994年6月.何立民單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)配置與接口技術(shù)北京航空航天大學(xué)出版社1995.馬明建. 數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)西安交通大學(xué)出版社. 1997二類嚴選#程序清單ORG 0000HLJMP MAINORG 0013HLJMP SUBORG 0100HMAIN: MOV SP,#40HMOV A，#78HMOV R7，#09H MOVX A,DPTR MOV R0,A CLR C SUBB A,#34HJNC LOOP1 CLR C MOV A,R0 SUBB A,#3AHJC LOOPMOV A,R0ACALL

17、 TEMPLOOP:MOV DPTR,#EF00HMOV R1,#0F8HMOV A，#33HMOVX R1，AMOV A,R0MOVC A,A+DPTRDEC R1MOVX R1,AMOV A,R2INC R1MOVX R1,AINC R0MOV A,R2CLR CRRC AMOV R2,AMOV A,#00HMOV DPTR,#00F8HMOVX DPTR,AAJMP GO LOOP1: MOV P1,#8FHAJMP GOLOOP2: MOV P1,#0BFH GO : POP DPHPOP DPLPOP ACCPOP PSWRETIENDTEMP: MOV DPTR,TABLE MOV

18、 A,R0 MOV B,#04H CLR C MUL AB JNC NOO INC DPH NOO: MOVC A,A+DPTR MOV 80H,A INC DPTR MOVC A,DPTR MOV 81H,A AJMP LOOP ORG 0300HTAB: DB 3FH 06H 5BH 4FH 66H 6DH 7DH 07H 7FH 6FH 77H 83HMAIN:MOV 20H,#0 MOV 21H,#0 MOV R0,#3CH MOV R1,#12 LCALL CLEAR SETB PT0ML2: NOP NOP NOP MOV A,P1 CJNE A,#0FBH,ML3 AJMP MA

19、IN ML3: MOV A,PIN1 INC A SUBB A,PIN3 CJNE A,#0,ML4 AJMP TEST0 ML4: JC TEST0 JNB E1,TEST0 AJMP COMPPTEST0:MOV PIN3,#0 MOV A,P1 CJNE A,#0FDH,TEST AJMP EXIT TEST:MOV A,P1 CJNE A,#0FFH,TEST1 EXIT:MOV R0,#79H MOV R1,#50H HEX: ACALL HEXASC MOV R2,#6 MOV R0,#5AH ACALL INI CLR FLAG3 SJMP HERECOMPP:AJMP COMP

20、SECOO:JNB P1.5,SSECO AJMP SECOSSECO:AJMP SECMINII:JNB P1.5,MMINI AJMP MINIMMINI:AJMP MINHOURR:JNB P1.5,HHOUR AJMP HOURHHOUR:AJMP HOUTEST1:JNB P1.0,SETTTEST2:SETB EA JNB P1.4,EXIT JNB P1.5,DEAL AJMP TESTSETT:CLR EA MOV C,P1.4 MOV F0,C JNB P1.1,SECOO JNB P1.2,MINII JNB P1.3,HOURR AJMP TEST2 DEAL:SETB

21、E1 JNB P1.4,OVER MOV R0,#49H MOV R1,#6 ACALL CLEAR MOV B,#3 MOV A,PIN1 MUL AB ADD A,R4 MOV PIN,A MOV A,PIN1 CJNE A,#4,AAA MOV PIN1,#0 MOV PIN2,#3EH MOV PIN,#3CH AAA: JNB P1.4,OVER JNB P1.1,SECOO JNB P1.2,MINII JNB P1.3,HOURR AJMP AAAOVER:SETB E2 INC PIN1 MOV R2,#6 MOV R0,#3AH MOV R1,PIN1 ACALL INI M

22、OV R0,#49H MOV R2,#3 MOV R1,PINZIP: MOV A,R0 MOV R1,A INC R0 MOV A,R0 SWAP A ORL A,R1 MOV R1,A INC PIN INC R0 INC R1 DJNZ R2,ZIP AJMP EXITCOMP:MOV A,PIN2 CJNE A,#4AH,J AJMP OVRJ: MOV R0,PIN2 MOV R1,#7EH MOV R2,#3JJJ:MOV A,R0 ANL A,#0F0H SWAP A XRL A,R1 JNZ ENDD DEC R1 MOV A,R0 ANL A,#0FH XRL A,R1 JN

23、Z ENDD DEC R1 DEC R0 DJNZ R2,JJJ SETB FLAG2 INC PIN3 AJMP TESTENDD:MOV A,PIN2 ADD A,#3 MOV PIN2,A AJMP COMPOVR: MOV PIN2,#3EH AJMP TESTHOUR:ACALL DELY MOV R0,#7EH JNB F0,SUB1 ACALL DAAD1 MOV A,R2 XRL A,#24H JNZ ML0 ACALL CLR0 AJMP ML0 MINI:ACALL DELY MOV R0,#7CH JNB F0,SUB1 ACALL DAAD1 MOV A,R2 XRL

24、A,#60H JNZ ML0 ACALL CLR0 AJMP ML0 SECO:ACALL DELY MOV R0,#7AH JNB F0,SUB1 ACALL DAAD1 MOV A,R2 XRL A,#60H JNZ ML0 ACALL CLR0 ML0: MOV R0,#79H MOV R1,#50H ACALL HEXASC MOV R2,#6 MOV R0,#5AH ACALL INI AJMP SETTSUB1:SETB F0 ACALL SUB AJMP ML0 CLEAR:MOV R0,#0 INC R0 DJNZ R1,CLEAR RETHOU: ACALL DELY SET

25、B E0 MOV R0,#4EH ACALL DAAD1 MOV A,R2 XRL A,#24H JNZ ML00 ACALL CLR0 AJMP ML00 MIN: ACALL DELY SETB E0 MOV R0,#4CH ACALL DAAD1 MOV A,R2 XRL A,#60H JNZ ML00 ACALL CLR0 AJMP ML00 SEC: ACALL DELY SETB E0 MOV R0,#4AH ACALL DAAD1 MOV A,R2 XRL A,#60H JNZ ML00 ACALL CLR0 ML00:MOV R0,#49H MOV R1,#30H ACALL

26、HEXASC MOV R2,#6 MOV R0,#3AH MOV R1,PIN1 INC R1 ACALL INI AJMP AAADELY:MOV R1,#0FFHA1: MOV R2,#0FFHLOOP:NOP NOP NOP DJNZ R2,LOOP DJNZ R1,A1 RET PITO:PUSH PSW PUSH 0E0H PUSH DPH PUSH DPL SETB PSW.3 MOV A,P1 MOV TL0,#01H MOV TH0,#1FH CJNE A,#0FDH,SSS MOV TL0,#0EDH MOV TH0,#0FBH SSS: JNB P1.5,GETNUMDDD

27、: MOV A,2FH DEC A MOV 2FH,A JNZ RET0 MOV 2FH,#10H MOV R0,#7AH ACALL DAAD1 MOV A,R2 XRL A,#60H JNZ RET0 ACALL CLR0 MOV R0,#7CH ACALL DAAD1 MOV A,R2 XRL A,#60H JNZ RET0 ACALL CLR0 MOV R0,#7EH ACALL DAAD1 MOV A,R2 XRL A,#24H JNZ RET0 ACALL CLR0RET0:SETB TR0 POP DPL POP DPH POP 0E0H POP PSW RETIGETNUM: JB FLAG1,EE MOV R1,#49H MOV R2,#6CO: MOV R1,#0 INC R1 DJNZ R2,CO SETB FLAG1EE: AJMP DDDDAAD1:MOV A,R0 DEC R0 SWAP A ORL A,R0 ADD A,#1 DA A MOV R2,A ANL A,#0FH MOV R0,A MOV A,R2 INC R0 ANL A,#0F0H SWAP A MOV R0,A SETB FLAG3 RETSUB: DEC R0 DEC R0 CJNE R0,#0FFH,RET2 INC R0 CJNE R0,#0,AA DEC R0 MOV R