單片機(jī)與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)（論文）數(shù)字式溫度計(jì)設(shè)計(jì)

1、遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 單片機(jī)與接口技術(shù) 課程設(shè)計(jì)（論文）題目： 數(shù)字式溫度計(jì) 院（系）： 專業(yè)班級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 教師職稱： 起止時(shí)間： 課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ)院（系）：信息科學(xué)與工程學(xué)院 教研室學(xué) 號(hào)學(xué)生姓名專業(yè)班級(jí)課程設(shè)計(jì)（論文）題目數(shù)字式溫度計(jì)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù)利用學(xué)習(xí)過的單片機(jī)與接口技術(shù)課程的內(nèi)容和其他相關(guān)課程的內(nèi)容，設(shè)計(jì)數(shù)字式溫度計(jì)。設(shè)計(jì)內(nèi)容以單片機(jī)為核心，利用adc0809作為a/d轉(zhuǎn)換器，設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)，構(gòu)成數(shù)字式溫度計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)8路實(shí)時(shí)溫度的巡回顯示。設(shè)計(jì)要求1實(shí)現(xiàn)8路實(shí)時(shí)溫度的顯示，顯示位數(shù)為3位，其中左數(shù)第一位顯示通道數(shù)，后兩位顯示

2、溫度，顯示精度1；2利用74ls164作為顯示驅(qū)動(dòng)器；3利用銅電阻作為溫度傳感器，選擇相應(yīng)變送電路；4設(shè)計(jì)單片機(jī)主程序、溫度變換程序、顯示程序等；5盡可能降低設(shè)計(jì)的成本；6課程設(shè)計(jì)字?jǐn)?shù)：4000字；7嚴(yán)禁相互抄襲。指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī)成績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日目 錄第1章 課程設(shè)計(jì)目的與要求11.1 課程設(shè)計(jì)目的11.2 課程設(shè)計(jì)的預(yù)備知識(shí)11.3 課程設(shè)計(jì)任務(wù)11.4 課程設(shè)計(jì)要求1第2章 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容12.1 方案論證12.2 總體框圖的設(shè)計(jì)32.3 溫度傳感器的設(shè)計(jì)32.4 差動(dòng)放大器的設(shè)計(jì)42.5 低通濾波器的設(shè)計(jì)52.6 adc0809與8751單片機(jī)接口的設(shè)計(jì)62.7 led

3、顯示器與單片機(jī)接口的設(shè)計(jì)8參考文獻(xiàn)9附錄（在課程設(shè)計(jì)論文中不需添加此部分）9第1章 課程設(shè)計(jì)目的與要求1.1 課程設(shè)計(jì)目的本課程的課程設(shè)計(jì)實(shí)際是測(cè)控技術(shù)及儀器專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)完單片機(jī)與接口技術(shù)課程后，進(jìn)行的一次全面的綜合訓(xùn)練，其目的在于加深對(duì)單片機(jī)、單片機(jī)最小系統(tǒng)和單片機(jī)接口技術(shù)的認(rèn)識(shí)、理解和應(yīng)用，掌握單片機(jī)的應(yīng)用技術(shù)。1.2 課程設(shè)計(jì)的預(yù)備知識(shí)熟悉掌握單片機(jī)的原理及接口技術(shù)和相關(guān)的數(shù)字電路、模擬電路的知識(shí)。1.3 課程設(shè)計(jì)任務(wù)利用學(xué)習(xí)過的單片機(jī)與接口技術(shù)課程的內(nèi)容和其他相關(guān)課程的內(nèi)容，設(shè)計(jì)數(shù)字式溫度計(jì)。1.4 課程設(shè)計(jì)要求1實(shí)現(xiàn)8路實(shí)時(shí)溫度的顯示，顯示位數(shù)為3位，其中左數(shù)第一位顯示通道數(shù)，后兩位

4、顯示溫度，顯示精度1；2利用74ls164作為顯示驅(qū)動(dòng)器；3利用銅電阻作為溫度傳感器，選擇相應(yīng)變送電路；4設(shè)計(jì)單片機(jī)主程序、溫度變換程序、顯示程序等；5盡可能降低設(shè)計(jì)的成本；6課程設(shè)計(jì)字?jǐn)?shù)：4000字；7嚴(yán)禁互相抄襲；第2章 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容2.1 方案論證方案一：斬波穩(wěn)零放大電路與差動(dòng)放大電路的比較 采用斬波穩(wěn)零放大電路。溫度傳感器輸出的電壓信號(hào)是在零至數(shù)毫伏范圍內(nèi)變化，需要將其微弱的電信號(hào)進(jìn)行放大。斬波穩(wěn)零放大電路可以減小測(cè)量放大電路的電壓漂移，實(shí)現(xiàn)低漂移信號(hào)的放大，并且能在較寬的范圍內(nèi)工作，它是利用同步調(diào)制解調(diào)，并由隔直電容隔離失調(diào)電壓和干擾電壓來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)穩(wěn)零的，但是由于輸出電壓較為不穩(wěn)定，

5、波動(dòng)也稍大，而且電路內(nèi)有高，低通濾波器，因此，難集成于同一芯片上，而且又是單端輸入無(wú)共模抑制能力，電路的頻率特性受模擬開關(guān)的頻率特性所限制，電路的成本高。 采用差動(dòng)運(yùn)算放大電路，由于來自溫度傳感器的電壓信號(hào)通常都有很大的共模電壓，其中也包括了干擾電壓，可用差動(dòng)運(yùn)算放大電路來抑制，但同時(shí)要求外接電阻完全平衡對(duì)稱，而共模誤差輸出與外電阻對(duì)稱精度有關(guān)，可根據(jù)不同的精度要求來設(shè)置差動(dòng)運(yùn)算放大電路。一般它的共模抑制比可達(dá)80db。此差動(dòng)運(yùn)算放大電路是由一個(gè)運(yùn)算放大器和幾個(gè)電阻組成，電路的成本低。由此可見，采用差動(dòng)運(yùn)算放大電路更符合設(shè)計(jì)的要求。方案二：a/d轉(zhuǎn)換器max197與adc0809的比較 a/d

6、轉(zhuǎn)換電路max197可通過軟件選擇內(nèi)部或外部時(shí)鐘、內(nèi)部或外部采集方式、使用內(nèi)部4. 096v 電壓基準(zhǔn)或外部電壓基準(zhǔn)，可通過shdn 引腳和軟件選擇低功耗工作方式。數(shù)據(jù)總線的時(shí)序與絕大多數(shù)通用的微處理器兼容。僅需單一+ 5v 供電,且外圍電路簡(jiǎn)單。 adc0809因內(nèi)部無(wú)時(shí)鐘，利用mcs-51的地址鎖存允許信號(hào)ale經(jīng)d觸發(fā)器二分頻后得到，ale腳的頻率是單片機(jī)時(shí)鐘頻率的1/6。如果單片機(jī)時(shí)鐘頻率采用6mhz，則ale引腳的輸出頻率是1mhz，再二分頻后為500khz，符合adc0809對(duì)時(shí)鐘頻率的要求。而且其性能價(jià)格比優(yōu)越，更符合設(shè)計(jì)的要求，因此采用adc0809作為轉(zhuǎn)換器。方案三：鉑電阻與

7、銅電阻溫度傳感器的比較熱電阻溫度傳感器是利用物質(zhì)在溫度變化是本身電阻也隨著發(fā)生變化的他性來測(cè)量溫度的，其主要的材料有鉑，銅。鉑電阻具有很好的穩(wěn)定性和測(cè)量精度，主要用于高精度的溫度測(cè)量，測(cè)量范圍是（-200600），但由于鉑電阻是貴金屬，價(jià)格比較昂貴。 銅電阻相對(duì)于鉑電阻來說價(jià)格低廉，但是若傳感器與測(cè)量?jī)x表的引線過長(zhǎng)會(huì)引起測(cè)量誤差，所以熱電阻與放大器接線必須是三線制。測(cè)量精度不高，測(cè)溫范圍在（-50150）阻值與溫度關(guān)系線性相當(dāng)好，電阻率較低，制出的銅電阻體積大，不易小型化。加式性好，容易做成細(xì)絲狀，銅的電阻溫度系數(shù)比鉑要大，敏感性稍比鉑金屬要好，本設(shè)計(jì)是數(shù)字式溫度計(jì)的設(shè)計(jì)，對(duì)其精度的要求并不高

8、，測(cè)溫范圍是（099），由此可見，銅電阻比鉑電阻更適合此設(shè)計(jì)。2.2 總體框圖的設(shè)計(jì) 溫度傳感器通過感溫元件測(cè)溫度模擬信號(hào)，在經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng)過差動(dòng)放大器對(duì)微弱的電信號(hào)進(jìn)行放大，通過低通濾波器濾除高頻干擾，在用adc0809模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)送入8751單片機(jī)內(nèi)。經(jīng)過程序的實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)經(jīng)過74ls164進(jìn)行譯碼，同時(shí)驅(qū)動(dòng)led顯示器進(jìn)行顯示，第一位顯示通道數(shù)，第二位、第三位顯示溫度。led顯示器溫度傳感器差動(dòng)放大器低通濾波器51單片機(jī)74ls164譯碼器adc0809轉(zhuǎn)換器數(shù)字式溫度計(jì)的框圖2.3 溫度傳感器的設(shè)計(jì) 是以銅電阻作為感溫元件，感測(cè)溫度，然后通過電橋式電壓轉(zhuǎn)

9、換電路，將模擬的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)在進(jìn)行放大。銅的電阻溫度系數(shù)為4.2510-3，當(dāng)溫度由0上升到100時(shí)，銅電阻的阻值約增大42。因此對(duì)確定的電阻，只要精確地測(cè)定其阻值的變化，便可知道溫度的高低。銅的電阻值與溫度的關(guān)系可用下式表示：rtr01十t十t2（1-100)+t3（t-100）為了將電阻的變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化，采用恒壓源供電，但要適當(dāng)選擇電阻r1可使由傳感器帶來的誤差為最小。電橋的輸出電壓如下：2.4 差動(dòng)放大器的設(shè)計(jì) 對(duì)傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行放大，與此同時(shí)差動(dòng)放大器的輸入阻抗要與由于來自傳感器的信號(hào)一般都伴隨著很大的共模電壓，故采用差動(dòng)輸入可以抑制共模電壓，調(diào)節(jié)可以改變放大電路的增

10、益，但是為了消除放大器偏置電流的影響，一般取r5=r6，使電路達(dá)到平衡。2.5 低通濾波器的設(shè)計(jì)濾波器是具有頻率選擇的電路，當(dāng)信號(hào)與噪聲分布在不同頻帶中時(shí)，可以從頻率域?qū)崿F(xiàn)信號(hào)的分離。低通濾波器可以濾除高頻干擾，而對(duì)與緩慢變化的信號(hào)，相當(dāng)于電壓跟隨器。它有許多元件構(gòu)成，每一個(gè)元件都會(huì)影響濾波器的性能。 ，可見其靈敏度越小，電路容錯(cuò)能力越強(qiáng)，穩(wěn)定性也就越高。2.6 adc0809與8751單片機(jī)接口的設(shè)計(jì)由于adc0809具有輸出三態(tài)鎖存器，故其8位數(shù)據(jù)輸出引腳可直接與數(shù)據(jù)總線相連。地址譯碼引腳a、b、c分別與地址總線的低三位a0、a1、a2相連，以選通in0in7中的一個(gè)通道。將p2.7作為片

11、選信號(hào),在啟動(dòng)a/d轉(zhuǎn)換時(shí),由單片機(jī)的寫信號(hào)和p2.7控制的adc的地址鎖存和轉(zhuǎn)換啟動(dòng)。由于ale和start連在一起,因此adc0809在鎖存通道地址的同時(shí)也啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時(shí),用單片機(jī)的讀信號(hào)和p2.7引腳經(jīng)一級(jí)或非門后,產(chǎn)生的正脈沖作為oe信號(hào),用以打開三態(tài)輸出鎖存器。采用查詢的方法,分別對(duì)8路模擬信號(hào)輪流采樣,并依次把結(jié)果轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的采樣轉(zhuǎn)換程序。流程圖如下：置數(shù)據(jù)首地址指向通道延時(shí)讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果存數(shù)據(jù)修改數(shù)據(jù)指針通道采樣是否完？進(jìn)入顯示子程序ynadc0809查詢程序如下:main:mov r1,#data ; 置數(shù)據(jù)區(qū)首地址 mov dptr，#7ff8h ; p2.7

12、=0,且指向通道0 mov r7,#08h ; 置通道數(shù)loop:movx dptr,a ; 啟動(dòng)a/d轉(zhuǎn)換mov r6,#0ah ; 軟件延時(shí)dlay:nopnopnopnopnopdjnz r6,dlaymovx a,dptr ; 讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果mov r1,a ; 存取數(shù)據(jù) inc dptr ; 指向下一個(gè)通道inc r1 ; 修改數(shù)據(jù)指針djnz r7,loop ; 8個(gè)通道全采樣完了嗎?2.7 led顯示器與單片機(jī)接口的設(shè)計(jì)采用的是74ls164作為靜態(tài)顯示器接口,它的的優(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)行過程中在需要更新顯示內(nèi)容時(shí),cpu才去執(zhí)行

13、顯示更新子程序,這樣節(jié)約了cpu的時(shí)間,提高了工作效率。程序流程圖如下：進(jìn)入顯示子程序取顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示取下一個(gè)數(shù)據(jù)循環(huán)結(jié)束否？結(jié)束程序設(shè)計(jì)如下:disp:mov r0,#03h ；顯示3個(gè)字符 mov r1,#7fh ；7ah78h存放要顯示的數(shù)據(jù)dl0:mov a,r1 ；取出要顯示的數(shù)據(jù) mov dptr,#stab ；指向段數(shù)據(jù)表movc a,a+dptr ；查出字摸mov sbuf,a ；送出數(shù)據(jù),進(jìn)行顯示jnb t1,$ ；全部輸出否clr t1 ；全部輸出,清中斷標(biāo)志dec r1 ；再取出下一個(gè)數(shù)據(jù)djnz r0,dl0 ；循環(huán)8次ret ；返回stab:db 3fh,06h,5

14、bh,4fh ；0 1 2 3 db 66h,6dh,7dh,07h ；4 5 6 7 db 7fh,6fh,77h,7ch ；8 9 a b db 39h,5eh,79h,71h ；c d e f db 40h,73h,1ch,00h ；_p空暗參考文獻(xiàn)1 徐親知，陳淑華.石油經(jīng)濟(jì)學(xué).第二版.哈爾濱：黑龍江人民出版社，1988: 38-135 2 米契爾卡特，羅德尼馬多克.合理預(yù)期理論.余永定譯.北京：中國(guó)金融出版社，1988：43-85 3 張文中.論石油價(jià)格與石油工業(yè)發(fā)展.世界石油經(jīng)濟(jì)，1990（2）:14-214 齊中英，葉元煦.對(duì)我國(guó)能源問題的回顧與思考.邱大雄.市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)與中國(guó)能源發(fā)

15、展戰(zhàn)略論文集.北京：原子能出版社，1992：53-585 黃良君.大慶地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略研究.哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文.1994：23-30附錄（在課程設(shè)計(jì)論文中不需添加此部分）1、總體電路圖設(shè)計(jì):進(jìn)入顯示子程序取顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示取下一個(gè)數(shù)據(jù)讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果a進(jìn)入查詢指向通道延時(shí)開始修改數(shù)據(jù)指針通道采樣是否完？a結(jié)束循環(huán)結(jié)束否？存數(shù)據(jù)ynny3、總程序:org 0040hmain:mov r1,#data ;置數(shù)據(jù)區(qū)首地址 mov dptr，#7ff8h ;p2.7=0,且指向通道0 mov r7,#08h ;置通道數(shù)loop:movx dptr,a ;啟動(dòng)a/d轉(zhuǎn)換mov r6,#0ah ;軟件延時(shí)dlay:nopnopnopnopnopdjnz r6,dlaymovx a,dptr ;讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果mov r1,a ;存取數(shù)據(jù) inc dptr ;指向下一個(gè)通道inc r1 ;修改數(shù)據(jù)指針djnz r7,loop ;8個(gè)通道全采樣完了嗎? push r0push r1push apush dptrdisp:mov r0,#03h ;顯示3個(gè)字符 mov r1,#7fh ; 7ah78h存放要顯示的數(shù)據(jù)dl0:mov a,r1 ;取出要顯示的數(shù)據(jù) mov dptr,#stab ;指向段數(shù)據(jù)表movc a,a+dptr ;查出字摸mov sbuf,a ;送