單片機溫度檢測課程設(shè)計

1、鍵入文字 湖南工程學(xué)院課 程 設(shè) 計課程名稱 單片機原理與應(yīng)用 課題名稱 溫度檢測設(shè)計 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 班 級 電氣1005 學(xué) 號 201001010515 姓 名 周 敏 指導(dǎo)教師_ 李世軍_ 2013年 6 月25日湖南工程學(xué)院課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書課程名稱 單片機原理與應(yīng)用 課 題 溫度檢測設(shè)計 專業(yè)班級 電氣1005 學(xué)生姓名 周 敏 學(xué) 號 201001010515 指導(dǎo)老師 李世軍 審 批 任務(wù)書下達日期 2013年6 月 7 日任務(wù)書完成日期 2013年 6月 25日設(shè)計內(nèi)容與設(shè)計要求設(shè)計內(nèi)容： 本課題以單片機為核心，實現(xiàn)設(shè)計溫度的檢測。用可調(diào)電阻調(diào)節(jié)電壓值（0

2、-5V）作為模擬溫度的輸入量，當溫度低于30度時，發(fā)出長嘀聲報警和光報警，當溫度高于60度時，啟動直流電機散熱。測量溫度范圍在0-99度。1、1路模擬電壓輸入，電壓范圍0-5V；2、通過兩位LED數(shù)碼管顯示其轉(zhuǎn)換的數(shù)字量（00FFH） 3、當其轉(zhuǎn)換的數(shù)字量為(00-4DH),則通過發(fā)光二極管閃爍報警，當其轉(zhuǎn)換數(shù)字量為(9A-FFH)時，啟動直流電機散熱。設(shè)計要求：1）確定系統(tǒng)設(shè)計方案； 2）進行系統(tǒng)的硬件設(shè)計；3）完成必要的參數(shù)計算與元器件選擇；4）完成應(yīng)用程序設(shè)計；5）進行單元電路及應(yīng)用程序的調(diào)試；6）寫出使用說明書。主 要 設(shè) 計 條 件1、MCS-51單片機實驗操作臺1臺；2、PC機及單

3、片機調(diào)試軟件；3、單片機應(yīng)用系統(tǒng)板1套；4、制作工具1套；5、系統(tǒng)設(shè)計所需的元器件。 說 明 書 格 式1. 課程設(shè)計任務(wù)書2. 目錄3. 說明書內(nèi)容1）課題的設(shè)計要求、目的、意義2）系統(tǒng)總體方案選擇與說明3）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖與工作原理4）各單元硬件設(shè)計說明及計算方法5）軟件設(shè)計與說明（包括流程圖）6）調(diào)試結(jié)果與必要的調(diào)試說明7）使用說明8）程序清單9）總結(jié)10）參考文獻附錄附錄A 系統(tǒng)原理圖附錄B 程序清單評分表溫度檢測設(shè)計【摘 要】隨著科技的不斷進步，在工業(yè)生產(chǎn)中溫度是常用的被控參數(shù)，而采用單片機來對這些被控參數(shù)進行控制已成為當今的主流。本文介紹了數(shù)字溫度測量及自動控制系統(tǒng)的設(shè)計。本文采用單片

4、機來實現(xiàn)對溫度的控制。它的主要組成部分有：AT89C51單片機、溫度傳感器、顯示電路、溫度控制電路。它可以實時的顯示和設(shè)定溫度，實現(xiàn)對溫度的自動控制。通過測試表明，本設(shè)計對溫度的控制有方便、簡單的特點，從而大幅提高了被控溫度的技術(shù)指標。目錄摘要 1第1章、設(shè)計目的 3第2章、設(shè)計思路 42.1 系統(tǒng)框架圖 42.2 工作原理 4第3章、主元件介紹 63.1 AT89C51 63.2 ADC0808 83.3 LED顯示器 9第4章、系統(tǒng)的主程序設(shè)計 114.1系統(tǒng)總流程圖 .114.2系統(tǒng)仿真12總結(jié) 13附錄 14參考文獻 19 第1章 設(shè)計目的溫度控制廣泛應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活中，人們使用

5、溫度計來采集溫度，通過人工操作加熱、通風(fēng)和降溫設(shè)備來控制溫度，這樣不但控制精度低、實時性差，而且操作人員的勞動強度大。即使有些用戶采用半導(dǎo)體二極管作溫度傳感器，但由于其互換性差，效果也不理想。在某些行業(yè)中對溫度的要求較高，由于工作環(huán)境溫度不合理而引發(fā)的事故時有發(fā)生。對工業(yè)生產(chǎn)可靠進行造成影響，甚至操作人員的安全。為了避免這些缺點，需要在某些特定的環(huán)境里安裝數(shù)字溫度測量及控制設(shè)備。本設(shè)計由于采用了新型單片機對溫度進行控制，以其測量精度高，操作簡單。可運行性強，價格低廉等優(yōu)點，特別適用于生活，醫(yī)療，工業(yè)生產(chǎn)等方面的溫度測量及控制。 本設(shè)計是一個數(shù)字溫度測量及控制系統(tǒng)，能測柜內(nèi)的溫度，并能在超限的情

6、況下進行控制、調(diào)整，并報警。保證環(huán)境保持在限定的溫度中第2章 設(shè)計思路2.1 系統(tǒng)框架圖利用可調(diào)電阻調(diào)節(jié)電壓值（0-5V）作為模擬溫度的輸入量，當溫度低于30度時，發(fā)出長嘀聲報警和光報警，當溫度高于60度時，啟動直流電機散熱。測量溫度范圍在0-99度。通過兩位LED數(shù)碼管顯示其轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，同時啟動報警系統(tǒng)，如圖2-1所示：AT89C51LED顯示A/D復(fù)位電路晶振電路等溫度檢測電壓輸入報警系統(tǒng)圖2-1系統(tǒng)框架圖2.2 工作原理(1)、1路模擬電壓輸入，電壓范圍0-5V；(2)、通過兩位LED數(shù)碼管顯示其轉(zhuǎn)換的數(shù)字量（00FFH）(3)、當其轉(zhuǎn)換的數(shù)字量為(00-4DH),則通過發(fā)光二極管閃爍

7、報警，當其轉(zhuǎn)換數(shù)字量為(9A-FFH)時，啟動直流電機散熱。工作原理圖如下圖所示：LED顯示器7SEG-MPX4-CAAT89C51ADC0808電位計模 擬 信 號電壓輸入圖2-2 工作原理圖第3章 主要元器件介紹3.1 AT89C51 AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-51 ? 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組

8、合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。AT89C51有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，2個16位可編程定時計數(shù)器2個全雙工串行通信口，片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。其芯片引腳圖如下：圖3-1 AT89C51引腳圖單片機管腳說明 （1）VCC：供電電壓。 （2）GND：接地。 （3）P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門

9、流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 （4）P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 （5）P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被

10、寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 （6）P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由

11、于上拉的緣故。（7）P3口也可作為AT89S51的一些特殊功能口，如下表3-1所示： 表1-1 P3口第二功能 P3口引腳 第二功能 P3.0 RXD（串行口輸入） P3.1 TXD（串行口輸出） P3.2 INT0（外部中斷0輸入） P3.3 INT1（外部中斷1輸入） P3.4 T0（定時器0外部脈沖輸入） P3.5 T1（定時器1外部脈沖輸入） P3.6 WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖輸出） P3.7 RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀脈沖輸出） P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。（8）XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 XTAL

12、1XTAL2 一般是用外接晶振。3.2 ADC0808ADC0808是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行A/D轉(zhuǎn)換。ADC0808是ADC0809的簡化版本，功能基本相同。一般在硬件仿真時采用ADC0808進行A/D轉(zhuǎn)換，實際使用時采用ADC0809進行A/D轉(zhuǎn)換。內(nèi)部結(jié)構(gòu): ADC0808 是 CMOS 單片型逐次逼近式 AD 轉(zhuǎn)換器，它有 8 路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8 位開關(guān)樹型 A/D 轉(zhuǎn)換器。引腳功能（外部特性） ADC0808 芯片有 28 條引腳，采

13、用雙列直插式封裝，如下圖所示。圖3-2 ADC0808 引腳圖各引腳功能如下： 15 和 2628（IN0IN7）：8 路模擬量輸入端。 8、14、15 和 1721：8 位數(shù)字量輸出端。 22（ALE）：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。 6（START）： AD 轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少 100ns 寬）使其啟動（脈沖上升沿使 0809 復(fù)位，下降沿啟動A/D 轉(zhuǎn)換）。 7（EOC）： AD 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當 AD 轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 9（OE）：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當 AD轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打

14、開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 10（CLK）：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于 640KHZ。 12（VREF（）和 16（VREF（-）：參考電壓輸入端 11（Vcc）：主電源輸入端。 13（GND）：地。 2325（ADDA、ADDB、ADDC）：3 位地址輸入線，用于選通 8 路模擬輸入中的一路 3.3. LED 顯示器 采用傳統(tǒng)的七段數(shù)碼 LED 顯示器。LED 雖然價格便宜，但在現(xiàn)代的許多儀表、各種電子產(chǎn)品中逐漸被 LCD 所取代。 采用 LCD 液晶屏進行顯示。LCD 液晶顯示器是一種低壓、微功耗的顯示器件，只要 23 伏就可以工作，工作電流僅為幾微安，是任何顯示器無法比擬的，同時

15、可以顯示大量信息，除數(shù)字外，還可以顯示文字、曲線，比傳統(tǒng)的數(shù)碼 LED 顯示器顯示的界面有了質(zhì)的提高。在儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。優(yōu)點為： 1 顯示質(zhì)量高，由于液晶顯示器的每一個點收到信號后就一直保持那種色彩和亮度恒定發(fā)光，因此液晶顯示器的畫質(zhì)高而且不會閃爍。 2 數(shù)字式接口，液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機的接口簡單操作也很方便。 3 功率消耗小，相比而言液晶顯示器的主要功耗在內(nèi)部電極和驅(qū)動 IC 上，因而耗電量比其他器件要小很多。雖然 LCD 顯示器的價格比數(shù)碼管要貴，但它的顯示效果好，是當今顯示器的主流，所以采用 LCD 作為顯示器第4章 系統(tǒng)的主程序設(shè)計4.1系統(tǒng)總流程圖

16、主程序是系統(tǒng)的監(jiān)控程序，在程序運行的過程中必須先經(jīng)過初始化，流程圖如圖4-1所示。系統(tǒng)在初始化完成后就進入溫度測量程序，時實的測量溫度并通過顯示電路在LCD上顯示。程序中以中斷的方式來重新設(shè)定溫度的上下限。根據(jù)硬件設(shè)定完成對溫度的控制。系統(tǒng)軟件設(shè)計的總流程圖如圖4-1所示。開始系統(tǒng)初始化Int=0？溫度上下設(shè)定溫度測量顯示系統(tǒng)溫度測量YN4-1系統(tǒng)總體設(shè)計流程圖4.2系統(tǒng)仿真本設(shè)計在 Proteus 的 ISIS 7.5sp2 或者更高版本的軟件環(huán)境下打開電路仿真圖，如下面圖 6.1。接下來將設(shè)計好的程序在keilC51 Vision3 開發(fā)集成環(huán)境上編譯成機器語言，生成.hex 文件，進入

17、Proteus 的 ISIS，將keilc下編程生成的.hex文件導(dǎo)入到 AT89C51 中可在 Proteus 中單擊全速仿真運行按鈕 ，LED 顯示屏上顯示出當前溫度傳感器的溫度值。4-2 系統(tǒng)仿真圖設(shè)計總結(jié)經(jīng)過兩個星期的學(xué)習(xí)，我們從圖書館和網(wǎng)絡(luò)上查找資料，熟悉題目，設(shè)計幾套方案并進行比較分析，編程整理設(shè)計。雖然時間緊迫，但是我們?nèi)匀话磿r的完成了這次的課程設(shè)計，因此對我來說學(xué)到的不僅是那些知識，更多的是團隊的合作?，F(xiàn)在想來，學(xué)校安排的課程設(shè)計有著他更深層的意義，他不僅僅讓我們綜合那些理論知識來運用到設(shè)計和創(chuàng)新，還讓我們知道啦一個團隊凝聚在一起時所發(fā)揮出的巨大潛能。 在這次的課程設(shè)計中不僅檢

18、驗了我所學(xué)習(xí)的知識，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設(shè)計過程中，與同學(xué)分工設(shè)計，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)督。學(xué)會了合作，學(xué)會了運籌帷幄，學(xué)會了寬容，學(xué)會了理解，也學(xué)會了做人與處世。提高了計算能力，繪圖能力，熟悉了規(guī)范和標準，同時各科相關(guān)的課程都有了全面的復(fù)習(xí)，獨立思考的能力也有了提高。 在此感謝我們的李老師.，老師嚴謹細致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；老師循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪；這次溫度檢測設(shè)計的每個實驗細節(jié)和每個數(shù)據(jù)，都離不開老師您的細心指導(dǎo)。而您開朗的個性和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很順利的完成了這次課程設(shè)計

19、。 附錄.源程設(shè)計LED_0EQU 30HLED_1 EQU 31HLED_2 EQU 32HADCEQU35HTCNTAEQU36HTCNTBEQU37HH_TEMPEQU38H;溫度上限L_TEMPEQU39H;溫度下限FLAGBIT00HH_ALMBITP3.0L_ALMBITP3.1SOUNDBITP3.7CLOCKBITP2.4ST BIT P2.5EOC BIT P2.6OE BIT P2.7ORG 00HSJMPSTARTORG0BHLJMPINT_T0ORG1BHLJMPINT_T1START:MOVLED_0,#00HMOVLED_1,#00HMOVLED_2,#00HMOV

20、DPTR,#TABLEMOVH_TEMP,#153MOVL_TEMP,#77MOVTMOD,#12HMOVTH0,#245MOVTL0,#0MOVTH1,#(65536-1000)/256MOVTL1,#(65536-1000)MOD 256MOVIE,#8aHCLRCSETBTR0;為ADC0808提供時鐘WAIT:SETBH_ALMSETBL_ALMCLR STSETB STCLR ST;啟動轉(zhuǎn)換 JNB EOC,$SETB OE MOV ADC,P1;讀取AD轉(zhuǎn)換結(jié)果CLR OEMOVA,ADCSUBBA,#77 ;判斷是否低于下限JCLALMMOVA,H_TEMPMOVR0,ADCSU

21、BBA,R0;判斷是否高于上限JCHALMCLRTR1LJMPPROCLALM:;低溫報警CLRL_ALMSETBTR1CLRFLAGLJMPPROCHALM: ;高溫報警CLRH_ALMSETBTR1SETBFLAGLJMPPROCPROC:MOV A,ADC ;數(shù)值轉(zhuǎn)換MOV B,#100DIV ABMOV LED_2,AMOV A,BMOV B,#10DIV ABMOV LED_1,AMOV LED_0,BLCALLDISPSJMP WAITINT_T0:CPLCLOCK ;提供ADC0808時鐘RETIINT_T1:MOVTH1,#(65536-1000)/256MOVTL1,#(65

22、536-1000)MOD 256CPLSOUNDINCTCNTAMOVA,TCNTAJBFLAG,I1 ;判斷是高溫警報還是低溫警報CJNEA,#30,RETUNE;低溫警報聲SJMPI2I1:CJNEA,#20,RETUNE;高溫警報聲I2:MOVTCNTA,#0INCTCNTBMOVA,TCNTBCJNEA,#25,RETUNEMOVTCNTA,#0MOVTCNTB,#0LCALLDELAY2RETUNE:RETIDISP:MOVA,LED_0;數(shù)碼顯示子程序MOVCA,A+DPTRCLRP2.3MOVP0,ALCALLDELAYSETBP2.3MOVA,LED_1MOVCA,A+DPTRCLRP2.2MOVP0,ALCALLDELAYSETBP2.2MOVA,LED_2MOVCA,A+DPTRCLRP2.1MOVP0,ALCALLDELAYSETBP2.1RETDELAY:MOVR6,#10D1:MOVR7,#250DJNZR7,$DJNZR6,D1RETDELAY2:MOVR5,#20D2:MOVR6,#20D3:MOVR7,#250DJNZR7,$DJNZR6,D3D