高溫報(bào)警說(shuō)明書(shū)課件

1、 微機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)交通與汽車(chē)工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課 程 名 稱(chēng): 微機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 課 程 代 碼: 8234570 題 目: 高溫報(bào)警燈 開(kāi) 始 時(shí) 間: 年 7 月 1 日完 成 時(shí) 間: 年 7 月 5 日課程設(shè)計(jì)成績(jī)： 學(xué)習(xí)態(tài)度及平時(shí)成績(jī)（30）技術(shù)水平與實(shí)際能力（20）創(chuàng)新（5）說(shuō)明書(shū)（計(jì)算書(shū)、圖紙、分析報(bào)告）撰寫(xiě)質(zhì)量（45）總 分（100）指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日目 錄摘要 21 引言 31.1 問(wèn)題提出 31.2 任務(wù)與分析 32 方案設(shè)計(jì) 42.1 方案論證 42.2 最終設(shè)計(jì)方案總體設(shè)計(jì)框圖 43 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 53.1 80C51單片機(jī) 53.2 人機(jī)交互

2、設(shè)備 73.3 AD采樣電路 84 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 94.1 設(shè)計(jì)思路、過(guò)程 94.2 主程序流程圖 104.3 濾波子程序框圖 104.4 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子程序框圖 104.5 延時(shí)子程序框圖 105 系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程 115.1原理圖的繪制和檢查 115.2 Keil程序調(diào)試 125.3 Proteus仿真軟件介紹 135.4 Proteus仿真圖建立 135.5 Proteus仿真調(diào)試結(jié)果 14結(jié)論22致謝 23參考文獻(xiàn) 24附錄A 程序源代碼25摘 要 單片機(jī)因其體積小、功能強(qiáng)、價(jià)格低廉而得到廣泛應(yīng)用。高溫報(bào)警登在現(xiàn)代生活中有廣泛的應(yīng)用，為各種環(huán)境提供溫度報(bào)警來(lái)提醒人們做一些事情。本文介紹用51單

3、片機(jī)設(shè)計(jì)制作的高溫警報(bào)系統(tǒng)，由51單片機(jī)、AD0804芯片、LED和一些常用元器件組成，用滑動(dòng)變阻器的滑頭端輸出電壓來(lái)模擬溫度傳感器的電壓，經(jīng)過(guò)AD采樣，根據(jù)熱敏電阻阻值隨溫度變化而變化，確定幾個(gè)臨界溫度所對(duì)應(yīng)的阻值，然后改變滑動(dòng)變阻器為相應(yīng)阻值，測(cè)出相應(yīng)的AD采集數(shù)，從而確定了幾個(gè)臨界點(diǎn)，隨機(jī)改變滑動(dòng)變阻器阻值，即相當(dāng)于溫度變化，采集的數(shù)和幾個(gè)臨界點(diǎn)比較，確定其范圍，從而通過(guò)單片機(jī)點(diǎn)亮相應(yīng)的LED警報(bào)燈來(lái)實(shí)現(xiàn)高溫報(bào)警。關(guān)鍵詞： 溫度傳感器；LED燈；51單片機(jī)；proteus仿真 1 引 言 1.1 問(wèn)題的提出 高溫報(bào)警器設(shè)計(jì)目的：在日常生活中和工業(yè)生產(chǎn)中，我們?cè)谠S多方面都要對(duì)溫度進(jìn)行 嚴(yán)格

4、的控制，需要對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如果溫度不在我們要求的范圍內(nèi)的時(shí)候，這時(shí)需要一個(gè)能夠自動(dòng)報(bào)警的儀器，讓我們避免或者減少損失。由以上情況，我們決定設(shè)計(jì)一個(gè)高溫報(bào)警器，不但能解決這個(gè)問(wèn)題，我們還能通過(guò)這次設(shè)計(jì)及制作加深對(duì)溫度傳感器等元器件的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，讓我們?cè)谠骷?yīng)用及實(shí)物設(shè)計(jì)制作方面的能力得到提升。1.2 任務(wù)與分析 本文是應(yīng)用51單片機(jī)原理和微機(jī)控制與接口技術(shù)設(shè)計(jì)高溫報(bào)警系統(tǒng)控制器的硬件電路，并采用c語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。通過(guò)控制外部AD0804芯片來(lái)檢測(cè)滑動(dòng)變阻器模擬輸出的溫度變化，溫度超過(guò)某一范圍，相應(yīng)報(bào)警燈亮。本系統(tǒng)的難點(diǎn)在于AD芯片的應(yīng)用以及如何將采集的信號(hào)與報(bào)警燈聯(lián)系起來(lái)。2 方案設(shè)計(jì) 2

5、.1方案論證 方案一 系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)作為主控芯片，AD8032芯片作為電壓檢測(cè)的AD轉(zhuǎn)換模塊。從而控制LED燈的亮、滅。方案二與方案一相比，方案二采用ADC0804轉(zhuǎn)換。進(jìn)行方案比較，方案二采用ADC0804，ADC0804是屬于連續(xù)漸進(jìn)式的A/D轉(zhuǎn)換器，這類(lèi)型的A/D轉(zhuǎn)換器除了轉(zhuǎn)換速度快（幾十至幾百u(mài)s）、分辨率高外，還有價(jià)錢(qián)便宜的優(yōu)點(diǎn)，普遍被應(yīng)用于微電腦的接口設(shè)計(jì)上 2.2 最終設(shè)計(jì)方案總體設(shè)計(jì)框圖滑動(dòng)變阻器（溫度）AD0804主控芯片AT89C51LED圖2-1 系統(tǒng)總體框圖 在設(shè)計(jì)里面，利用單片機(jī)設(shè)計(jì)電路，以滑動(dòng)變阻器模擬溫度變化，用AD芯片進(jìn)行采樣，通過(guò)計(jì)算，最后通過(guò)L

6、ED來(lái)顯示，由于使用軟硬件結(jié)合的方式代替了數(shù)字電路的復(fù)雜性，所以電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)試也相對(duì)方便，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 80C51單片機(jī)3.1.1 80C51單片機(jī)介紹80C51是INTEL公司MCS-51系列單片機(jī)中最基本的產(chǎn)品，它采用INTEL公司可靠的CHMOS工藝技術(shù)制造的高性能8位單片機(jī)，屬于標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51的HCMOS產(chǎn)品。它結(jié)合了HMOS的高速和高密度技術(shù)及CHMOS的低功耗特征，它繼承和擴(kuò)展了MCS-48單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)。 80C51內(nèi)置中央處理單元、128字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM、32個(gè)雙向輸入/輸出(I/O)口、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器和5個(gè)兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，

7、一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩電路。 此外，80C51還可工作于低功耗模式，可通過(guò)兩種軟件選擇空閑和掉電模式。在空閑模式下凍結(jié)CPU而RAM定時(shí)器、串行口和中斷系統(tǒng)維持其功能。掉電模式下，保存RAM數(shù)據(jù)，時(shí)鐘振蕩停止，同時(shí)停止芯片內(nèi)其它功能。80C51有PDIP(40pin)和PLCC(44pin)兩種封裝形式。其引腳圖如圖3-1所示：P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST/VPD9RXD P3.010TXD P3.111INT0 P3.212INT1 P3.313T0 P3.414T1 P3.515WR P3.616RD P3.717XTA

8、L218XTAL119VSS20P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039VCC4080C51 圖3-1 80C51單片機(jī)引腳圖80C51系列單片機(jī)都是以8031為核心發(fā)展起來(lái)的，具有和51系列單片機(jī)及基本結(jié)構(gòu)和軟件特征，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-2所示：振蕩器及定時(shí)電路80C51CPU4K字節(jié)ROM128字節(jié)RAM2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器64K總線擴(kuò)展控制可編程I/O可編程串行口 圖3-2 80C51單片

9、機(jī)框圖80C51單片機(jī)的引腳功能：1、主電源引腳Vss和Vcc。 Vss接地。 Vcc正常操作時(shí)為+5伏電源。2、外接晶振引腳XTAL1和XTAL2。 XTAL1內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸入端，是外接晶體的一個(gè)引腳。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳接地。 XTAL2內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸出端。是外接晶體的另一端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳接外部振蕩源。3、控制或與其它電源復(fù)用引腳RST/VPD，ALE/，和/Vpp。 RST/VPD 當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平（由低到高跳變），將使單片機(jī)復(fù)位在Vcc掉電期間，此引腳可接上備用電源，由VPD向內(nèi)部提供備用電源，以保持內(nèi)部RA

10、M中的數(shù)據(jù)。 ALE/ 正常操作時(shí)為ALE功能（允許地址鎖存）提供把地址的低字節(jié)鎖存到外部鎖存器，ALE 引腳以不變的頻率（振蕩器頻率的）周期性地發(fā)出正脈沖信號(hào)。因此，它可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)目的。但要注意，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖，ALE 端可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）八個(gè)LSTTL電路。 對(duì)于EPROM型單片機(jī)，在EPROM編程期間，此引腳接收編程脈沖（功能）。 外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端，在從外部程序存儲(chǔ)取指令（或數(shù)據(jù)）期間，在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)兩次有效。同樣可以驅(qū)動(dòng)八LSTTL輸入。 /Vpp /Vpp為內(nèi)部程序存儲(chǔ)器和外部程序存儲(chǔ)器選擇端。當(dāng)/Vpp為高

11、電平時(shí)，訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，當(dāng)/Vpp 為低電平時(shí)，則訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于EPROM型單片機(jī)，在EPROM編程期間，此引腳上加21伏EPROM編程電源（Vpp）。4、輸入/輸出引腳P0.0 - P0.7，P1.0 - P1.7，P2.0 - P2.7，P3.0 - P3.7。 P0口（P0.0 - P0.7）是一個(gè)8位漏極開(kāi)路型雙向I/O口，在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它是分時(shí)傳送的低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)總線，P0口能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)八個(gè)LSTTL負(fù)載。 P1口（P1.0 - P1.7）是一個(gè)帶有內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。能驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)四個(gè)LSTTL負(fù)載。 P2口（P2.0 - P

12、2.7）是一個(gè)帶有內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口，在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它輸出高8位地址。P2口可以驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)四個(gè)LSTTL負(fù)載。 P3口（P3.0 - P3.7）是一個(gè)帶有內(nèi)部提升電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。能驅(qū)動(dòng)四個(gè)LSTTL負(fù)載。且具有第二功能。3.1.2 選用80C51單片機(jī)原因在課程設(shè)計(jì)里蓄電池電壓信號(hào)在模數(shù)轉(zhuǎn)換后，只需要通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以及軟件濾波，顯示電路采用分時(shí)復(fù)用P0口，在設(shè)計(jì)里面使用的引腳較少，占用的資源也比較少。而且該芯片是以8031為核心，性能價(jià)格比高，應(yīng)用成熟，且對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為熟悉，芯片功能夠用而且適用，從而選用80C51單片機(jī)作為主控芯片。3.

13、2 人機(jī)交互設(shè)備為了便于人們辨別高溫的級(jí)別，分別用3種不同顏色的LED燈來(lái)提醒人們高溫的程度，3.3 AD采樣電路圖3-4 AD電路系統(tǒng)采用ADC0804AD轉(zhuǎn)換芯片采樣滑動(dòng)變阻器上的電壓，其他外部電路采用芯片資料上的典型應(yīng)用電路。4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)思路、過(guò)程系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，程序首先對(duì)AD進(jìn)行初始化，滑動(dòng)變阻器滑片的不同位置將對(duì)應(yīng)不同的電壓值，AD采集到的數(shù)值也不相同。通過(guò)調(diào)用轉(zhuǎn)換程序?qū)ζ溥M(jìn)行標(biāo)度變換，通過(guò)采集不同的數(shù)，讓不同的LED燈亮或者滅。4.2程序流程圖開(kāi)始AD模塊初始化讀取AD采樣數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化同時(shí)確定其范圍采集數(shù)據(jù)在范圍一1否？在范圍2否？顯示紅色LE

14、DNY黃色LED燈亮在范圍3否？橙色LED燈亮3個(gè)燈都不亮NNYY圖4-1 主程序框圖4.2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子程序開(kāi)始(Temp=ff)/將轉(zhuǎn)換值與臨界點(diǎn)比較結(jié)束圖4-2 按鍵檢測(cè)子程序框圖4.3延時(shí)子程序框圖 圖4-3 延時(shí)子程序框圖說(shuō)明：該程序主要是實(shí)現(xiàn)軟件可變延時(shí)的功能，該延時(shí)子程序主要實(shí)現(xiàn)1ms延時(shí) (程序由雙重循環(huán)嵌套實(shí)現(xiàn)，外循環(huán)執(zhí)行減1操作1次，內(nèi)循環(huán)執(zhí)行加1操作100次。調(diào)用延時(shí)函數(shù)的實(shí)參值不同，其延時(shí)的時(shí)間不同，延時(shí)時(shí)間=實(shí)參*1ms。5 系統(tǒng)仿真與調(diào)試 通過(guò)上面的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)已經(jīng)基本完成。對(duì)Keil進(jìn)行相應(yīng)的檢查和調(diào)試，并用Proteus對(duì)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真用以驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性及可行

15、性。5.1 原理圖的繪制和檢查打開(kāi)proteus，繪制系統(tǒng)的原理圖。原理圖包括能輸出+5V電源電路、AD電路、時(shí)鐘電路、報(bào)警電路（指示）以及復(fù)位電路。繪制完成的原理圖如圖5-1圖5-1 系統(tǒng)原理圖5.2 Keil程序調(diào)試程序調(diào)試結(jié)果如圖5-2：Creating hex file from “11”表明 .hex文件創(chuàng)建成功。“11”- 0 Error(s),0 Warning(s)表明文件編譯結(jié)果沒(méi)有錯(cuò)誤沒(méi)有警告。圖5-2 程序編譯結(jié)果5.3 Proteus仿真軟件介紹系統(tǒng)采用Proteus軟件來(lái)進(jìn)行程序的仿真。Proteus是英國(guó)Labcenter electronics公司出版的EDA工具

16、軟件。它不僅具有其他EDA工具軟件的仿真功能。還能仿真單片機(jī)及其外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及其外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。5.4 仿真圖建立系統(tǒng)采用Proteus軟件進(jìn)行仿真，利用軟件自帶的仿真模塊建立系統(tǒng)的仿真圖。圖5.1為蓄電池電壓檢測(cè)系統(tǒng)的最小系統(tǒng)圖。圖5.1主控芯片仿真系統(tǒng)采用滑動(dòng)變阻器作溫度輸入，通過(guò)改變滑片的位置將輸出不同的電壓。圖5.2 系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)采用LED作為顯示器件，其具體的仿真連接圖如下。圖5.3 系統(tǒng)的顯示器件圖當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)完后得到輸入電壓小于我所設(shè)定的電壓值時(shí)，正

17、常3個(gè)燈都不亮。當(dāng)高于某范圍，相應(yīng)的燈亮。5.5 Proteus仿真調(diào)試結(jié)果圖5.4，圖5.5分別表示在不同的電壓輸入值中。對(duì)應(yīng)的顯示情況。當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器改變AD輸入值，相應(yīng)的LED燈亮或滅。 圖5-4 Proteus仿真圖（1）、綠燈亮當(dāng)逐漸調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使其電壓值變大，此時(shí)黃色LED燈亮。 圖5-5 Proteus仿真圖（2）黃色LED燈亮繼續(xù)增大電阻，紅色LED燈亮圖5-5 Proteus仿真圖（2）紅色LED燈亮結(jié) 論此次設(shè)計(jì)過(guò)程中，我查閱了一些相關(guān)資料，使得我更深入的了解51系列單片機(jī)芯片的應(yīng)用以及相關(guān)軟件、硬件的使用方法。在這段時(shí)間里，我不僅完成設(shè)計(jì)所要求的內(nèi)容，也掌握了一些AT

18、89C52芯片的具體功能。此外，設(shè)計(jì)中所涉及到的元器件還有：電容、電阻、排阻、LED、AD0804等，我通過(guò)查閱相關(guān)元器件的作用及工作原理。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們不僅能將書(shū)本上學(xué)到的關(guān)于單片機(jī)相關(guān)的知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，而且還培養(yǎng)了查找相關(guān)資料和自學(xué)能力。這將對(duì)我們今后的實(shí)踐提供很大的幫助。設(shè)計(jì)中還讓我意識(shí)到：理論和實(shí)踐相結(jié)合的重要性。雖然電路看上去比較簡(jiǎn)單，但實(shí)際行動(dòng)起來(lái)將會(huì)遇到許多困難。因此，設(shè)計(jì)過(guò)程中要保持一種持之以恒、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度，這樣才會(huì)在設(shè)計(jì)過(guò)程中及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題。致 謝這一次微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)課題的制做，在彭憶強(qiáng)老師的指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助下，我完成了本次課程設(shè)計(jì)。彭憶強(qiáng)老師是一

19、位擁有豐富專(zhuān)業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度，精益求精作風(fēng)的老師，老師嚴(yán)于律己、樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力對(duì)我產(chǎn)生了極深遠(yuǎn)的影響。在本次課程設(shè)計(jì)里面，彭老師讓我深刻認(rèn)識(shí)了專(zhuān)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)的重要性，也讓我明白了許多為人處世的大道理。本課程設(shè)計(jì)從選題到完成，都是在彭老師的指導(dǎo)下完成。另外，本次設(shè)計(jì)的完成同樣離不開(kāi)各位同學(xué)給我的幫助。在此，謹(jǐn)向彭憶強(qiáng)老師和幫助過(guò)我的老師和同學(xué)們，表示我崇高的敬意和衷心的謝意！參考文獻(xiàn)1張毅剛. 新編MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)M. 哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.20042倪志蓮,張怡典. 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)M.北京:北京理工大學(xué)出版社.20073張靖武.單片機(jī)系統(tǒng)的protues設(shè)計(jì)與

20、仿真M.北京：電子工業(yè)出版社.20074Anolog Device Corp,ADC0809 Databok,2005.附錄A 程序源代碼#include <reg51.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charchar temp;sbit msg1=P20;sbit msg2=P21;sbit msg3=P22;sbit adrd=P37;sbit adwr=P36;sbit ad_INTR=P32;uchar ff;void display(void);void delay(uchar k);void init(void);voi