基于AT89C52的PT100溫度采集

1、設(shè)計(jì)題目基于AT89C52勺PT100溫度采集學(xué)生學(xué)號(hào)：學(xué)生姓名：專(zhuān)業(yè)班級(jí)：指導(dǎo)教師：職稱(chēng)：起止日期：2016.03.72016.03.27吉林化工學(xué)院JilinInstituteofChemicalTechnology信息與控制工程學(xué)院硬件課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、設(shè)計(jì)題目：基于AT89C52的PT100溫度采集二、設(shè)計(jì)目的1 .掌握可編程邏輯器件AT89C52勺基本原理及利用開(kāi)發(fā)工具Keil4進(jìn)行可編程邏輯器件設(shè)計(jì)的方法；（宋體，小四號(hào)字）2 .掌握AT89C52S時(shí)器，串口中斷及LCD160髭示屏顯示驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)的方法；3,熟練掌握使用AltiumDesigner15對(duì)可編程邏輯器

2、件AT89C52勺原理圖和PCBK圖的設(shè)計(jì)方法；4,掌握利用Modbusffi訊協(xié)議進(jìn)行可編程邏輯器件AT89C52S行硬件下載和調(diào)試的方法。三、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)PT100溫度在采集、LCD16021示屏進(jìn)行顯示和上位機(jī)組態(tài)王軟件的顯示。下載芯片：AT89C52MAX4851 .具有時(shí)、分、秒顯示，24小時(shí)循環(huán)計(jì)時(shí)功能；2 .具有時(shí)間校準(zhǔn)（調(diào)時(shí)或?qū)r(shí)）功能；四、設(shè)計(jì)時(shí)間及進(jìn)度安排設(shè)計(jì)時(shí)間共兩周（2005.11.72005.11.21）,具體安排如下表：周安排設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)時(shí)間第一周學(xué)習(xí)可編程邏輯器件AT89C52FF發(fā)工具AltiumDesigner15的使用，并繪畫(huà)出PT100溫度采集

3、系統(tǒng)的原理圖和PCBR圖。理解原理圖上邊各個(gè)器件的功能和使用方法。2005.11.72005.11.14第二周學(xué)習(xí)可編程邏輯器件的原理圖層次化設(shè)計(jì)方法，硬件下載實(shí)現(xiàn)基本數(shù)字時(shí)鐘功能。實(shí)現(xiàn)發(fā)揮與創(chuàng)新要求的部分內(nèi)容，完成并提交硬件設(shè)計(jì)作品及硬件課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，課程設(shè)計(jì)答辯。2005.11.72005.11.14五、指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及學(xué)生成績(jī)指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：基于AT89C52的PT100溫度采集成績(jī)指導(dǎo)教師（簽字）：-II-信息與控制工程學(xué)院硬件課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)目錄課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)I第一章緒論1第二章PT100與AT89C523一、溫度傳感器發(fā)展31 .傳感器的概述32 .傳感器的分類(lèi)3二、PT100的簡(jiǎn)介4

4、三、AT89C52單片機(jī)51. AT89C52I片機(jī)簡(jiǎn)介52. AT89C52勺工作原理：6第三章系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)81 .設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介81溫度檢測(cè)與處理82模數(shù)轉(zhuǎn)換83溫度顯示82 .硬件設(shè)計(jì)81 .單片機(jī)電路82 .信號(hào)調(diào)理電路93 .電路原理圖104 .PCB板圖103 、軟件設(shè)計(jì)111 .程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的選用112 .軟件程序的設(shè)計(jì)113 .系統(tǒng)調(diào)試12第四章實(shí)習(xí)總結(jié)144 考文獻(xiàn)15-III-信息與控制工程學(xué)院硬件課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第一章緒論智能儀表建立在微電子技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，超大規(guī)模集成電路的嵌入，將CPU存儲(chǔ)器、A/D轉(zhuǎn)換、輸入/輸出等功能集成在一塊芯片上，甚至將PID控制組件也置入其中。加之

5、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的應(yīng)用，智能儀表與控制系統(tǒng)之間的數(shù)字通訊將替代以往的模擬傳遞，大大提高了精度和可靠性，避免了模擬信號(hào)在傳輸過(guò)程中的衰減，長(zhǎng)期難以解決的干擾問(wèn)題得到解決。由于數(shù)字通訊，節(jié)省了大量電纜、安裝材料和安裝費(fèi)用。智能儀表及其技術(shù)的發(fā)展歷程歷經(jīng)以模擬技術(shù)為特征的電動(dòng)單元組合儀表、以數(shù)?；旌霞夹g(shù)為特征的DDZ-繇列儀表的開(kāi)發(fā)后，1983年，美國(guó)霍尼韋爾公司向制造工業(yè)率先推出了新一代智能型壓力變送器，這標(biāo)志著模擬儀表向數(shù)字化智能儀表的轉(zhuǎn)變。當(dāng)時(shí)的這種智能變送器已具有高精度、遠(yuǎn)距離校驗(yàn)和靈活組態(tài)的特點(diǎn)，并告知用戶(hù)：盡管初期購(gòu)置費(fèi)用較高，但會(huì)被較低的運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用所補(bǔ)償。緊隨其后的十年里，國(guó)外其他公司的智

6、能壓力變送器也陸續(xù)在一些生產(chǎn)線(xiàn)上被采用，它們包括：RosemountFoxboro、YOKOGAWAiemensE&HBailey、Fuji和ABB。但由于缺少高速的智能通訊標(biāo)準(zhǔn)、用戶(hù)對(duì)于高精度監(jiān)控要求并不突出、培訓(xùn)等服務(wù)機(jī)制相對(duì)薄弱，當(dāng)時(shí)的智能應(yīng)用并不樂(lè)觀，只占到了約20%的市場(chǎng)。隨著微電子、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)的飛速發(fā)展以及綜合自動(dòng)化程度的不斷提高，目前廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的智能儀表，其技術(shù)也同樣在過(guò)去的二十多年里得到了迅猛的發(fā)展。目前國(guó)外智能儀表占據(jù)了國(guó)際應(yīng)用市場(chǎng)的絕大比重，如何結(jié)合目前智能儀表的工業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)并快速跟蹤國(guó)際智能前沿技術(shù)應(yīng)用于我國(guó)智能儀表的開(kāi)發(fā)研究成為振興民族

7、智能儀器儀表的一大突出問(wèn)題。智能儀表在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用得益于其突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，諸如其高穩(wěn)定性、高可靠性、高精度、易維護(hù)性。以智能變送器為例，智能儀表具備如下優(yōu)點(diǎn)：(1)精度高智能變送器具有較高的精度。利用內(nèi)裝的微處理器，能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量出靜壓、溫度變化對(duì)檢測(cè)元件的影響，通過(guò)數(shù)據(jù)處理，對(duì)非線(xiàn)性進(jìn)行校正，對(duì)滯后及復(fù)現(xiàn)性進(jìn)行補(bǔ)償，使得輸出信號(hào)更精確。一般情況，精度為最大量程的土0.1%,數(shù)字信號(hào)可達(dá)±0.075%(2)功能強(qiáng)智能變送器具有多種復(fù)雜的運(yùn)算功能，依賴(lài)內(nèi)部微處理器和存儲(chǔ)器，可以執(zhí)行開(kāi)方、溫度壓力補(bǔ)償及各種復(fù)雜的運(yùn)算。(3)測(cè)量范圍寬普通變送器的量程比最大為10:1，而智

8、能變送器可達(dá)40:1或100:1，遷移量可達(dá)1900%口-200%減少變送器的規(guī)格，增強(qiáng)通用性和互換性，給用戶(hù)帶來(lái)諸多方便。(4)通信功能強(qiáng)智能變送器均可實(shí)現(xiàn)手操器進(jìn)行操作，既可在現(xiàn)場(chǎng)將手操器插到變送器的相應(yīng)插孔，也可以在控制室將手操器連接到變送器的信號(hào)線(xiàn)上，進(jìn)行零點(diǎn)及量程的調(diào)校及變更。有的變送器具有模擬量和數(shù)字量?jī)煞N輸出方式(如HARTfr議)，為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通訊奠定了基礎(chǔ)。(5)完善的自診斷功能通過(guò)通信器可以查出變送器自診斷的故障結(jié)果信息?；贏T89C52的PT100溫度采集對(duì)于智能儀表技術(shù)及其應(yīng)用未來(lái)發(fā)展方向的建議(1)智能儀表的智能化程度有待進(jìn)一步提高智能儀表的智能化程度表征著其應(yīng)用

9、的廣度和深度，目前的智能儀表還只是處于一個(gè)較低水平的初級(jí)智能化階段，但某些特殊工藝及應(yīng)用場(chǎng)合則對(duì)儀表的智能化提出了較高的要求，而當(dāng)前的智能化理論，如：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、小波理論、混沌理論等已經(jīng)具備潛在的應(yīng)用基礎(chǔ)，這就意味著我們有必要也有能力結(jié)合具體的應(yīng)用需要下大氣力開(kāi)發(fā)高級(jí)智能化的儀表技術(shù)。(2)智能儀表的穩(wěn)定性、可靠性有待長(zhǎng)期和持續(xù)的關(guān)注儀表運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性是用戶(hù)首要關(guān)心的問(wèn)題，智能儀表也不例外，隨著智能儀表技術(shù)的不斷拓展、新型的智能儀表也將陸續(xù)投放市場(chǎng)，這需要我們始終把握一個(gè)原則：每一項(xiàng)智能新技術(shù)的應(yīng)用有待實(shí)踐的檢驗(yàn)，是否用戶(hù)有信心和勇氣敢于做“第一個(gè)吃螃蟹的人”。這就需要安全性、可

10、靠性技術(shù)的并行開(kāi)發(fā)。(3)智能儀表的潛在功能應(yīng)用有待最大化目前工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用尚未將智能儀表的功能發(fā)揮最大化，而更多的只是應(yīng)用了其總體功能的半數(shù)左右，而這一應(yīng)用現(xiàn)狀的主要原因是，控制系統(tǒng)的總體架構(gòu)忽略了諸如現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，這需要儀表廠商與用戶(hù)建立良好的合作伙伴關(guān)系，加強(qiáng)長(zhǎng)期合作，以短期投資促長(zhǎng)期效益，通過(guò)建立“智能儀表+現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)”的控制系統(tǒng)架構(gòu)，確立優(yōu)化的投資觀念，達(dá)成和諧共贏的目標(biāo)。(4)繼續(xù)加大國(guó)內(nèi)智能儀表的開(kāi)發(fā)投入智能儀表技術(shù)及應(yīng)用還需要經(jīng)歷一個(gè)較為漫長(zhǎng)的成熟發(fā)展期，而對(duì)于國(guó)內(nèi)智能儀表技術(shù)及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)已經(jīng)面臨著更大的挑戰(zhàn)，這種局面召喚著國(guó)內(nèi)儀表行業(yè)共同探討智能儀表的發(fā)展問(wèn)題，應(yīng)

11、對(duì)激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)，擔(dān)負(fù)儀表產(chǎn)業(yè)的歷史使命，在日益優(yōu)厚的國(guó)家及政府扶持政策下，堅(jiān)持產(chǎn)、學(xué)、研的密切結(jié)合，繼續(xù)加大國(guó)內(nèi)智能儀表的開(kāi)發(fā)投入。信息與控制工程學(xué)院硬件課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第二章PT10叫AT89C52溫度傳感器發(fā)展1 .傳感器的概述科學(xué)技術(shù)離不開(kāi)測(cè)量。測(cè)量的目的就是要獲得被測(cè)對(duì)象的有關(guān)物理或化學(xué)性質(zhì)的信息，以便根據(jù)這些信息對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行評(píng)價(jià)或控制，完成這一功能的器件就我們稱(chēng)之為傳感器。傳感器是信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和生等領(lǐng)域，尤其是溫度傳感器，使用范圍廣，數(shù)量多，居各種傳感器之首。溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下3個(gè)階段；(1)傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器(含敏感元

12、件)；主要是能夠進(jìn)行非電量和電量之間轉(zhuǎn)換。(2)模擬集成溫度傳感器/控制器；(3)智能溫度傳感器。目前，國(guó)際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、由集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。2 .傳感器的分類(lèi)傳感器分類(lèi)方法很多，常用的有2種:一種是按被測(cè)的參數(shù)分，另一種是按變換原理來(lái)分。通常按被測(cè)的參數(shù)來(lái)分類(lèi)，可分為熱工參數(shù)：溫度、比熱、壓力、流量、液位等；機(jī)械量參數(shù)：位移、力、加速度、重量等；物性參數(shù)：比重、濃度、算監(jiān)度等；狀態(tài)量參數(shù)：顏色、裂紋、磨損等。溫度傳感器屬于熱工參數(shù)。溫度傳感器按傳感器于被測(cè)介質(zhì)的接觸方式可分為2大類(lèi):一類(lèi)是接觸式溫度傳感器，一類(lèi)是非接觸式溫度傳感器，接觸式溫度傳感器的測(cè)溫

13、元件與被測(cè)對(duì)象要有良好的熱接觸，通過(guò)熱傳導(dǎo)及對(duì)流原理達(dá)到熱平衡，這時(shí)的示值即為被測(cè)對(duì)象的溫度。這種測(cè)溫方法精度比較高，并在一定程度上還可測(cè)量物體內(nèi)部的溫度分布，但對(duì)于運(yùn)動(dòng)的、熱容量比較小的、或?qū)Ω袦卦懈g作用的對(duì)象，這種方法將會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。非接觸測(cè)溫的測(cè)溫元件與被測(cè)對(duì)象互不接觸。目前最常用的是輻射熱交換原理。此種測(cè)溫方法的主要特點(diǎn)是可測(cè)量運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的小目標(biāo)及熱容量小或變化迅速的對(duì)象，也可測(cè)溫度場(chǎng)的溫度分布，但受環(huán)境的影響比較大。3 .傳感器的原理及發(fā)展3.1 傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器一熱電偶傳感器熱電偶傳感器是工業(yè)測(cè)量中應(yīng)用最廣泛的一種溫度傳感器，它與被測(cè)對(duì)象直接接觸，不受中間介質(zhì)的影響，

14、具有較高的精確度；測(cè)量范圍廣，可從-50C-1600c進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，特殊的熱電偶如金鐵-鍥銘，最低可測(cè)到-269C,鴇-集最高可達(dá)2800C。熱電偶傳感器主要按照熱電效應(yīng)來(lái)工作。將兩種不同的導(dǎo)體A和B連接起來(lái)，組成一個(gè)閉合回路，即構(gòu)成感溫元件，如圖1所示。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個(gè)接點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí)，兩者之間便基于AT89C52的PT100溫度采集產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，因而在回路中形成一定大小的電流，這種現(xiàn)象即稱(chēng)為熱電效應(yīng)，也叫溫差電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)進(jìn)行工作的。熱電偶的一端是將A、B兩種導(dǎo)體焊接在一起，稱(chēng)為工作端，置于溫度為t的被測(cè)介質(zhì)中。另一端稱(chēng)為參比端或自由端，放于溫度為t0的恒定溫度下。

15、當(dāng)工作端的被測(cè)介質(zhì)溫度發(fā)生變化時(shí)，熱電勢(shì)隨之發(fā)生變化，將熱電勢(shì)送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，即可得到溫度值。熱電偶兩端的熱電勢(shì)差可以用下式表示：Et=E(t)-E(t0)(2-1)式中:Et一熱電偶的熱電勢(shì)E(t)一溫度為t時(shí)的熱電勢(shì)E(t0)一溫度為t0時(shí)的熱電勢(shì)當(dāng)參比端的溫度t0恒定時(shí)，熱電勢(shì)只于工作端的溫度有關(guān)，即Et=*t)。當(dāng)組成熱電偶的熱電極的材料均勻時(shí)，其熱電勢(shì)的大小與熱電極本身的長(zhǎng)度和直徑無(wú)關(guān)，只與熱電極的成分及兩端的溫度有關(guān)。3.2 集成(IC)溫度傳感器(1)模擬集成溫度傳感器集成傳感器是采用硅半導(dǎo)體集成工藝而制成的，因此亦稱(chēng)硅傳感器或單片集成溫度傳感器。模擬集成溫度傳感器是在20世

16、紀(jì)80年代問(wèn)世的，它是將溫度傳感器集成在一個(gè)芯片上、可完成溫度測(cè)量及模擬信號(hào)輸出功能的專(zhuān)用ICo模擬集成溫度傳感器的主要特點(diǎn)是功能單一(僅測(cè)量溫度)、測(cè)溫誤差小、價(jià)格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等，適合遠(yuǎn)距離測(cè)溫、控測(cè)，不需要進(jìn)行非線(xiàn)性校準(zhǔn)，外圍電路簡(jiǎn)單。(2)智能溫度傳感器傳感器(亦稱(chēng)數(shù)字溫度傳感器)是在20世紀(jì)90年代中期問(wèn)世的。它是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測(cè)試技術(shù)(ATE)的結(jié)晶。目前，國(guó)際上已開(kāi)發(fā)出多種智能溫度傳感器系列產(chǎn)品。智能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、信號(hào)處理器、存儲(chǔ)器(或寄存器)和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器(CPU隨機(jī)存取存

17、儲(chǔ)器(RAM和只讀存儲(chǔ)器(ROM)智能溫度傳感器的特點(diǎn)是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種彳控制器(MCU)并且它是在硬件的基礎(chǔ)上通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)試功能的，其智能化和諧也取決于軟件的開(kāi)發(fā)水平。二、PT100的簡(jiǎn)介鋁電阻的特點(diǎn)是精度高，穩(wěn)定性好，性能可靠。珀在氧化性氣氛中，甚至在高溫下的物理、化學(xué)性質(zhì)都非常穩(wěn)定。因此鋁被公認(rèn)為是目前制造熱電阻的最好材料。珀電阻主要作為標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度計(jì)使用，也常被用在工業(yè)測(cè)量中。鋁電阻的阻值溫度之間的關(guān)系，在0850c范圍內(nèi)可用下式表示，Rt=R0(1+At+Bt2)(2-2)在-2000c范圍內(nèi)則用下式表示，Rt=R01+At+Bt2+C(t-100)3(

18、2-3)式中Rt-溫度為tC時(shí)的鋁電阻的阻值；信息與控制工程學(xué)院硬件課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)R0-溫度為0c時(shí)的鋁電阻的阻值；A、B、C為常數(shù)，A=3.96847X10-3/C；B=-5.847X10-7/C；C=-4.22X10-12/C；對(duì)滿(mǎn)足上述關(guān)系的熱電阻，其溫度系數(shù)約為3.9X10-3/Co根據(jù)國(guó)家從1988年開(kāi)始采用的IEC標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)用標(biāo)準(zhǔn)鋁電阻R0有100Q和50Q兩種，并將電阻值Rt與溫度t的對(duì)應(yīng)關(guān)系列成表格，成為鋁電阻分度表，分度號(hào)分別為Pt100和Pt50。PT100是鋁熱電阻，它的阻值跟溫度的變化成正比。PT100的阻值與溫度變化關(guān)系為：當(dāng)PT100溫度為0c時(shí)它的阻值為100歐姆

19、，在100c時(shí)它的阻值約為138.5歐姆。它的工業(yè)原理：當(dāng)PT100在0攝氏度的時(shí)候他的阻值為100歐姆，它的阻值會(huì)隨著溫度上升而成勻速增長(zhǎng)的。設(shè)計(jì)中我們就是利用PT100的這一特性來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度與輸出值之間的轉(zhuǎn)化的。PT100的溫度表：表2-1PT100的溫度表溫度化-50-40_-30-20TO0_1020304。阻值/S0.3184.2738.2292.1696.09100103,9107.79111,67115.54溫度化5060708090100110120130140阻直119.4123.24127,08130.9134.71138.51142.29146.07149.83153.58

20、溫度/T150160170180190200阻值/Q157.33161.05164.77168.48172.S6175.86PT100的溫度曲線(xiàn):T/'C*m/500/400/3M/200，/1DO/可100200300-1叫jf-2O01卜圖2-1PT100的溫度曲線(xiàn)三、AT89C52單片機(jī)1. AT89C5彈片機(jī)簡(jiǎn)介基于AT89C52的PT100溫度采集AT89C5統(tǒng)一個(gè)低電壓，高性能CMOS8單片機(jī)，片內(nèi)含8kbytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM,器彳采用ATME公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51旨令

21、系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，AT89C52I片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。AT89C5繪了有AT89C51f有白定時(shí)/計(jì)數(shù)器0和定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外，還增加了一個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器2。2. AT89C52勺工作原理：AT89C5劾8位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52相同，其主要用于會(huì)聚調(diào)整時(shí)的功能控制。功能包括對(duì)會(huì)聚主IC內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAMt外部接口等功能部件的初始化，會(huì)聚調(diào)整控制，會(huì)聚測(cè)試圖控制，紅外遙控信號(hào)IR的接收解碼及與主板CPU!信等。主要管腳有：XTAL1（19腳）和XTAL2（18腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接1

22、2MHz晶振。RST/Vpd（9腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC（40腳）和VSS（20腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負(fù)端。P0P3為可編程通用I/O腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計(jì)中，P0端口（3239腳）被定義為N1功能控制端口，分別與N1的相應(yīng)功能管腳相連接，13腳定義為IR輸入端，10腳和11腳定義為I2C總線(xiàn)控制端口，分別連接N1的SDAS18腳）和SCLS（19腳）端口，12腳、27腳及28腳定義為握手信號(hào)功能端口，連接主板CPU勺相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測(cè)及會(huì)聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的控制功能。P0口:P0口是一組8位漏極開(kāi)路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)

23、總線(xiàn)復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門(mén)電路，對(duì)端口P0寫(xiě)“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。在訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組線(xiàn)分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線(xiàn)復(fù)用，在訪(fǎng)問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時(shí)，P0接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。P1口:P1是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（IIL）o與AT89

24、C51不同之處是，P1.0和P1.1還可分別作為定時(shí)/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和輸入（P1.1/T2EX,Flash編程和程序校驗(yàn)期間，P1接收低8位地址。表2-2P1.0和P1.1的第二功能引腳號(hào)功能特性P1.0T2,時(shí)鐘輸出P1.1T2EX（定時(shí)/計(jì)數(shù)器2）信息與控制工程學(xué)院硬件課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)P2口：P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)端口P2寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（IIL）o在訪(fǎng)問(wèn)外部

25、程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVDPT脂令）時(shí)，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪(fǎng)問(wèn)8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行MOVX神令）時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。Flash編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。對(duì)P3口寫(xiě)入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。P3口除了作為一般的I/O口線(xiàn)外，更重要的用途是它的第二功能P3口還接收一些用于Flash閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。

26、RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RSHI腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG:當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（SFR區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOV/口MOVC令才能將ALE激活。止匕外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外

27、部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無(wú)效。PSEN:程序儲(chǔ)存允許（PSEN輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSENT效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次PSEN1號(hào)。EA/VPP:外部訪(fǎng)問(wèn)允許。欲使CPU僅訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H-FFFFH,EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp,當(dāng)然這必須是該器件是使用12V

28、編程電壓Vp出XTAL1:振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端基于AT89C52的PT100溫度采集第三章系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)一.設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介該熱電阻溫度檢測(cè)系統(tǒng)由三部分組成：溫度檢測(cè)與處理，模數(shù)轉(zhuǎn)換，溫度顯示1溫度檢測(cè)與處理電阻式溫度計(jì)是利用物質(zhì)在溫度變化時(shí)本身電阻也隨著發(fā)生變化的特性來(lái)測(cè)量溫度的。當(dāng)被測(cè)介質(zhì)中有溫度階梯存在時(shí)，所測(cè)得溫度是感溫元件所在范圍介質(zhì)中的平均溫度。盡管導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料的電阻值對(duì)溫度的變化都有一定的依賴(lài)關(guān)系，但適用于制作溫度檢測(cè)元件的并不多。由電阻溫度傳感器檢測(cè)的信號(hào)不穩(wěn)定，進(jìn)入測(cè)量電路的除了傳感器輸出的測(cè)量信號(hào)外，往往還有各種噪聲。而傳

29、感器的輸出信號(hào)一般又很微弱，為了將測(cè)量信號(hào)從含有噪聲的信號(hào)中分離出來(lái)我采用了放大器進(jìn)行信號(hào)放大及低通濾波，將噪聲去除。2模數(shù)轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換器的作用就是把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，以便于單片機(jī)進(jìn)行處理。電阻溫度計(jì)將測(cè)量溫度以電信號(hào)的形式傳遞給ADC08O9逐次比較型），將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可接收的數(shù)字信號(hào)。3溫度顯示這部分模塊由液晶屏直接與單片機(jī)相連二.硬件設(shè)計(jì)1 .單片機(jī)電路本設(shè)計(jì)的單片機(jī)電路由AT89C54片機(jī)最小系統(tǒng)、電源部分、液晶屏顯示部分、按鍵部分、ADC及串行通信接口部分組成。1.1 .單片機(jī)最小系統(tǒng)PI.0(T2>FLUF2E(AI)lPU.OlADL|iPOJPL2PIJ(AD

30、JjiFD.JPl.4PI4EAD4Mfl巴赤3口的PIOPl.7F3.31INFI)P3-2dNT0jCPU儲(chǔ)WPSpuni)TOJAl卻F14vppiAlifPl.5(A14SP2,6(A51P2,7>XTALIXTAI-2vccRSTIKK口火工0rrx則f3jPj.TlKD)ALtPHCXi1"PSiY1圖3-1單片機(jī)最小系統(tǒng)信息與控制工程學(xué)院硬件課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1.2 .液晶屏顯示電路I'n.O步曰=53asaaBssSi-圖3-2液晶屏顯示電路1.3 .ADC專(zhuān)換電路VRj-J-圖3-3ADC轉(zhuǎn)換電路1.4 .串行通信接口部分圖3-4串行通信接口電路2 .信號(hào)

31、調(diào)理電路圖3-5信號(hào)調(diào)理電路基于AT89C52的PT100溫度采集3.電路原理圖圖3-6電路原理圖4.PCB板圖圖3-7PCB板圖-10-信息與控制工程學(xué)院硬件課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)三、軟件設(shè)計(jì)1 .程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的選用本設(shè)計(jì)采用C51高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)，因?yàn)槠涮峁┝藥?kù)函數(shù)包含許多標(biāo)準(zhǔn)子程序，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，關(guān)鍵字及控制轉(zhuǎn)移方式更接近人的思維方式，且本身并不依賴(lài)于機(jī)器硬件系統(tǒng)，移植方便。2 .軟件程序的設(shè)計(jì)2.1 .總體程序流程程序主要由主程序和子程序兩部分構(gòu)成。主程序主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的初始化，A/D轉(zhuǎn)換，顯示數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的初始化包括寄存器的初始化（控制寄存器、堆棧、中斷寄存器等），通信的初始化（用口的初始

32、化，ADC0809勺初始化，通信緩沖區(qū)的初始化），LED顯示的初始化，輸出端口的初始化，采集、累計(jì)數(shù)據(jù)的初始化。顯示數(shù)據(jù)包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換（主要實(shí)現(xiàn)將各類(lèi)參數(shù)、測(cè)量數(shù)據(jù)、計(jì)算累計(jì)值等轉(zhuǎn)換成LED顯示所需的數(shù)據(jù)類(lèi)型）和顯示屏的刷新子程序主要由溫度信號(hào)采集程序組成。主程序流程圖如圖3-8所示。圖3-82.2 .溫度信號(hào)采集處理單片機(jī)通過(guò)寫(xiě)信號(hào)使STARTUP,啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換，AD轉(zhuǎn)換結(jié)束后，ADC0809S過(guò)INT0向CPUS：出轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，引起CPU斷，可在中斷程序中讀取AD專(zhuān)換的結(jié)果。分別對(duì)8路模擬信號(hào)輪流采集一次，轉(zhuǎn)換結(jié)果依次存放在片外數(shù)據(jù)RAW。AD轉(zhuǎn)換子程序流程圖3-9所示。-11-基于AT8

33、9C52的PT100溫度采集由ADC00809進(jìn)行標(biāo)度變換后，信號(hào)送給單片機(jī)顯示，顯示部分由液晶屏、單片機(jī)及其最小系統(tǒng)構(gòu)成顯示程序流程圖如圖所示。3 .系統(tǒng)調(diào)試整個(gè)溫度檢測(cè)系統(tǒng)由測(cè)控電路、放大電路，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路以及顯示部分構(gòu)成，其中顯示部分用的是單片機(jī)學(xué)習(xí)板，所以電路的設(shè)計(jì)主要是測(cè)控、信號(hào)放大、數(shù)模轉(zhuǎn)換的部分。3.1 .測(cè)控電路-12-信息與控制工程學(xué)院硬件課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)為了消除線(xiàn)電阻，采用的是三線(xiàn)制接法的橋式電路。根據(jù)橋式電路原理，電路中的電阻應(yīng)采用熱電阻傳感器在0c時(shí)的阻值，為100Q。為了能達(dá)到測(cè)試的目的，所以在橋式電路中應(yīng)該接入傳感器的位置，放入一個(gè)100Q的可調(diào)電阻，并使之與兩個(gè)10

34、0。的色環(huán)電阻串聯(lián)。這樣，可調(diào)的阻值范圍可以從50Q至M50Q,這個(gè)范圍大于傳感器在0c到100c的阻值，進(jìn)而達(dá)到在調(diào)試過(guò)程中模擬傳感器變化的目的。3.2 .放大電路由橋式電路的兩個(gè)橋臂分別接入AD623儀用放大器的兩個(gè)輸入引腳2和3,1腳和8腳接入可調(diào)電阻，為了調(diào)節(jié)放大倍數(shù)。7腳與VCC相連，4腳接GND,引腳5接入?yún)⒖茧妷?。接法是用一個(gè)可調(diào)電阻，電阻的中間管腳與引腳5相連，電阻的兩端分別接VCC和GND。為了保護(hù)芯片，所以進(jìn)入芯片的電流應(yīng)該越小越好，換言之，可調(diào)電阻的阻值越大越好。我們使用的是一個(gè)10K可調(diào)電阻，使用的參考電壓為3V,接入的阻值為2.5KQ,那么電流的大小是2mA,不會(huì)燒壞

35、芯片。3.3.ADS道23、24、25腳接地，給低電平信號(hào)。信號(hào)由IN0輸入。經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換，信號(hào)從D0D7送入單片機(jī)P1.0P1.73.4 .調(diào)試把測(cè)控電路和放大電路連接起來(lái)組合調(diào)試。把測(cè)控電路的可調(diào)電阻調(diào)整為100Q,那么兩橋臂的阻值相等，輸出的電壓都是2.5V陰差為0,那么AD623的輸出也為0。調(diào)節(jié)測(cè)控部分的可調(diào)電阻、AD623的兩個(gè)可調(diào)電阻，儀用放大器的輸出都會(huì)呈線(xiàn)性變化，如果出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象，那么說(shuō)明電路是正確的。在實(shí)際的焊接過(guò)程中，并沒(méi)有這么順利。橋式電路的輸出電壓是正確的，可是電路連入放大部分的時(shí)候，不管怎樣調(diào)節(jié)電阻，輸出都是呈飽和狀態(tài)，不管接入?yún)⒖茧妷号c否。這個(gè)問(wèn)題到最后也沒(méi)查出原因，只好把這兩部分電路重新焊接了一遍。焊接后的電路，現(xiàn)象正確。、把AD623的輸出電壓接到ADC0809,并接入顯示電路，設(shè)計(jì)一個(gè)顯示程序，把AD623輸出的電壓顯示到數(shù)碼管上。顯示的結(jié)果是正確的，但如果調(diào)節(jié)焊接電路的可調(diào)電阻，數(shù)碼管的顯示不會(huì)更新，檢查電路后，發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)管腳焊接斷開(kāi)了，把斷開(kāi)部分用焊錫接上以后，電路的調(diào)試通過(guò)，換上鉆熱電阻。-13-基于AT89C52的PT100溫度采集第四章實(shí)習(xí)總結(jié)本