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1、单片机原理及接口技术课程设计报告设计题目 班 级 姓 名 学 号 指导教师 单片机课程设计任务书单片机课程设计任务书题目：基于单片机的温度数据采集系统设计题目：基于单片机的温度数据采集系统设计 一设计要求一设计要求 1被测量温度范围：0500，温度分辨率为 0.5。 2被测温度点：4 个，每 2 秒测量一次。 3显示器要求：通道号 1 位，温度 4 位（精度到小数点后一位） 。 显示方式为定点显示和轮流显示。 4键盘要求： （1）定点显示设定；（2）轮流显示设定；（3）其他功能键。 二设计内容二设计内容 1单片机及电源管理模块设计。单片机可选用 AT89S51 及其兼容系列，电源管理模块要实现
2、高精密稳压输出，为单片 机及 A/D 转换器供电。 2传感器及放大器设计。传感器可以选用镍铬镍硅热电偶（分度号 K） ，放大器要实现热电偶输出的 mV 级信 号到 A/D 输入 V 级信号放大。 3多路转换开关及 A/D 转换器设计。多路开关可以选用 CD4052，A/D 可选用 MC14433 等。 4显示器设计。可以选用 LED 显示或 LCD 显示。 5键盘电路设计。实现定点显示按键；轮流显示按键；其他功能键。 6系统软件设计。系统初始化模块，键盘扫描模块，显示模块，数据采集模块，标度变换模块等。 三设计报告要求三设计报告要求 设计报告应按以下格式书写： （1）封面； （2）设计任务书；
3、 （3）目录； （4）正文； （5）参考文献。 其中正文应包含以下内容： （1）系统总体功能及技术指标描述； （2）各模块电路原理描述； （3）系统各部分电路图及总体电路图（用 PROTEL 绘制） ； （4）软件流程图及软件清单； （5）设计总结及体会。 四、参考资料四、参考资料 1、李全利，单片机原理及接口技术，高等教育出版社，2004 2、于永，51 单片机常用模块与综合系统设计实例精讲，电子工业出版社，2007引言引言随着现代信息技术的飞速发展，温度测量控制系统在工业、农业及人们的日常生活中扮 演着一个越来越重要的角色，它对人们的生活具有很大的影响，所以温度采集控制系统的设 计与研究有
4、十分重要的意义。本次设计的目的在于学习基于 51 单片机的多路温度采集控制系统设计的基本流程。本 设计采用单片机作为数据处理与控制单元，为了进行数据处理，单片机控制数字温度传感器， 通过 MC14433 模数转换对所测的温度进行数字量变化。单片机数据处理之后，将当前温度 信息发送到 LCD 进行显示。本系统可以实现多路温度信号采集与显示，可以使用按键来设置 切换定点显示功能与轮流显示功能，通过进行温度数据的运算处理，发出控制信号达到控制 蜂鸣器和继电器的目的。我所采用的控制芯片为 AT89c51，此芯片功能较为强大，能够满足设计要求。通过对电路 的设计，对芯片的外围扩展，采用微机进行温度检测，
5、数字显示，信息存储及实时控制。 目录： 一、系统总体功能及技术指标的描述-4二、各模块电路原理描述 -42.1 单片机及 AT89C51 引脚说明-42.2、电源模块设计- -72.3、传感器模块设计-72.4、放大器-92.5、多路转换 -92.6、A/D 转换器-112.7、显示器设计-132.8、键盘电路设-142.9、电路总体设计图-15三、软件流程-16四、 程序清单-17五、设计总结及体会-23六、参考资料-23一、系统总体功能及技术指标的描述1，基于单片机的温度数据采集系统，实现实时的温度的数据采集与显示，采用 1602 液晶显 示温度读数和所选通道号，以实现对数据的实时控制。
6、2，技术指标要求： 1被测量温度范围：0500，温度分辨率为 0.5。 2被测温度点：4 个，每 2 秒测量一次。 3显示器要求：通道号 1 位，温度 4 位（精度到小数点后一位） 。 显示方式为定点显示和轮流显示。 4键盘要求： （1）定点显示设定；（2）轮流显示设定；（3）其他功能键。二、各模块电路原理描述2.1 单片机及电源模块设计单片机及电源模块设计如图所示为 AT89C51 芯片的引脚图。兼容标准 MCS-51 指令系统的 AT89C51 单片机是一个低功耗、高性能 CHMOS 的单片机，片内含 4KB 在线可编程 Flash 存储器的单片机。它与通用 80C51 系列单片机的指令系
7、统和引脚兼容。AT89C51 单片机片内的 Flash 可允许在线重新编程，也可用通用非易失性存储编程器编程；片内数据存储器内含 128 字节的 RAM；有 40 个引脚，32 个外部双向输入/输出（I/O）端口;具有两个 16 位可编程定时器；中断系统是具有 6 个中断源、5 个中断矢量、2 级中断优先级的中断结构；震荡器频率 0 到 33MHZ，因此我们在此选用 12MHZ 的晶振是比较合理的；具有片内看门狗定时器；具有断电标志 POF 等等。AT89S51 具有 PDIP、TQFP 和 PLCC 三种封装形式8。2.2、AT89C51 引脚说明引脚说明P0 口：8 位、开漏级、双向 I/
8、O 口。P0 口可作为通用 I/O 口，但须外接上拉电阻；作为输出口，每各引脚可吸收 8 各 TTL 的灌电流。作为输入时，首先应将引脚置 1。P0 也可用做访问外部程序存储器和数据存储器时的低 8 位地址/数据总线的复用线。在该模式下，P0口含有内部上拉电阻。在 FLASH 编程时，P0 口接收代码字节数据；在编程效验时，P0 口输出代码字节数据(需要外接上拉电阻)。P1 口：8 位、双向 I/0 口，内部含有上拉电阻。P1 口可作普通 I/O 口。输出缓冲器可驱动四个 TTL 负载；用作输入时，先将引脚置 1，由片内上拉电阻将其抬到高电平。P1 口的引脚可由外部负载拉到低电平，通过上拉电阻
9、提供电流。在 FLASH 并行编程和校验时，P1口可输入低字节地址。在串行编程和效验时，P1.5/MO-SI，P1.6/MISO 和 P1.7/SCK 分别是串行数据输入、输出和移位脉冲引脚。 P2 口：具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。P2 口用做输出口时，可驱动 4 各 TTL 负载；用做输入口时，先将引脚置 1，由内部上拉电阻将其提高到高电平。若负载为低电平，则通过内部上拉电阻向外部输出电流。CPU 访问外部 16 位地址的存储器时，P2 口提供高 8位地址。当 CPU 用 8 位地址寻址外部存储时，P2 口为 P2 特殊功能寄存器的内容。在 FLASH并行编程和校验时，P2
10、口可输入高字节地址和某些控制信号。P3 口：具有内部上拉电阻的 8 位双向口。P3 口用做输出口时，输出缓冲器可吸收 4 各TTL 的灌电流；用做输入口时，首先将引脚置 1，由内部上拉电阻抬位高电平。若外部的负载是低电平，则通过内部上拉电阻向输出电流。在与 FLASH 并行编程和校验时，P3 口可输入某些控制信号。P3 口除了通用 I/O 口功能外，还有替代功能，如表 5.3-1 所示。表 5.3-1 P3 口的替代功能引脚符号说明P3.0RXD串行口输入P3.1TXD串行口输出P3.2/INT0外部中断 0P3.3/INT1外部中断 1P3.4T0T0 定时器的外部的计数输入P3.5T1T1
11、 定时器的外部的计数输入P3.6/WR外部数据存储器的写选通P3.7/RD外部数据存储器的读选通RST：复位端。当振荡器工作时，此引脚上出现两个机器周期的高电平将系统复位。ALE/ ：当访问外部存储器时，ALE（允许地址锁存）是一个用于锁存地址的低 8 位字节的书粗脉冲。在 Flash 编程期间，此引脚也可用于输入编程脉冲（） 。在正常操作情况下，ALE 以振荡器频率的 1/6 的固定速率发出脉冲，它是用作对外输出的时钟，需要注意的是，每当访问外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。如果希望禁止 ALE 操作，可通过将特殊功能寄存器中位地址为 8EH 那位置的“0”来实现。该位置的“1”后
12、。ALE 仅在MOVE 或 MOVC 指令期间激活，否则 ALE 引脚将被略微拉高。若微控制器在外部执行方式，ALE 禁止位无效。：外部程序存储器读选取通信号。当 AT89S51 在读取外部程序时， 每个机器周期 将 PSEN 激活两次。在此期间内，每当访问外部数据存储器时，将跳过两个信号。/Vpp：访问外部程序存储器允许端。为了能够从外部程序存储器的 0000H 至 FFFFH 单元中取指令，必须接地，然而要注意的是，若对加密位 1 进行编程，则在复位时，的状态在内部被锁存。执行内部程序应接 VCC。不当选择 12V 编程电源时，在 Flash 编程期间，这个引脚可接 12V 编程电压。XT
13、AL1：振荡器反向放大器输入端和内部时钟发生器的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器输出端。单片机最小系统设计原理图：电源模块设计：电源模块设计：在影响单片机系统可靠性的诸多因素中，电源干扰可谓首屈一指，据统计，计算机应用系统 的运行故障有 90以上是由电源噪声引起的。为了提高系统供电可靠性，交流供电应采用 交流稳压器，防止电源的过压和欠压，直流电源抗干扰措施有采用高质量集成稳压电路单独 供电，采用直流开关电源，采用 DC-DC 变换器。本次设计决定采用 MAXim 公司的高电压 低功耗线性变换器 MAX 1616 作为电压变换，采用该器件将输入的 24V 电压变换为 5V 电压， 给外围 5V 的器件供电。MAX1616 具有如下特点： 1.428V 电压输入范围。 2.最大 80uA 的静态工作电流。 3.3V/5V 电压可选输出。 4.30mA 输出电流。 本电路采用该器件将输入的 24V 电压变成 5V 电压，给外围 5V 的器件供电，其中二极管 D1 是保护二极管，防止输入电压接反可能带来的对电路的影响和破坏。电源管理模块电路图如下：传感器模块设计数据的采集应用热电偶作为温度传感器，热电偶是一种感温元件 , 它把温度信号转换成 热电动势信号 , 通过电气仪表转换成被测介质的温度。热电偶测温的基本
