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1、湖南工程学院课 程 设 计课程名称 单片机原理与应用 课题名称 温度检测设计 专 业 电气工程及其自动化 班 级 电气工程0607 学 号 姓 名 指导教师_ 2009年 6 月 8日湖南工程学院课 程 设 计 任 务 书课程名称 单片机原理与应用 课 题 温度检测设计 专业班级 电气工程0607 学生姓名 学 号 指导老师 审 批 任务书下达日期 2009年 6 月 8 日任务完成日期 2009年 6月 19 日设计内容与设计要求设计内容：本课题以单片机为核心，实现设计温度的检测。用可调电阻调节电压值（0-5V）作为模拟温度的输入量，当温度低于30度时，发出长嘀声报警和光报警，当温度高于60
2、度时，启动直流电机散热。测量温度范围在0-99度。1、1路模拟电压输入，电压范围0-5V；2、通过两位LED数码管显示其转换的数字量（00FFH） 3、当其转换的数字量为(00-4DH),则通过发光二极管闪烁报警，当其转换数字量为(9A-FFH)时，启动直流电机散热。设计要求：1）确定系统设计方案； 2）进行系统的硬件设计；3）完成必要的参数计算与元器件选择；4）完成应用程序设计；5）进行单元电路及应用程序的调试；6）写出使用说明书。主 要 设 计 条 件1、MCS-51单片机实验操作台1台；2、PC机及单片机调试软件；3、单片机应用系统板1套；4、制作工具1套；5、系统设计所需的元器件。 说
3、 明 书 格 式1. 课程设计任务书2. 目录3. 说明书内容1）课题的设计要求、目的、意义2）系统总体方案选择与说明3）系统结构框图与工作原理4）各单元硬件设计说明及计算方法5）软件设计与说明（包括流程图）6）调试结果与必要的调试说明7）使用说明8）程序清单9）总结10）参考文献附录附录A 系统原理图附录B 程序清单评分表进 度 安 排设计时间为两周第一周星期一、上午：布置课题任务，讲课及课题介绍 下午：借阅有关资料，总体方案讨论星期二、确定总体设计方案星期三、硬件模块方案设计星期四、软件模块方案设计星期五、各硬件模块设计第二周星期一、各硬件模块设计星期二、各软件模块设计星期三、各软件模块设
4、计星期四、写说明书星期五、上午：写说明书，整理资料下午：交设计资料，答辩参 考 文 献 1张迎新.单片微型计算机原理、应用及接口技术.国防工业出版社2房小翠.单片机实用系统设计技术. 国防工业出版社3何立民.单片机应用系统设计.北航出版社4王迎旭.单片机原理及及应用.机械工业出版社.2004年7月目 录一、设计任务与要求(1)二、80C51单片计算机的组成原理（2） 1. 组成框图及内部总体结构 （2）2. 单片机各口及其负载能力、接口要求 （3）3. MCS51单片机的引脚功能（5）三、硬件电路设计(6) 1. 温度检测和变送器 (6)2. 显示器接口电路 (7)3. 温度检测系统总电路 (
5、7)四、软件的设计 (8)1. 软件总体流程图 (8)2. 主程序与各部分程序 (9)3. 程序调试（9）五、总结(10)参考文献 (11)16一、 设计任务与要求自动控制系统在各个领域尤其是工业领域中有着及其广泛的应用，温度控制是控制系统中最为常见的控制类型之一。随着单片机技术的飞速发展，通过单片机对被控对象进行控制日益成为今后自动控制领域的一个重要发展方向，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用MCS-51单片
6、机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。1.设计题目：热敏电阻式温度检测。要求实现热敏电阻式温度的采集处理和显示。2.功能和指标：将热敏电阻两端电压经A/D转换变换成数字量，然后通过软件方法测出温度值，再进行现实处理。要求显示范围为0-99度，当温度低于30度时，发出长嘀声报警和光报警，当温度高于60度时，启动直流电机散热。3.设计目的：掌握80C51单片机应用系统的软、硬件设计方法。4.设计要求：（1）设计80C51单片机控制系统的硬件
7、电路原理图； （2）完成各主要部分的程序框图； （3）用汇编语言编写各部分的程序。二、80C51单片计算机的组成原理1、组成框图及内部总体结构图2-1为80C51单片机功能结构框图 80C51 芯片内部集成了 CPU、RAM、ROM、定时/计数器和I/O口等各功能部件，并由内部总线把这些不见连接在一起。80C51单片机内部包含以下一些功能部件：(1) 一个8位CPU；(2) 一个片内振荡器和时钟电路；(3) 4KB ROM（80C51有4KB掩膜ROM，87C51有4KB EPROM，80C31片内有无ROM）；(4) 128B内RAM；(5) 可寻址64KB的外ROM和外RAM控制电路；(6
8、) 两个16位定时/计数器；(7) 21个特许功能寄存器；(8) 4个8位并行I/O口，共32条可编程I/O端线；(9) 一个可编程全双工串行口；(10) 5个中断源，可设置成2个优先级。外时钟源 外部事件计数振荡器及时序 OSC8051CPU程序存储器4KB ROM数据存储器256B2个16位定时器/计数器64K总线扩展控制器可编程I/O可编程全双工串行口 中断 控制 并 行 口 串行通信 图2-1 80C51单片机功能结构框图2、单片机各口及其负载能力、接口要求80C51共有4个8位并行I/O端口,共32个引脚 (1)P0口8位双向I/O口。 在不并行扩展外存储器(包括并行扩展I/O口)时
9、, P0口可用作双向I/O口。 在并行扩展外存储器(包括并行扩展I/O口)时, P0口可用于分时传送低8位地址(地址总线)和8位数据信号(数据总线)。位结构如图2-4所示。P0口能驱动8个LSTTL门。 VCC地址/数据控制锁存器P0.XDCPQQMUXV1V2P0.X引脚读锁存器写锁存器内部总线读引脚&1图2-2 P0口位结构(2) P1口8位准双向I/O口(“准双向”是指该口内部有固定的上拉电阻)。位结构如图2-5所示。 P1口能驱动为4个LSTTL门。VCC锁存器P1.XDCPQQP1.X引脚读锁存器写锁存器内部总线读引脚内部上拉电阻图 2-3 P1口位结构 (3) P2口8位准双向I/
10、O口。在不并行扩展外存储器(包括并行扩展I/O口)时, P2口可用作双向I/O口。在并行扩展外存储器(包括并行扩展I/O口)时, P2口可用于传送高8位地址(属地址总线) 。P2口能驱动4个LSTTL门。P2口的位结构如图2-6所示，引脚上拉电阻同P1口。在结构上，P2口比P1口多一个输出控制部分。锁存器P2.XDCPQQ读锁存器写锁存器内部总线读引脚VCCP2.X引脚内部上拉电阻1地址控制MUX图 2-4 P2口位结构 (4) P3口8位准双向I/O口。可作一般I/O口用,同时P3口每一引脚还具有第二功能,用于特殊信号输入输出和控制信号(属控制总线)。P3口驱动能力为4个LSTTL门。 图
11、2-5 P3口位结构P3口第二功能如下表: 上述4个I/O口,各有各的用途。 在不并行扩展外存储器(包括并行扩展I/O口)时, 4个I/O口都可作为双向I/O口用。在并行扩展外存储器(包括并行扩展I/O口)时, P0口专用于分时传送低8位地址信号和8位数据信号,P2口专用于传送高8位地址信号。P3口根据需要常用于第二功能,真正可提供给用户使用的I/O口是P1口和一部分未用作第二功能的P3口端线。3. MCS51单片机的引脚功能80C51单片机一般采用双列直插DIP封装，共40个引脚，图2-2a为引脚排列图。图2-2b为逻辑符号图。40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引脚。图2-6
12、 80C51（80C31、87C51）引脚图三、硬件电路设计1、温度检测和变送器（1）热敏电阻温度转换原理热敏电阻是近年来发展起来的一种新型半导体感温元件，由于它具有灵敏度高、体积小、重量轻、热惯性小、寿命长以及价格便宜等优点,因此应用非常广泛。热敏电阻与普通热电阻不同，它具有负的电阻温度特性，当温度升高时，电阻值下降，其特性曲线如图3-1所示。 图3-1 热敏电阻特性曲线热敏电阻的阻值-温度特性曲线是一条指数曲线，非线性度较大，因此，在使用时要进行线性化处理。线性化处理虽然能改善热敏电阻的特性曲线，但比较复杂。为此，在要求不高的一般应用中，常常作出在一定的温度范围内温度与阻值成线性关系的假定，以简化计算。使用热敏电阻是为了感知温度，给热敏电阻通以恒定电流，电阻两端就可测到一个电压，然后通过下面公式求得温度： 被测温度; 与热敏特性有关的温度参数； 热敏电阻有关的系数； 热敏电阻两端的电压。根据这一公式，如能测得热敏电阻两端的电压，再知
