智能温度测量仪单片机课题设计报告

《智能温度测量仪单片机课题设计报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《智能温度测量仪单片机课题设计报告（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、目录【摘要】3第一章绪论41.1 课题背景及意义41.2 指标要求 41.3 总体方案论证4第2 章系统的功能与硬件设计52.1 传感器采集电路52.2 A/D转换器转换电路62.3 单片机控制电路82.3.1单片机时钟电路 92.3.2 系统复位电路的设计 102.4 LED数码管显示电路102.5 声光报警电路等12第3 章系统的软件设计与分析 1 33.1对ADC0809转换器引脚的控制133.1.1 ADC0809转换器的数字量输出及控制线133.1.2 ADC0809应用说明133.2 对数字信号转换成对应的十进制温度值143.3 对LED数码管的数据显示153.4 对声光报警电路的

2、控制 1 6第4 章 系统调试与分析 1 74.1 硬件的静态调试 1 74.2 硬件动态调试 1 74.3 软件调试与分析 1 74.4 综合调试 1 7第4 章设计体会 1 8附 录一19附 录二20参考文献24【摘要】随着现代工业技术的迅猛发展，工业上的各种技术指标精度的要求也越来越 高，在众多的指标中，温度的测量是一个永恒的话题，只有了精确地温度测量， 才能把加热和散热的工作做得更好。本课题是智能温度测量仪设计,由单片机 AT89C51芯片为核心，和LED数码管显示，ADC0809转换器和辅以必要的电路， 构成的一个单片机智能温度测量仪。本设计详细介绍了智能温度测量仪的工作原理，硬件电

3、路组成，软件设计的 思路。主要包括以下几个模块：传感器模块、A/D转换模块、LCD显示器模块、 单片机控制模块、和报警器模块等组成。能够智能对环境温度随时随地检测与显 示，当环境温度超出预警值时，发出声报警。【关键词】：AT89C51单片机、模数转换、温度采集。第一章绪论1.1 课题背景及意义温度是工业对象中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、制药、机械 等行业中，广泛使用各种加热炉，热处理器、浓缩烘干炉等。因此，温度的精确 测量工作将极大地推动工业的发展。本小组的课题设计任务主要就是温度的采集 与测量。1.2 指标要求该课题中的智能温度测量仪主要有如下的指标要求(1) 本次设计的温度测量

4、范围：0100C；(2) 实时显示温度值，保留1位小数；(3) 温度超过给定值时声光报警；1.3 总体方案论证一般，对温度的采集测量的方式有很多种，但大多体现在软件的设计上。对 温度的模拟信息的读取，根据AT89C51单片机功能强大者一特点可以分为中断方 式、查询方式、和延时方式。采用中断方式的关键是，把A/D转换器的结束标志 线与AT89C51单片机的外部中断引脚INTO或者INT1相连。这样，启动A/D转换 后，单片机可以继续执行其他程序，一旦A/D转换完成，即通过INTO或者INT1 引脚向单片机申请中断采集信息，读出采样值。查询方式在现在用的最多的一种 方式，主要就是用单片机的I/O

5、口与A/D转换器的控制引脚相连，通过利用程序 给控制引脚发送脉冲对A/D转换器进行读数。这种方式对像温度这样的在短时间 一般不会发生较大变化的信息的采集很方便。一般来说，设计时已经将A/D转换 器芯片选定，则转换过程所需要的时间也是定值，此时，可以采用延时方式，通 常，延时的时间定得略大于转换时间，以确保读数的准确无误。至于采用软件方 式还是硬件方式延时，则各有利弊。软件方式编程简单，但需要花费机时；采用 定时器则需要对其进行初始化编程，但延时过程不占用机时。根据课题的要求，经过深入讨论，这里，本设计采用最常用的查询方式来采 集温度的信息并显示。第2章 系统的功能与硬件设计在整个的设计中，硬件

6、应该说是实现预定功能的基石，只有硬件的准确无误， 软件部分才能发挥出相应的作用，整个设计才算是完整的。硬件主要由以下部分： 传感器采集电路、A/D转换器转换电路，单片机控制电路、数码管显示电路、声 光报警电路等。下面就各个电路的原理和各元器件的性能、功能、等因素进行分 析、比较，最终确定型号的选用。2.1 传感器采集电路我们选用的是AD590温度传感器，AD590产生的电流与绝对温度成正比，它 可接收的工作电压为4V 30V,检测的温度范围为一55C + 150C，它有非常 好的线性输出性能，温度每增加1C,其电流增加luA。在AD590的温度变化范 围内，经过10KQ之后采样到的电压变化在2

7、.182V 4.232V之间，不超过5V 所参考的电压范，因此我们采用参考电压+5V。由此可计算出经过A/D转换之后 的摄氏温度显示的数据为：如果(D*2350/128)V2732，则显示的温度值为一(2732(D*2350/128) 如果(D*2350/128)22732，则显示的温度值为 +(D *2350/128)2732)AD590温度与电流的具体关系如下表所示摄氏温度AD590电流经10KQ电压0C273.2 uA2.732V10C283.2 uA2.832 V20C293.2 uA2.932 V30C303.2 uA3.032 V40C313.2 uA3.132 V50C323.2

8、 uA3.232 V60C333.2 uA3.332 V100C373.2 uA3.732 V表2-1AD590温度与电流的关系由于本次设计的温度测量范围是0iooc，所以在对我们而言，温度传感 器给出的电压值就是2.732V3.732V之间。这里我们不难发现一个问题，传感 器给出的电压差值只有IV,而我们A/D转换器的参考电平Vref（+）是5V,也就是2345说我们不能充分利用A/D转换器，导致转换精度不高，所以这种直接由温度传感 器给模拟信号的方式并不可行。针对此问题，本设计采用了 UA741运算放大器对 传感器的电压信号进行了稳压、放大、反向，把模拟信号由2.732V3.732V变 成

9、了 05V，这样就实现了与A/D转换器的参考电压相同，精度就提高了。具体 电路接线图如下：图2-1传感器采集电路图2.2 A/D转换器转换电路ADC0809是含8位A/D转换器、8路多路开关，以及与微型计算机兼容的控 制逻辑的CMOS组件，ADC0809的转换方法为逐次逼近型，其精度是1LSB，具有 较高的转换速度和精度，受温度影响小，能较长时间保证精度，重现性好，功耗 较低，是过程控制比较理想的器件。ADC0809模数转换器的引脚功能如下： IN0IN7:8路模拟量输入。A、B、C:3位地址输入，3个地址输入端的不同组合选择八路模拟量输入。T6SDFALE:地址锁存启动信号，在ALE的上升沿

10、，将A、B、C上的通道地址锁存 到内部的地址锁存器。msblsb:八位数据输出线，A/D转换结果由这8根线传送给单片机。OE:允许输出信号。当OE= 1时，即为高电平，允许输出锁存器输出数据。START:启动信号输入端，START为正脉冲，其上升沿清除ADC0808的内部 的各寄存器，其下降沿启动A/D开始转换。EOC:转换完成信号，当EOC 上升为高电平时，表明内部A/D转换已完成。CLK:时钟输入信号，0809的时钟频率范围在101200kHz,典型值640kHz。 电路接线图如下：传感器16U?IN-0msb2-12-2IN-12-32-4IN-22-52-6IN-32-7lsb2-8I

11、N-4EOCIN-5ADD-AIN-6ADD-BADD-CIN-7ALEref(-)ENABLESTARTiref(+)CLOCKADC0809261451296404544472049484J单片机分频电路图2-2 A/D转换电路图在实际操作中遇到的关于ADC0809转换器用法的问题有以下几点值得注意:CLK时钟输入信号引脚的接法，ADC0809转换速度取决于芯片的时钟频 率，ADC0809的时钟频率范围是101280KHZ。一般，我们用得更多的 是用 单片机的时钟经分频后送至A/D转换器的CLK引脚。时钟分频器 我们用的是4013，把从单片机ALE端引出的2MHZ （频率为振荡器频率的 1

12、/6）进行4分频后就可满足转换器时钟的需要。分频电路如下：TitleSizeBNumberIN-7ALE9ENABLE6STARTCLOCK1016 f() ref(-) 智能温度测量仪设计 +5ref(+)图2-3 分频电路图关于数字通道的输出引脚，初学者一般喜欢把DOD7直接与单片机的I/O的低位到高位相连，比如与P0P7相连。殊不知，这样连恰恰和 正确的连法相反，得不到正确的输出。这种错误往往是致命的，因为这 种连线错误很容易犯，但是在以后的线路检查中很难被发现，导致硬件 电路不能正常工作。在ADC0809中用DOD7表示引脚2-12-8。ADC0809中的参考电源有两个引脚：Vref(

13、+)和Vref(-)。根据模拟量输入信 号的极型不同，这两个参考电源的接法也不同。当模拟量信号为单极性Title时，Vref()端接模拟地，Vref(+)端接参考正电源。当模拟量信号为双极 性时，Vref(+)和Vref(_)则端分别接参考电源的正、负极性端。2.3单片机控制电路本设计的核心处理器是采用Atmel公司的AT89C51单片机。SieBDate:File:5Number9-Apr-2010C:Documents andAT89C51 单片机主要特征如下：1)8 位 CPU2)4)256B的片内数据存储器5)32根可编程I/O线6)2 个 16 位定时/计数器7)中断系统有 6 个中

14、断源，可编为两个优先级内置4K字节可重复编程Flash，可重复擦写1000次 完全定态操作：0Hz24Hz，可输出时钟信号一个全双工UART (通用异步接收发送器)I/O 口9)具有两种节能模式：闲置模式和掉电模式其引脚如下图，23467Sg10LlL213L4151(517LSIS201PL.0VCCPL.1PO.Op AI8SC51 po.iP1.3P0.2PL.4P0.3P1JDO.4Pl.(5POJPL.7P0.6KSTDO.7P3.0申叫EAATPPP3.1 CTKD)ALEJPRaGP3.2 fENTOPSEHP3.3 伽1)P2.7P3.4 CTO )P2.6P3.5 CT1 )P2.5PS.(5 CWRJP2.4PS.7 CRD)P2.3KTAL2P2,2KTAL1D2.1P2.03930373(5353433323 13029