单片机数字温度计课程设计doc.docx

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单片机课程设计报告

数字温度计

专业班级机电08—4班

姓　　名李伟

学号0801070415

同组张汉超、张崟辉、李原

哈尔滨理工大学荣成学院

2010-7-8

目录

1总体设计方案（原理）………………………………………………………………………2

1.1数字温度计设计方案（原理）……………………………………………………………2

1.2总体设计框图………………………………………………………………………………2

2硬件设计以及器件介绍………………………………………………………………………2

2.1AT80C51单片简介………………………………………………………………………3

2.2数模转换…………………………………………………………………………………4

2.3显示电路…………………………………………………………………………………7

2.4温度传感器mf58简介……………………………………………………………………8

2.5实际电路图…………………………………………………………………………………9

3软件设计………………………………………………………………………………………9

3.1程序设计…………………………………………………………………………………9

3.2电路程序…………………………………………………………………………………11

4.设计总结……………………………………………………………………………………13

5.参考文献……………………………………………………………………………………13

1.总体设计方案（原理）

1.1.数字温度计设计方案（原理）

在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器MF58，此传感器，本身就是一种数字温度传感器，他会把温度转换成数字量以后存贮在自身内部，和单片机只需要连接一个IO口，是一种单总线串行接口，然后在数码管或者液晶屏上显示出来可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。

电路比较简单，软件设计也比较简单。

1.2.总体设计框图

温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机AT80C51，温度传感器采用MF58，用3位LED数码管以串口传送数据实现温度显示。

图1　总体设计方框图

2.硬件设计以及各器件介绍

2.1.AT80C51单片机简介

单片机AT80C51具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。

在电路设计中我选择最常见的ATMEL公司的AT80C51单片机。

此单片机由8K字节可重擦写Flash闪速存储器，256*8字节内部RAM，32个可编程I/O口线，2个16位定时/计数器和6个中断源。

并且该单片机经济实用，使用广泛。

80C51外部引脚图如图2所示：

图2AT80C51芯片引脚结构图

⑴引脚说明：

电源引脚

Vcc（40脚）：

典型值＋5V。

Vss（20脚）：

接低电平。

外部晶振

X1、X2分别与晶体两端相连接。

当采用外部时钟信号时，X2接振荡信号，X1接地。

输入输出口引脚：

P0口：

I/O双向口。

作输入口时，应先软件置“1”。

P1口：

I/O双向口。

作输入口时，应先软件置“1”。

P2口：

I/O双向口。

作输入口时，应先软件置“1”。

P3口：

I/O双向口。

作输入口时，应先软件置“1”。

⑵控制引脚：

RST/Vpd、ALE/-PROG、-PSEN、-EA/Vpp组成了MSC-51的控制总线。

RST/Vpd（9脚）：

复位信号输入端（高电平有效）。

第二功能：

加+5V备用电源，可以实现掉电保护RAM信息不丢失。

ALE/-PROG（30脚）：

地址锁存信号输出端。

第二功能：

编程脉冲输入。

-PSEN（29脚）：

外部程序存储器读选通信号。

-EA/Vpp（31脚）：

外部程序存储器使能端。

第二功能：

编程电压输入端（+21V）。

-XTAL1（19脚）：

外接石英晶体和微调电容引脚之一。

它是片内振荡电路反向放大器的输入端。

采用外部振荡器时，此引脚为外部振荡信号的输入端。

-XTAL2（18脚）：

外接石英晶体和微调电容引脚之二。

它是片内振荡电路反向放大器的输出端。

采用外部振荡器时，此引脚为外部振荡信号的输入引脚。

AT89C51单片机的P口特点：

P0口：

是一个8位漏极开路输出型双向I/O端口。

作为输出端口时，每位能以吸收电流的方式驱动8个TTL输入，对端口写1时，又可作高阻抗输入端用。

在访问外部程序或数据存储器时，它是时分多路转换的地址（低8位）/数据总线，在访问期间将激活内部的上拉电阻。

P1口：

P1口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。

P1口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。

对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可作输入口。

P2口作输入口使用时，因为内部有上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（Iil）。

P2口：

P2口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。

P2口的输出缓冲器可驱动（收或输出电流方式）4个TTL输入。

对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可作输入口。

P2口作输入口使用时，因为内部有上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（Iil）。

在访问外部程序存储器时和16位外部地址的外部数据存储器（如执行MOVX@DPTR）时，P2口送出高8位地址。

在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVX@RI）时，P2口引脚上的内容（就是专用寄存器（SFR）区中的P2寄存器的内容），在整个访问期间不会改变。

P3口：

P3口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。

P3口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。

对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可作输入口。

P3口作输入口使用时，因为内部有上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流（Iil）。

⑶在稳定的状态条件下Io低被外部限制如下：

每个8位口的最大IOL26mA。

IOL输出最大总和71mA。

如果IOL超过测试条件VOL可能会超过相应规格不能保证超过测试电流。

2.2.数模转换

⑴A/D转换器芯片ADC0809简介

ADC0809是8路模拟信号的分时采集，片内有8路模拟选通开关，以及相应的通道抵制锁存用译码电路，其转换时间为100μs左右。

ADC0809引脚图如图3所示：

⑵ADC0809的内部逻辑结构图

图4ADC0809的内部逻辑结构图

ADC0809的内部逻辑结构图如图4所示，图中多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用一个A/D转换器进行转换，这是一种经济的多路数据采集方法。

地址锁存与译码电路完成对A、B、C3个地址位进行锁存和译码，其译码输出用于通道选择，其转换结果通过三态输出锁存器存放、输出，因此可以直接与系统数据总线相连，表1为通道选择表。

表1通道选择表

CBA

被选通道

000

001

010

011

100

101

110

111

IN0

IN1

IN2

IN3

IN4

IN5

IN6

IN7

⑶ADC0809主要信号引脚的功能说明如下：

IN7～IN0——模拟量输入通道

ALE——地址锁存允许信号。

对应ALE上跳沿，A、B、C地址状态送入地址锁存器中。

START——转换启动信号。

START上升沿时，复位ADC0809；START下降沿时启动芯片，开始进行A/D转换；在A/D转换期间，START应保持低电平。

本信号有时简写为ST.

A、B、C——地址线。

见表2。

CLK——时钟信号。

ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号由外界提供，因此有时钟信号引脚。

通常使用频率为500KHz的时钟信号

EOC——转换结束信号。

EOC=0,正在进行转换；EOC=1,转换结束。

使用中该状态信号即可作为查询的状态标志，又可作为中断请求信号使用。

D7～D0——数据输出线。

为三态缓冲输出形式，可以和单片机的数据线直接相连。

D0为最低位，D7为最高

OE——输出允许信号。

用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。

OE=0，输出数据线呈高阻；OE=1，输出转换得到的数据。

Vref——参考电源参考电压用来与输入的模拟信号进行比较，作为逐次逼近的基准。

2.3.显示电路

显示电路采用3位共阴LED数码管，如图5所示：

图53位共阴LED数码管

2.4.温度传感器MF58简介

温度传感器MF58如图6所示：

图6温度传感器MF58

（1）MF58的特点

玻璃封装、耐热、小型化、稳定性好、可靠性高、性价比高。

（2）应用范围

适用于各种家用电器、化工设备及食品加工设备中的温度监控。

（3）外型结构

外型结构如图7所示：

图7外型结构图

（4）MF58电阻分度表如表2所示：

表2电阻分度表

℃

kΩ

℃

kΩ

0

29.394

55

3.330

5

23.319

60

2.830

10

18.659

65

2.380

15

15.052

70

2.024

20

12.229

75

1.730

25

10.000

80

1.491

30

8.225

85

1.299

35

6.802

90

1.124

40

5.654

95

0.979

45

4.721

100

0.857

50

3.958

105

0.753

2.5.实际电路图

电路图全部是用Protel软件绘制的，在这此设计中我们不仅练习了单片机的所学的到的东西，也复习了电路CAD等课程。

本电路采用热敏电阻采集电压，并用8位的A/D转换芯片ADC0809来完成模数转换过程，用单片机接收8位的A/D转换芯片ADC0809转换好的数据并用数码管显示出来。

电路原理图，如图8所示。

图8电路原理图

3.软件设计

3.1.程序设计

1确定数码管显示的初值；

2采集A/D转后的数据并处理；

3根据处理好的数据查表并取得字型码，并送出一位显示；

4循环显示每位的数据；

5返回

程序框图如图9所示：

图9程序框图

3.2.电路程序

LED0EQU30H

LED1EQU31H

LED2EQU32H

CLOCKBITP2.4

STBITP2.5

EOCBITP2.6

OEBITP2.7

ORG00H

SJMPSTART

ORG0BH

LJMPINT_T0

START:

MOVLED0,#00H

MOVLED1,#00H

MOVLED2,#00H

MOVDPTR,#TA

MOVTMOD,#02H

MOVTH0,#245

MOVTL0,#00H

MOVIE,#82H

SETBTR0

WAIT:

CLRST

SETBST

CLRST

JNBEOC,$

SETBOE

MOVA,P1

CLROE

MOVDPTR,#CH

MOVCA,@A+DPTR

MOVB,#100

DIVAB

MOVLED2,A

MOVA,B

MOVB,#10

DIVAB

MOVLED1,A

MOVLED0,B

LCALLDISP

SJMPWAIT

INT_T0:

CPLCLOCK

RETI

DISP:

MOVA,LED0

MOVDPTR,#TA

MOVCA,@A+DPTR

CPLP2.3

MOVP0,A

LCALLDE

SETBP2.3

MOVA,LED1

MOVCA,@A+DPTR

CLRP2.2

MOVP0,A

LCALLDE

SETBP2.2

MOVA,LED2

MOVCA,@A+DPTR

CLRP2.1

MOVP0,A

LCALLDE

SETBP2.1

RET

DE:

MOVR6,#10

D1:

MOVR7,#250

DJNZR7,$

DJNZR6,D1

RET

TA:

DB3FH,06H,5BH,4FH,66H

DB6DH,7DH,07H,7FH,6FH

CH:

DB0,0,0,1,1,1,2,2,3,3,3,4,4,5,5,5,6,6,7,7,7,8,8,9,9,9

DB10,10,10,11,11,12,12,12,13,13,14,14,14,15,15,16,16

DB16,17,17,18,18,18,19,19,20,20,20,21,21,21,22,22,23

DB23,23,24,24,25,25,25,26,26,27,27,27,28,28,29,29,29

DB30,30,30,31,31,32,32,32,33,33,34,34,34,35,35,36,36

DB36,37,37,38,38,38,39,39,40,40,40,41,41,41,42,42,43

DB43,43,44,44,45,45,45,46,46,47,47,47,48,48,49,49,49

DB50,50,50,51,51,52,52,52,53,53,54,54,54,55,55,56,56

DB56,57,57,58,58,58,59,59,60,60,60,61,61,61,62,62,63

DB63,63,64,64,65,65,65,66,66,67,67,67,68,68,69,69,69

DB70,70,70,71,71,72,72,72,73,73,74,74,74,75,75,76,76

DB76,77,77,78,78,78,79,79,80,80,80,81,81,81,82,82,83

DB83,83,84,84,85,85,85,86,86,87,87,87,88,88,89,89,89

DB90,90,90,91,91,92,92,92,93,93,94,94,94,95,95,96,96

DB96,97,97,98,98,98,99,99,100

END

4.实训总结

在参考传统的温度采集器的基础上，在充分考虑性价比的同时极大的提高了温度采集器的准确性，在采用软件修正以后使用普通元件的情况下温度采集器也达到了比较高的水平，同时高效率的软件也为温度采集进一步扩展提供了一个良好的设计平台。

这次实训从一开始的确定课题，到后来的资料查找、理论学习，再有就是近来的调试和测试过程，这一切都使我的理论知识和动手能力进一步得到频率合成电路课题中包含了通信电路和单片机部分知识，可以说是对通信电路知识的一次全面综合。

经过学习的积累，在已经掌握相关专业方面知识及其它各方面知识的情况下，我认真严肃的完成了我的实训任务。

从得到题目到查找资料，从电路板的调试到失败后再一次全部重新开始……在这一个充满挑战伴随挫折，充满热情伴随打击的过程中，我感触颇深，它已不仅是一个对我多年学习知识情况和我的应用动手能力的检验，而且还是对我的钻研精神，面对困难的心态，做事的毅力和耐心的考验。

我在这个过程中深刻的感受到了做实训的意义所在，和我一样真正投入了身心去做的人也一定会有同样的感触。

本课题的重点、难点是：

⑴初步接触温度传感器，要对传感器的原理、结构、应用等各方面从头开始琢磨；

⑵考虑从非电量信号到电量信号的电路实现原理以及与单片机的接口；

⑶熟悉ADC0809接口的技术；

⑷考究调整电路的实现过程以及怎么样通过单片机来间接的控制。

通过做本次实训，我了解并掌握了传感器的基本理论知识，更深入的掌握单片机的开发应用和编程控制。

为以后从事单片机软硬件产品的设计开发、软件开发打下了良好的基础，树立独立从事产品研发的信心，并在这种能力上得到了比较充分的锻炼。

同时，身边的同学给了我许多的帮助。

在此，我向身边关心我的同学致以诚挚的谢意！

最后感谢系里对我的精心培养。

并致以诚挚的谢意！

5.参考文献

[1]李全利，单片机原理及接口技术。

北京：

高等教育出版社，2009

[2]何宏，单片机原理及接口技术，北京：

国防工业出版社，2008

[3]　李广弟.单片机基础［Ｍ］.北京：

北京航空航天大学出版社，1994

[4]　阎石.数字电子技术基础（第三版）.北京：

高等教育出版社，1989