AT89C51温度传感器设计Word格式.docx
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2.1.2信号调理电路的设计
实现将温度T和电阻R的对应关系转化为温度T和电压V的对应关系。
利用电桥的原理，R4的阻值变化使电桥两点的电位差改变，此两点作为运算放大器的两个输入。
2.1.3A/D采集电路的设计
实现启动、等待、采集数据。
信号调理电路的输出接0809的IN0。
0809的ALE的START连接，单片机的P2.7和WR或非后接0809的START，P2.7和RD或非后接0809的OE。
START脉冲来，A/D转换开始，以EOC作为转换完成的标志使用的是等待方式，所以EOC未连接。
2.1.4单片机电路
最小系统。
2.1.5键盘及显示电路的设计
实现键盘数据输入和温度显示。
利用四联数码管显示三位的温度值和一个‘C’代表显示的是温度。
两个键盘按键调整预设温度的高低。
2.1.6输出控制电路的设计
I/O驱动、继电器、指示灯、负载。
测得的温度值高于预设温度，红灯亮，低于则绿灯亮：
接两个发光二极管。
2.2元器件的选择
1.P89L51RD2FN
2.AD0809
3.OP07A
4.MAX232
5.驱动器ULN2003
6.四联数码管MT0546AR
7.继电器HRS2H-S-DC5V-N
8.发光二极管（红、绿色）
9.三极管9012（PNP）、9013（NPN）
11.面包板、连接线、插头座
12.周立功单片机实验箱
13.电阻200Ω×
3用于电桥，10kΩ×
2,20kΩ×
2用于减法器
2.3特殊器件的介绍
2.3.1OP07A
OP07引脚图
OP07A的特点：
超低偏移：
150μV最大。
低输入偏置电流：
1.8nA。
低失调电压漂移：
0.5μV/℃。
超稳定，时间：
2μV/month最大
高电源电压围：
±
3V至±
22V
2.3.2ADC0809
1．主要特性
1）8路8位A／D转换器，即分辨率8位。
2）具有转换起停控制端。
3）转换时间为100μs。
4）单个＋5V电源供。
5）模拟输入电压围0～＋5V，不需零点和满刻度校准。
6）工作温度围为-40～＋85摄氏度。
7）低功耗，约15mW。
2．部结构
ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A／D转换器，部结构如图13．22所示，它由8路模拟
开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型D／A转换器、逐次逼近，寄存器、三态输出锁
存器等其它一些电路组成。
因此，ADC0809可处理8路模拟量输入，且有三态输出能力，既可与各
种微处理器相连，也可单独工作。
输入输出与TTL兼容。
IN0~IN7：
8路模拟电压输入端，用与输入被转换的模拟电压。
D0~D7：
A/D转换后的数据输出端，
与单片机的P0口相接。
A、B、C：
模拟通道地址选择端，A为低位，C为高位。
3.A/D转换完成数据的输送
A/D转换后得到的是数字量的模拟量，这些数据应传诵给单片机进行处理。
数据串的关键是如何确定A/D转换完成。
因为只有确定数据转换完成后，才进行传送。
为此可采用以下三种方式：
定时传送方式
对于一种A时子程序。
A/D转换启动后，就调动这个子程序，延迟时间一到，转换肯定已经完成了。
接着，就可以进行数据传送A/D转换来说，转换时间作为一项技术指标是已知的和固定的。
查询方式
A/D转换芯片表明有转换完成的状态信号，例如ADC0809的E端，因此可以通过查询方式用软件测试EOC的状态，即可知道转换是否完成，若完成，则接着进行数据传送。
中断方式
中断方式ADC0809与8031的中断方式接口电路只需将0809的EOC端经过一非门连接到8031的INTl端即可。
采用中断方式可大大节省CPU的时间，当转换结束时，EOC发出一个脉冲向单片机提出中断请求，单片机响应中断请求，由外部中断1的中断服务程序读A／D结果，并启动0809的下一次转换，外部中断1采用边沿触发方式。
2.3.3ULN2003
ULN200A电路具有以下特点：
1电流增益高（大于1000）;
2带负载能力强（输出电流大于500mA）;
3温度围宽（-40～85℃）;
4工作电压高（大于50V）。
2.3.4四联数码管（共阴）
四联数码管引脚图
2.4各单元模块的联接
2.4.1模块连接
共6个模块。
模块1：
信号调理电路：
电桥+减法器
模块2：
A/D转换器ADC0809
模块3：
单片机89C51或P89L51RD2FN
P0:
AD数据采集；
P1：
数码管段选信号（a,b,c,d,e,f,g）；
P2.7：
A/D的OE；
P3.4～P3.5：
指示灯1，指示灯2；
P2.0～P2.3：
数码管位选信号（1,2,3,4）；
INT0:
键+；
INT1:
键-。
模块4：
键盘输入：
连接单片机的两个外部中断。
模块5：
共阴四联数码管：
位选P2.0～P2.3，段选P1。
模块6：
控制输出：
接两个指示灯。
3软件设计
3.1开发工具及设计平台
3.1.1Proteus特点
1.Proteus软件提供数千种元器件和多达30多个元件库。
2.在Proteus软件中，理论上同一种仪器可以在一个电路中随意的调用。
3.除了现实存在的仪器外，Proteus还可以以图形的方式实时地显示线路上变化的信号。
4.虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，可减少仪器对测量结果的影响。
5.Proteus提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。
这些测试信号包括模拟信号和数字信号。
3.1.2Keil特点
1.全功能的源代码编辑器；
2.器件库用来配置开发工具设置；
3.项目管理器用来创建和维护用户的项目；
4.集成的MAKE工具可以汇编、编译和连接用户嵌入式应用；
5.所有开发工具的设置都是对话框形式的；
6.真正的源代码级的对CPU和外围器件的调试器；
7.高级GDI（AGDI）接口用来在目标硬件上进行软件调试以及和Monitor-51进行通信。
3.1.3部分按键
设定温度与实际温度间的切换数据的显示
3.1.4C代码编写
#include<
reg51.h>
#include"
absacc.h"
bitflag;
//采样标志
unsignedcharcountor;
//定时器定时的循环标志
unsignedcharg,s,b,i;
unsignedcharQ=3,p=0;
//设置预设温度
unsignedcharm,n;
sbitP34=P3^4;
sbitP35=P3^5;
sbitP30=P3^0;
//为蜂鸣器提供一定频率的方波
voidDisplaySecond（unsignedchars,b）;
//数码管显示函数的声明
voiddelay（void）;
//延时函数的声明
floata,result=0,result1=0,T;
/*数码管动态显示*/
unsignedcharTab[]={
0x3F,//"
0"
0x06,//"
1"
0x5B,//"
2"
0x4F,//"
3"
0x66,//"
4"
0x6D,//"
5"
0x7D,//"
6"
0x07,//"
7"
0x7F,//"
8"
0x6F,//"
9"
0x39,//"
C"
};
/*定时器T0定时*/
voidt0_ser（）interrupt1using1
{TL0=0xF0;
TH0=0xD8;
P30=!
P30;
//蜂鸣器产生的方波
countor++;
if（countor==10）//循环10次达到定时0.1秒
{countor=0;
flag=1;
}//定时时间到，置采样标志为1，进行采样
}
/*采样函数*/
voidsamp（）
{
unsignedintc;
XBYTE[0x7FF8]=0;
//进行一个写操作，启动A/D转换
delay（）;
a=XBYTE[0x7FF8];
//将A/D转换的结果保存为变量a
result=a*5/256;
//将A/D转换结果换算成十进制数
if（result>
0.524&
&
result<
1.940）
{T=10.3*result+9.35;
elseif（result>
1.940&
3.720）
{T=16.99*result-4.68;
}
3.720&
4.302）
{T=37.60*result-80.86;
}//把电压转换为温度
c=T;
g=c/100;
//显示温度的百位
s=c/10;
//显示温度的十位
b=c%10;
//温度的个位
m=Q*10+p;
//预设温度
n=s*10+b;
//实际温度
if（n>
m）
{P35=1;
P34=0;
else{P35=0;
P34=1;
}//当实际温度大于预设温度时，红灯亮，反之绿灯亮
/*外部中断0，预设温度加一*/
voidint0_ser（）interrupt0using0
if（INT0==0）
{p++;
if（p==10）
{Q++;
p=0;
for（i=0;
i<
50;
i++）
DisplaySecond（Q,p）;
/*外部中断1，预设温度减一*/
voidint1_ser（）interrupt2using2
if（INT1==0）
{p--;
if（p==0）
{Q--;
p=9;
voidmain（）
{TMOD=0x01;
//定时器工作方式
TL0=0xF0;
//定时器初值
ET0=1;
//定时器中断开放
EA=1;
//总允许
TR0=1;
//启动定时器T0
EX1=1;
//外部中断1开放
EX0=1;
//外部中断0开放
PX0=1;
//外部中断0优先级置高
PX1=1;
//外部中断1优先级置高
IT0=1;
//外部中断0为边沿触发方式
IT1=1;
//外部中断1为边沿触发方式
while
（1）
{if（flag）
{flag=0;
samp（）;
}//采样标准为1时，调用采样函数进行采样
DisplaySecond（s,b）;
//延时函数
voiddelay（void）
{
unsignedintj;
for（j=0;
j<
100;
j++）;
}
//数码管动态显示函数
voidDisplaySecond（unsignedchars,b）
P2=0xf1;
//数码管1亮
P1=Tab1[g];
P2=0xf0;
P2=0xf2;
//数码管2亮
P1=Tab1[s];
P2=0xf4;
//数码管3亮
P1=Tab1[b];
P2=0xf8;
//数码管4亮
P1=0x39;
//显示C
4系统测试
4.1温度与电阻的关系：
4.2温度与电压的关系：
4．3温度分段与电压的拟合曲线：
（11℃到24℃）
4．4温度分段与电压的拟合曲线：
（25℃到35℃）
4．5温度分段与电压的拟合曲线：
（36℃到48℃）
4．6温度分段与电压的拟合曲线：
（49℃到64℃）
4．7温度分段与电压的拟合曲线：
（65℃到80℃）
5小结和体会+
这次的电子系统综合设计在理论上不仅用到了单片机的知识，还用到了模电的知识。
然而理论必须联系实际。
在这次的元器件的选择上不仅考虑了其适用功能，还要考虑元件的适用环境。
就像ULN2003APG是用来驱动四位共连数码管的位选与段选的：
因为单片机出来的电流太小，就算能驱动数码管，但数码管的亮度会比较低。
实践总是能帮助理论知识的学习。
通过这次系统设计，我理解了一些以前在理论课上没有注意到的问题：
1.A/D转换中XBYTE[0x7ff8]=0，这句程序是用来给单片机的WR口提供信号，再通过或非门后将信号传给ADC0809的START端，用来启动A/D转换；
2.在单片机与A/D转换的连接方法上有了更多的了解。
三种连接方式：
中断方式、查询方式、延时等待。
其中，中断方式为EOC接非门；
查询方式为EOC接到单片机的任一接口，不断查询if（EOC==1）;
延时等待为EOC悬空，估计A/D转换的时间。
3.对一些管脚的认识更加深刻：
OE=“1”时，读取信号；
在平时OE为低电平；
4.继电器的连接与功能问题；
通过这次系统设计，知道了许多设计系统的方法，熟悉了系统设计的一般步骤。
在搭建电路后的原件选择上考虑的方面更加广了。
设计程序时的思路也比以前更加宽了。
在这次的设计中可以是预置温度的显示更加人性化。
在按键按一次后就显示预置温度，接着再按则开始加减预置温度；
在调节预置温度时不要显示当前温度；
等调节好后，再显示当前温度。
6参考文献
[1]胡宴如，耿燕.模拟电子技术基础.:
高等教育,2004.213-216.
[2]闫玉德，龙，俞虹.单片机微型计算机原理与设计.中国电力，2010.112-154,197-199,.
[3]朱蕴璞.传感器原理与应用.国防工业.
[4]黄锦安.电路.：
机械工业，2007.
附录：
系统原理图：
软件仿真图：
信号调理电路
控制电路图
AD采集电路与单片机电路
数码管显示图
系统连接图
代码
unsignedcharTab1[]={
0x77,//"
A"
0x7C,//"
B"
0x5E,//"
D"
0x79,//"
E"
0x71,//"
F"
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