单片硬件系统应用及编程毕业论文.docx

单片硬件系统应用及编程毕业论文.docx

《单片硬件系统应用及编程毕业论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片硬件系统应用及编程毕业论文.docx（28页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

单片硬件系统应用及编程毕业论文

单片硬件系统应用及编程毕业论文

目录

1引言-------------------------------------------------------------------------------------1

2概述---------------------------------------------------------------------------------3

2.1单片机的应用-----------------------------------------------------------------3

2.2单片机的结构-------------------------------------------------------------------4

2.3单片机的发展趋势-------------------------------------------------------------5

2.4温度传感器的分类---------------------------------------------------------------7

3总体设计-------------------------------------------------------------------------------9

3.1单片机系统核心部分的设计-------------------------------------------------------9

3.2数据的转换------------------------------------------------------------------10

3.3阻值和频率对照--------------------------------------------------------------------10

3.4研制过程-----------------------------------------------------------------------------10

3.5其他说明-----------------------------------------------------------------------------10

4硬件设计----------------------------------------------------------------------11

4.1传感器模块及放大模块设计--------------------------------------------------11

4.2V/F转换模块---------------------------------------------------------------12

4.3直流稳压电源模块的设计----------------------------------------------------15

4.4按键的设计------------------------------------------------------------------15

4.5液晶显示模块的设计-----------------------------------------------------------16

4.6加热模块的设计---------------------------------------------------------------17

4.7MCU部分的设计----------------------------------------------------------18

5软件设计------------------------------------------------------------------20

5.1显示器LCD1602的编程---------------------------------------------------------20

5.2温度显示和控制-------------------------------------------------------------20

5.3程序的软件调试和烧录--------------------------------------------------------22

6硬件制作与调试------------------------------------------------------------------------24

6.1硬件电路的布线与焊接-------------------------------------------------------24

6.2硬件电路的调试-----------------------------------------------------------------26

7结论----------------------------------------------------------------------------------------27

致谢----------------------------------------------------------------------------------------------28

参考文献----------------------------------------------------------------------------------------29

附录----------------------------------------------------------------------------------------------30

1引言

电子技术是十九世纪末、二十世纪初开始发展起来的新兴技术，二十世纪发展最迅速，应用最广泛，成为近代科学技术发展的一个重要标志。

从第一代电子产品以电子管为核心到现在的大规模集成电路，在短短五十多年的发展历史中，为人类便利的生活和生产提供了不可或缺和不可磨灭的作用。

如果说微型计算机的出现使现代的科学研究得到了质的飞跃，那么可编程控制器的出现则是给现代工业控制测控领域带来了一次新的革命。

在现代工业生产中，精确的温度控制是相当重要的，工业自动化过程的实时控制和数据处理，冶金﹑机械﹑食品﹑化工等各类工业生产过程中广泛使用的各种加热炉﹑热处理炉﹑反应炉，对工件的处理，低温冷藏等都离不开单片机实现的自动化控制，单片机对改造落后设备的寿命，自动化都具有很大的贡献。

对于不同场所、不同工艺、所需温度高低范围不同、精度不同，则采用的测温元件、测温方法以及对温度的控制方法也将不同；产品工艺不同、控制温度的精度不同、时效不同，则对数据采集的精度和采用的控制算法也不同。

因而，对温度的测控方法多种多样。

随着电子技术和单片机的发展，单片机测量和控制技术也得到了迅速的发展和广泛的应用。

利用单片机对温度进行测控的技术，也便随之而生，并得到日益发展和完善，越来越显示出其优越性。

本设计即用单片机对温度进行实时检测与控制。

用单片机对温度进行实时检测和控制，以解决工业及日常生活中对温度的及时自动控制问题。

用十进制液晶显示实际温度值，方便人工监视。

用键盘输人温度控制范围值，便于在不同应用场所设置不同温度范围值。

当实际温度值不在该范围时，系统能自动调节温度，以保持设定的温度基本不变，达到自动控制的目的。

系统的温度最小区分度为1摄式度。

本电路的设计包括温度传感器模块、放大电路、V/f转换模块、键盘控制模块、LCD显示模块、电源模块、MCU（Micro  Controller  Unit）模块。

由于单片机技术在各个领域正得到越来越广泛的应用，世界上许多集成电路生厂家相继推出了各种类型的单片机。

在单片机家族的众多成员中，MCS-51系列单片机以其优越的性能、成熟的技术及高可靠性和高性能价格比，迅速占领了工业测控和自动化工程应用的主要市场，成为国内单片机应用领域中的主流。

目前可用于MCS-51系列单片机开发的硬件越来越多，与其配套的各类开发系统、各种软件也日趋完善，因此，可以极方便的利用现有资源，开发出用于不同目的的各类应用系统。

我所采用的控制芯片为AT89S52，此芯片功能强大，对51单片机兼容，能够满足设计要求。

通过对电路的设计，对芯片的外围扩展，来达到对水温的显示和控制功能。

本电路实现的功能包括两部分：

1．对当前水温的显示，PT100是应用相当广泛和成熟的水温传感器，通过PT100传感器对水温变化而引起电阻和电压的变化，并将该变化转化为频率，最后转化成数字而在LCD1602（2*16点阵式）上显示。

2．对水温的控制，键盘用于对预设值的设置，当温度到达预设值的时候和高于预设值的时候加热棒停止加热，当低于预设值的时候加热棒开始加热。

2概述

2.1单片机的应用

1.在智能仪器仪表上的应用

    单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中。

结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。

采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。

例如，精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。

    2.在工业控制中的应用

    用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。

例如，工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。

    3.在家用电器中的应用

    可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。

    4.在计算机网络和通信领域中的应用

    现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。

    5.单片机在医用设备领域中的应用

    单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如，医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。

可以说目前单片机渗透到我们生活的各个领域，工商，金融，科研、教育，国防航空航天等，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。

因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。

而下面就是单片机的典型应用——温度显示及自动控制。

单片机显示系统的工作原理是采用单片机读取LM331的数据，加以处理并在液晶显示器LCD1602上显示出来。

该系统一般包括直流稳压电源部分、温度实时采集部分、温度等数据处理和显示部分。

温度控制部分还包括键盘对预设值的设置，利用三极管的开关控制加热棒的通断，从而实现对水温的控制。

其系统组成框图如2-1图所示。

图2-1单片机温度显示及控制系统

2.2单片机的结构

单片机已具有计算机系统的属性，中央处理器（CPU），内存（RAM），程序存储器（ROM）输入、输出设备（串行并行口）集成到一块芯片上，应用于控制领域。

2.2.1中央处理器

中央处理器简称CPU，是单片机的核心，完成