基于热敏电阻的数字温度计Word格式.docx
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P0口：
P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。
作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。
对P0端口写“1”时，弓I脚用作高阻抗输入。
当访问夕卜部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。
在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。
P1口：
P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。
对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。
作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。
此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX）。
P2口：
P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。
对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。
在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR）时，P2口送出高八位地址。
在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。
在使用8位地址（如MOVX@RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。
在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。
P3口：
P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，对P3端口写
“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。
作为输入使用
时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。
P3口亦作为
AT89C51特殊功能（第二功能）使用，如表一所示。
表一AT89C51引脚号第二功能
P3.0
RXD（串行输入）
P3.1
TXD（串行输出）
P3.2
INT0（外部中断0）
P3.3
P3.4
T0（定时器0外部输入）
P3.5
T1（定时器1外部输入）
P3.6
WR（外部数据存储器写选通）
P3.7
RD（外部数据存储器读选通）
RST:
复位输入，晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机
复位。
ALE/PROG:
地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。
该反向放大器配置为片内振荡器时，石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。
2、ADC0804
ADC0804是属于连续渐进式（SuccessiveApproximationMethod）的
A/D转换器，这类型的A/D转换器除了转换速度快（几十至几百us）、分辨率高外，还有价钱便宜的优点，普遍被应用于微电脑的接口设计上，其引脚图如图二所示。
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1
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2
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12
二（叭
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二ITH：
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图二ADC0804引脚图
芯片参数：
工作电压：
5V，即VCC=5V。
模拟输入电压范围：
0〜5V，即0<
Vin<
5V。
分辨率：
8位，即分辨率为1/2=1/256，转换值介于0〜255之间。
转换时间：
100us（fCK=640KHz时）。
转换误差：
土1LSB。
参考电压：
2.5V，即Vref=2.5V。
各个管脚的作用：
D0-D7:
数字量输出端，输出结果为八位二进制结果；
CLK:
为芯片工作提供工作脉冲，时钟电路如图所示，时钟频率计算方式是：
FCK=1/（1.1XRXC）
CS:
片选信号；
WR:
写信号输入端；
RD:
读信号输入端；
INTR:
转换完毕中断提供端；
其他管脚连接如图，是供电和提供参考电压的管脚输入端。
3、铂热电阻PT100
铂热电阻PT100，它的阻值跟温度的变化成正比。
PT100的阻值与温度变化关系为：
当PT100温度为0C时它的阻值为100欧姆，在100C时它的阻值约为138.5欧姆。
它的工业原理：
当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升而成匀速增长的。
在高温下其物理、化学性质都非
常稳定，因此它具有精度高、稳定性好、性能可靠的特点。
它的电阻一温度关系
的线性度非常好，在-200〜650C温度范围内线性度已经非常接近直线，电阻与温度的关系：
R=订+100。
4、LM324
LM324系列器件带有差动输入的四运算放大器。
它采用14脚双列直插塑料封装。
它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。
它们有一些显著优点。
该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。
引脚图如图三所示。
14no121130
1235&
7
图三LM324引脚图
三、方案论证
本次设计以AT89C51和ADC0804为核心，利用热敏电阻的热敏效应，把温度变化转换成阻值变化，进而电压变化，把转换过来的模拟电压输送给模数转换电路ADC0804，将模拟量转换成数字量，再将数字量输送给单片机，单片机进行数据处理，处理的结果是，使输出的数据给数码管，数码管能够显示当前温度。
其各个元器件的主要职能如下：
铂热电阻PT100:
温度传感器，将非直接测量的温度转换成可测量可用的模拟电压电压信号。
LM324:
由于测温电路输出的电压信号很微小，如果直接输送给模数转换器将会造成很大的误差，LM324主要用来放大测温电路的输出电压，使
其输出的电压能够进行模数转换。
ADC0804:
模数转换器，将LM324输送来的模拟电压转换成数字量，并输送给单片机进行数据处理。
AT89C51单片机：
对ADC0804输送过来的数字信号，进行数据处理，处理结果送给数码管，使其能够显示当前的温度。
另外，他还控制着ADC0804模数转换器的工作状态如控制着模数转换器的选通、开启、转换和完成输出等。
数码管：
显示当前的温度值。
其设计思路如图四所示。
ADC0804
模数转换
电路
图四设计方框图
四、电路设计
1、PT100测温电路
铂热电阻PT100采用恒流源测量电路，其测量电路如图五所示
图五PT100测温电路
PT100温度与电阻值的对应关系如表二所示。
温度/C
-50
-30
-10
10
阻值/
Q
80.31
88.22
96.09
100.00
103.90
107.79
温度/r
30
50
70
90
100
110
111.67
119.40
130.90
134.71
138.51
142.29
表二PT100温度与电阻值的对应关系
当温度的变化范围是-50C-110C,则电阻由80.31Q变化到142.29Q。
根
据U=IR可得，则电压变化范围为0.2048v~0.3628v，电压变化为0.1580v。
2、ADC0804模数转换器的连接
芯片片选信号，低电平有效，高电平时芯片不工作。
启动ADC0804进行ADC采样，该信号低电平有效，即信号由低电平变成高电平时，触发一次ADC转换。
低电平有效，即=0时，DAC0804把转换完成的数据加载到DB口，可以通过数据端口DB0〜DB7读出本次的采样结果。
INTR:
转换完成输出端，输出低电平。
CLKIN和CLKR:
外接RC振荡电路产生模数转换器所需的时钟信号，VREF/2:
参考电压接入引脚，该引脚可外接电压也可悬空，若外接电压，则ADC的参考电压为该外界电压的两倍，如不外接，贝UVref与Vcc
共用电源电压，此时ADC的参考电压即为电源电压Vcc的值。
其连接电路如图六所示。
图六ADC0804的电路连接
3、AT89C51单片机的连接电路
单片机作为控制中心和数据处理中心，他连接着ADC0804模数转换器和数码管显示电路，其中P0.0~P0.3分别连接四个数码管，作为数码管的选通控制端，P3的八个输出端口作为数码管的数据输入端，P2.5~P2.7四个端口连接
ADC0804控制着模数转换器的选通、转换、输出等等，P1口连接着ADC0804的八位输出端口。
其他端口的功能：
复位输入，晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。
地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。
该反向放大器配置为片内振荡器时，石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。
其连接电路如图七所示。
图七ATC89C51的连接电路
五、PROTEUS设计
1、创建新工程
双击Proteus8Professional图标，点击File（文件）中NewProject项，新建一个工程项目，在Name项输入项目名，在Path项中选择保存路径，点击Newproject,再点击Next设置完成，如图八所示。
*NewProjectWizard：
Start?
BlwJkFtr^jc^t
图八创建新工程
2、设置原理图
在原理图设计Schematicdesign对话框中选择创建原理图（Createa
Schematicfromtheselectedtemplate），如果不需要绘制原理图，可直接选
择Donotcreateaschematic。
在此选择创建原理图，原理图大小可以根据需要选择，本次选择默认（DEFAULT），如图九所示
NewProjectWizard:
SchematicDesign
（jDonotcreateaschematic.
•Createascherrati匚fromtheselectedtemplate.
DesignTemplates
default
LatidscapeAD
LardscapeA1
LardsvapeA2
Lar±
capeA3
LandscapeA4
LandscapeUSA
LandscapeUSA
Lari±
capaUSC
图九创建原理图
4、创建PCB设计
本次设计不需要PCB板，可以直接选择（DonotcreateaPCBlayout），如果需要可以选择（CreateaPCBlayoutfromtheselectedtemplate），如
图十所示。
DonotcreateaPCBlayout,
CieateaPCBlayoiMfromthesdecUdtonplata
L也川litTemplaej
DEFAULT
DoubleEurocard（2L則刨
DoubleEdracarJ（4Laper]
ExtendedDoubleEuiucard（2Layer）
ExtendedDoubleEurocard（4La^er]GeneticSingltLayer
SingleEurocard[2La^et]
SingleEurocard（4Lapef）
SingleEurocardwithCorrectof
图十创建PCB设计
5、选择芯片
在CreateFirmwareProject界面中，设置Family（系列）-8051,Contoller控制器-AT89C51，Compiler（编译器）-ASEM-51，也就是在此设计外部代码编译器。
如果不需要进行仿真，则可直接选择NoFirmwareProject即可。
按下Next，设置完成，如图所示。
图十一选择芯片
6、所有设置完之后，进入Protues原理图绘制界面，中间大部分网格区域是原
理图绘制区，左侧为工具栏，各种元器件、各种仪表等等，可以在此工具栏中查
找。
原理图绘制界面如图十二所示
图十二原理图绘制界面
7、添加元器件
点击工具栏中的P按钮，将会弹出元器件搜索界面（PickDivce），在Keyword一栏中输入将要查找的元器件的关键词，在搜索界面将会出现有关的元器件，选择想要的元器件，按下0K则添加成功，如图十三所示。
图十三添加元器件
8、布局布线
选中元器件，将元器件放进原理图绘制界面，双击放下，所有元器件都放进之后，并进行布局布线，原理图绘制结果如图十四所示。
图十四电路原理图
六、程序流程图
软件设计采用C语言编程，运用模块化程序设计思想，对整个程序分为四
个模块，分别是初始化单片机、定时器、显示器模块，获得AD转换数据模块,
数据处理模块和显示模块，对不同功能模块的程序进行分别编程，其流程图如图
十五所示。
结束
图十五程序流程图
在初始化AT89C51，初始化显示器，定时器TO时，首先进行函数说明和管脚定义，例如定义P1口作为AD的数据口，定义P2.4、P2.5、P2.6和P2.7口作为AD的控制端口等等。
初始化话程序完成后，将是数据采集装换程序，其流程图如图十六所示。
图十六AD数据采集转换
AD转换后的数字信号保存在了单片机，单片机将对保存的数字信号进行数
据处理，数据处理的结果输送给数码管，使数码管显示当前温度值，其流程图如
图十七所示。
T=8.124*addata-655.7
数码管显示
图十七数据处理流程图
七、生成.Hex文件
启动Keil软件，编译源文件，并对源文件进行编译，如果有错误，从错误
的第一条开始改正，直到编译没有错误，编译完成后，会产生.Hex文件，其源
文件编译如图十八所示
图十八源文件编译
八、Proteus仿真
1、导入.Hex文件
双击原理图中的单片机，将会弹出编辑元器件对话框，在对话框中的
Programfile中导入生成的.Hex文件，点击0K，导入成功，如图十九所示
图十九导入.Hex文件
2、电路仿真
符合设计要求，仿真结果如图二十所示
arm：
砂e血cmuace
L■血
mpprim■^ouabi
0rfedl世十廂■nUKkWUfc』
图二十仿真结果
九、总结
本次课设我学会了Protues软件的基本应用，首先创建新工程，创建原理图，选择芯片，添加元器件，布局连线，向单片机导入.Hex文件，最后对电路进行仿真。
除此之外，通过这次课设，我懂得了数字温度计的工作原理，了解了各个部分电路的职能作用，同时也加深了我对单片机、数电和模电的学习，同时我也发现了自己的不足，在软件编程发面存在一些不足的知识，以后要加强这方面的学习。
十、参考文献
【1】张毅刚，刘杰.MCS-51单片机原理及应用.[M]哈尔滨工艺大学出版社，2004年.
【2】郭天祥.51单片机C语言教程.[M]电子工业出版社，2012年.
【3】童师白.模拟电子技术基础.[M]高等教育出版社.2006年.
【4】阎石.数字电子技术基础.[M]高等教育出版社，2006年.
【5】张靖武.周灵杉.单片机系统的PROTUSE设计与仿真.[M]电子工业出版社，2007年
【6】张毅刚.基于Proteus的单片机课程的基础实验与课程设计.[M]人民邮电出版社，2012年.
【7】周润景，张丽娜.基于PROTUSE的电路及单片机系统设计与仿真.[M]北京航空航天大学出版社，2006年.
附录I仿真电路图
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附录II程序
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#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint
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P1
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cs=P2A4;
rd=P2A7;
wr=P2A6;
intr=P2A5;
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ucharled[11]={
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0"
0x06,
1"
0x5B,
2"
0x4F,
3"
0x66,
4"
0x6D,
5"
0x7D,
6"
0x07,
7"
0x7F,
8"
0x6F,
9"
0x40,
-"
0x3F,
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wr=0;
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wr=1;
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cs=1;
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rd=1;
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floattemp;
uintT;
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temp=614.422-7.811*ad_data;
T=（uint）temp;
dat_AD[0]=10;
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elseif（ad_data<
=204）
temp=7.990*ad_data-628.491;
dat_AD[0]=T/1000;
}//正温度
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204）
temp=8.124*ad_data-655.742;
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