#基于STC89C51的温度报警器设计.docx
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#基于STC89C51的温度报警器设计
西安电子科技大学工程设计报告
学院：
电子工程学院
专业：
信息对抗技术
班级：
020731
指导老师：
张煜、朱燕
学生：
袁镜深
学号：
02073027
基于STC89C51的温度报警器设计
一．设计背景
温度是一个十分重要的物理量，对它的测量和控制有十分重要的意义。
随着现代工农业技术的发展及人们对生活环境要求的提高，人们也迫切需要检测和控制温度。
温度控制电路在工农业生产中有着广泛的使用。
日常生活中也可以见到，如电冰箱的自动制冷，空调器的自动控制等等。
在工业生产中，温度、压力、流量和液位是四种最常见的过程变量。
其中，温度是一个非常重要的过程变量。
例如：
在冶金工业、化工工业、电力工业、机械加工和食品加工等许多领域，都需要对各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉的温度进行监控。
然而，用常规的监控方法，潜力是有限的，难以满足较高的性能要求。
采用单片机来对它们进行监控不仅具有监控方便、简单和灵活性大的优点，而且可以大幅度提高被测温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。
因此，单片机对温度的监控问题是一个工业生产中经常会遇到的监控问题。
现代社会是信息化的社会，随着安全化程度的日益提高，而通过温度报警器及时报警，避免不必要的损失。
二．设计思路
由于单片机具有以下的很多优点，被我们选定为制作该作品的首选芯片
单片机特点：
（1）高集成度，体积小，高可靠性
单片机将各功能部件集成在一块晶体芯片上，集成度很高，体积自然也是最小的。
芯片本身是按工业测控环境要求设计的，内部布线很短，其抗工业噪音性能优于一般通用的CPU。
单片机程序指令，常数及表格等固化在ROM中不易破坏，许多信号通道均在一个芯片内，故可靠性高。
（2）控制功能强
为了满足对对象的控制要求，单片机的指令系统均有极丰富的条件:
分支转移能力，I/O口的逻辑操作及位处理能力，非常适用于专门的控制功能。
（3）低电压，低功耗，便于生产便携式产品
为了满足广泛使用于便携式系统，许多单片机内的工作电压仅为1.8V～3.6V，而工作电流仅为数百微安。
（4）易扩展
片内具有计算机正常运行所必需的部件。
芯片外部有许多供扩展用的三总线及并行、串行输入/输出管脚，很容易构成各种规模的计算机使用系统。
（5）优异的性能价格比
单片机的性能极高。
为了提高速度和运行效率，单片机已开始使用RISC流水线和DSP等技术。
单片机的寻址能力也已突破64KB的限制，有的已可达到1MB和16MB，片内的ROM容量可达62MB，RAM容量则可达2MB。
由于单片机的广泛使用，因而销量极大，各大公司的商业竞争更使其价格十分低廉，其性能价格比极高。
三．STC89C51芯片特性
1.简介
89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，和工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的89C51是一种高效微控制器，89C2051是它的一种精简版本。
89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
2.主要特性
和MCS-51兼容
·4K字节可编程闪烁存储器
·寿命：
1000写/擦循环
·数据保留时间：
10年
·全静态工作：
0Hz-24MHz
·三级程序存储器锁定
·128*8位内部RAM
·32可编程I/O线
·两个16位定时器/计数器
·5个中断源
·可编程串行通道
·低功耗的闲置和掉电模式
·片内振荡器和时钟电路
3.管脚说明
89C51电路图如下：
VCC：
供电电压。
GND：
接地。
P0口：
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：
口管脚备选功能
P3.0RXD（串行输入口）
P3.1TXD（串行输出口）
P3.2/INT0（外部中断0）
P3.3/INT1（外部中断1）
P3.4T0（记时器0外部输入）
P3.5T1（记时器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）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：
复位输入。
当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：
当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是：
每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。
另外，该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：
当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：
来自反向振荡器的输出。
4.振荡器特性
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。
该反向放大器可以配置为片内振荡器。
石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。
如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。
有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
5.芯片擦除
整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms来完成。
在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。
此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。
在闲置模式下，CPU停止工作。
但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。
在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。
6.结构特点
8位CPU；
片内振荡器和时钟电路；
32根I/O线；
外部存贮器寻址范围ROM、RAM64K；
2个16位的定时器/计数器；
5个中断源，两个中断优先级；
全双工串行口；
布尔处理器；
四．程序运行流程图
六．主程序设计
LED_0EQU30H
LED_1EQU31H
LED_2EQU32H
ADCEQU35H
TCNTAEQU36H
TCNTBEQU37H
H_TEMPEQU46H;//温度上限
L_TEMPEQU-14H;//温度下限
FLAGBIT00H
H_ALMBITP3.0
L_ALMBITP3.1
SOUNDBITP3.7
CLOCKBITP2.4
STBITP2.5
EOCBITP2.6
OEBITP2.7
ORG00H
SJMPSTART
ORG0BH
LJMPINT_T0
ORG1BH
LJMPINT_T1
START:
MOVLED_0,#00H
MOVLED_1,#00H
MOVLED_2,#00H
MOVDPTR,#TABLE
MOVH_TEMP,#60
MOVL_TEMP,#30
MOVTMOD,#12H
MOVTH0,#245
MOVTL0,#0
MOVTH1,#（65536-1000）/256
MOVTL1,#（65536-1000）%256
MOVIE,#8aH
CLRC
SETBTR0;为ADC0808提供时钟
WAIT:
SETBH_ALM
SETBL_ALM
CLRST
SETBST
CLRST;启动转换
JNBEOC,$
SETBOE
MOVADC,P1;读取AD转换结果
CLROE
MOVA,ADC
SUBBA,#30;判断是否低于下限
JCLALM
MOVA,H_TEMP
MOVR0,ADC
SUBBA,R0;判断是否高于上限
JCHALM
CLRTR1
LJMPPTOC
LALM:
;低温报警
CLRL_ALM
SETBTR1
CLRFLAG
LJMPPTOC
HALM:
;高温报警
CLRH_ALM
SETBTR1
SETBFLAG
LJMPPtOC
PTOC:
MOVA,ADC;数值转换
MOVB,#100
DIVAB
MOVLED_2,A
MOVA,B
MOVB,#10
DIVAB
MOVLED_1,A
MOVLED_0,B
LCALLDISP
SJMPWAIT
INT_T0:
CPLCLOCK;提供89C51时钟
RETI
INT_T1:
MOVTH1,#（65536-1000）/256
MOVTL1,#（65536-1000）%256
CPLSOUND
INCTCNTA
MOVA,TCNTA
JBFLAG,I1;判断是高温警报还是低温警报
CJNEA，#30,RETUNE;低温警报声
SJMPI2
I1:
CJNEA,#20,RETUNE;高温警报声
I2:
MOVTCNTA,#0
INCTCNTB
MOVA,TCNTB
CJNEA,#25,RETUNE
MOVTCNTA,#0
MOVTCNTB,#0
LCALLDELAY2
RETUNE:
RETI
DISP:
MOVA,LED_0;数码显示子程序
MOVCA,@A+DPTR
CLRP2.3
MOVP0,A
LCALLDELAY
SETBP2.3
MOVA,LED_1
MOVCA,@A+DPTR
CLRP2.2
MOVP0,A
LCALLDELAY
SETBP2.2
MOVA,LED_2
MOVCA,@A+DPTR
CLRP2.1
MOVP0,A
LCALLDELAY
SETBP2.1
RET
DELAY:
MOVR6,#10
D1:
MOVR7,#250
DJNZR7,$
DJNZR6,D1
RET
DELAY2:
MOVR5,#20
D2:
MOVR6,#20
D3:
MOVR7,#250
DJNZR7,$
DJNZR6,D3
DJNZR5,D2
RET
TABLE:
DB3FH,06H,5BH,4FH,66H
DB6DH,7DH,07H,7FH,FH
END
五．Proteus仿真图
六．结束语
这种温度报警器结构简单。
工作时，温度测量范围为0～250ºＣ。
当温度达到预定值时，立刻发出报警信号，从而防止因温度升高或过低而带来的不必要的损失。
通过本次工程设计，又使我学到了许多书本上无法学到的知识,也使也深该体会到单片机技术使用领域的广泛，不仅使我对学过的单片机知识有了很多的巩固，同时也对单片机这一门课程产生了更大的兴趣。
在做本次工程设计的过程中，我感触最深的当属查阅大量的设计资料了。
为了让自己的设计更加完善，查阅这方面的设计资料是十分必要的，同时也是必不可少的。
我们是在做单片机工程设计，但我们不是艺术家，他们可以抛开实际尽情在幻想的世界里翱翔，而我们一切都要有据可依，有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。
其次，我学会了在网络上查找有关本设计的各硬件的资源，其中包括：
AT89C51单片机及其引脚说明、ADC0808引脚图及其引脚功能等，为本次工程设计提供了一定的资料。
经过这次的设计，为我们以后毕业设计的制作也奠定了一定的基础。
七．参考文献：
[1]张俊谟《单片机中级教程》北京航空航天大学出版社.2006，10.
[2]王俊峰《电子产品开发设计和制作》北京人民邮电出版社.
[3]张克农《数字电子技术基础》高等教育出版社.2008.
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