单片机课设结题报告.docx
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单片机课设结题报告
BeijingJiaotongUniversity
单片机课设结题报告——
温度计的设计
组员姓名：
WT
TYP
班级：
电气0906
指导老师：
季晓衡
完成日期：
2011年11月24日
一、实验元件介绍
1、感温元件AD590
（1）AD590的主要特性：
AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流传感器,是一种已经IC化的温度感测器,它会将温度转换为电流。
其规格如下：
a、度每增加1℃,它会增加1μA输出电流
b、可测量范围-55℃至150℃
c、供电电压范围+4V至+30V
（2）AD590管脚图及元件符号
（3）AD590工作原理
AD590相当于一个温度控制的恒流源，输出电流大小只与温度有关，且与温度成正比。
只需一个精密电阻，就可以将电流（温度）信号转化为电压信号，总的灵敏度系数通过该电阻设定。
AD590的温度系数是1μA/K，即温度每增加1K，它会增加1μA输出电流。
其输出电流是以绝对温度零度-273℃为基准，每增加1℃，它会增加1μA输出电流，因此0℃到100℃时AD590输出电流为273μA到373μA。
（4）电流-电压转换电路
电压-电流转换电路
图中，AD590输出端输出电流，经过10K的电阻，转换为电压值。
OP07为一射极跟随器，A=1，用于提高输入阻抗。
两个二极管用于隔离干扰。
电流-电压转换公式如下：
AD590的灵敏度：
经过10K电阻后：
具体温度-电压值对应如下表
摄氏温度/℃
AD590电流/μA
经10KΩ电压/V
0
273.2
2.732
10
283.2
2.832
20
293.2
2.932
30
303.2
3.032
40
313.2
3.132
50
323.2
3.232
60
333.2
3.332
100
373.2
3.732
2、ADC0832
通过特定的电流-电压转换电路之后，可得到与温度相对应的电压。
但是若想显示，需要得到数字信号才行。
所以需要用ADC0832。
ADC0832为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，芯片的模拟电压输入在0-5V之间。
其引脚图及说明如下：
引脚功能说明：
◆CS_片选使能，低电平芯片使能。
◆CH0模拟输入通道0，或作为IN+/-使用。
◆CH1模拟输入通道1，或作为IN+/-使用。
◆GND芯片参考0电位（地）。
◆DI数据信号输入，选择通道控制。
◆DO数据信号输出，转换数据输出。
◆CLK芯片时钟输入。
◆Vcc/REF电源输入及参考电压输入（复用）
输入格式
配置位
选择通道号
CH0
CH1
CH0
CH1
差分
L
L
+
-
L
H
-
+
单端
H
L
+
H
H
+
ADC0832时序：
当CS由高变低时，选中ADC0832。
在时钟的上升沿，Din端的数据移入ADC0832内部的多路地址移位寄存器。
在第一个时钟期间，Din为高，表示启动位，紧接着输入两位配置位。
当输入启动位和配置位后，选通输入模拟通道，转换开始。
转换开始后，经过一个时钟周期延迟，以使选定的通道稳定。
ADC0832接着在第4个时钟下降沿输出转换数据。
数据输出时先输出最高位（D7-D0）；输出完转换结果后，又以最低位开始重新输出一遍数据（D7-D0），两次发送的最低位共用。
当片选CS为高时，内部所有寄存器清0，输出变为高阻态。
实验中我们由CH0输入模拟量，Dout输出数字量。
我们把ADC0832的CS、CLK、Dout、Din端分别连接在P3.3、P3.2，P3.1，P3.0端，所以ADC0832的片选、时钟信号、启动位和配置位均通过置位端口实现。
由于是CH0输入模拟信号，所以配置位为10（B）。
ADC0832为单端输出模式。
由于AD是串行输入输出，故前3个脉冲上升沿完成设置，第4—11个脉冲下降沿后取1位AD转换的结果，在第11—18个脉冲下降沿后第二次取AD转换结果，将两次结果进行比对，如果一致，则完成转换，关ADC0832；如果不一致，则重新开始转换。
经AD转换后，数字量D与温度值的转换如下所示：
3、51单片机
实验中将用51单片机作为将数字信号输出为数码显像管显示数字的转换芯片，用汇编程序控制单片机不同输出端口的高低电平，即可控制数码显像管显示的数字。
4、数码显像管
实验中所用的是较为普遍的4个8位显像管，显示的数字分别有不同的输出位所对应。
其字形表为1-10：
3FH,06H,5BH,4FH,66H,
6DH,7DH,07H,7FH,6FH。
二、设计思路：
该数字温度计的设计要求为：
（1）四位数码管显示，两位整数，两位小数；
（2）温度显示范围：
0℃（或20℃室温）～100℃。
电路由温度传感器（AD590），电压-电流转换电路，AD转换器，51单片机和显示模块组成。
AD590属于电流输出型传感器，其输出的电流经电压-电流转换电路变为模拟电压信号，通过AD转换器变为数字量。
此数字量输入单片机，单片机直接控制显示。
显示模块由四个LED数码显示管和若干阻排组成。
电路板连接如下图：
实验原理图如下图：
三、程序设计框图及汇编语句：
系统程序包括主程序、AD子程序、BCD子程序和显示子程序。
实验中由于需要显示小数，所以需要借助100/51得到的小数位。
具体计算过程如下：
程序中将R7作为存储ADC0832输出8位的位。
实验测得在0℃～100℃的过程中，AD590经过10kΩ电阻，经过ADC0832转换之后的范围为8BH-BEH，其中共有51个数，反映的是0℃～100℃的变化。
由于100/51=1.96=2-0.04，所以2可以作为整数显示的基础位，0.04可作为小数显示的基础位。
这样就可以实现实验要求的功能。
在ADC0832输出8BH-A4H的时候，小数位都不会超过1，所以就在整数位将其输出的数值乘以2之后减1，然后送到数码显像管显示；小数位就用其输出的数值乘以4，再用100减去这个数，作为小数位的数，送给数码显像管显示。
这就是我们设计的温度计的基本原理。
当然，由于ADC0832的原因，在CLK口输入的时钟信号需要从单片机中发出，所以还需要用SETB，CLR，DELAY等语句产生时钟信号。
程序框图如下：
开始
输入使能信号，使之开始工作
输入通道控制字
产生时钟脉冲，输出两字节数据
调用显示子程序
调用ＡＤ子程序
调用BCD子程序
初始化
开始
否
关显示
显示缓存区内容送A，查字形表
字型码送P0口，字位码送P1口
延时2ms
变量调整，3位显示完成？
是
结束（返回）
显示子程序
主程序：
ORG0000H
SJMP0040H
ORG0040H
MAIN:
MOVIE,#00H
CLRREN
MOVP3,#0FFH
MOVP2,#0FFH
MOVP0,#0FFH
CLRP3.2
CHUSHI:
MOVR0,#00H
CLRP3.3
ACALLDELAY
SETBP3.2
ACALLDELAY
CLRP3.2
ACALLDELAY
SETBP3.2
ACALLDELAY
CLRP3.2
CLRP3.0
ACALLDELAY
SETBP3.2
ACALLDELAY
CLRP3.2
ACALLDELAY
SETBP3.2
ACALLDELAY
CLRP3.2
DUSHU:
ACALLDELAY
MOVB,P3
SETBP3.2
JBB.1,ZHIWEI
CLRACC.7
FANHUI:
RLA
INCR0
CLRP3.2
CJNER0,#08H,DUSHU
ACALLLUEGUO
MOVP3,#0FFH
CLRP3.2
AJMPXIANSHI
ZHIWEI:
SETBACC.7
AJMPFANHUI
XIANSHI:
CLRC
MOVR7,A
SUBBA,#8BH
JNCPANDUAN1
MOVR1,#00H
MOVR2,#00H
PANDUAN1:
MOVA,R7
CLRC
SUBBA,#0BEH
JCPANDUAN2
MOVR1,#99
MOVR2,#99
PANDUAN2:
MOVA,R7
CLRC
SUBBA,#0A4H
JNCJIEWEI
MOVA,R7
CLRC
SUBBA,#8BH
MOVB,#02H
MULAB
SUBBA,#01H
MOVR1,A
MOVA,R7
SUBBA,#8BH
MOVB,#04H
MULAB
MOVR0,A
MOVA,#64H
SUBBA,R0
CLRC
MOVR2,A
HUIGUI:
MOVA,R1
MOVB,#10
DIVAB
MOVR3,A
MOVR4,B
MOVA,R2
MOVB,#10
DIVAB
MOVR5,A
MOVR6,B
MOVR0,#00H
XIANSHIW:
MOVDPTR,#MAP
MOVA,R3
MOVCA,@A+DPTR
MOVP2,A
CLRP0.5
ACALLDELAY
ACALLDELAY
SETBP0.5
MOVDPTR,#MAP
MOVA,R4
MOVCA,@A+DPTR
ORLA,#80H
MOVP2,A
CLRP0.4
ACALLDELAY
ACALLDELAY
SETBP0.4
MOVDPTR,#MAP
MOVA,R5
MOVCA,@A+DPTR
MOVP2,A
CLRP0.3
ACALLDELAY
ACALLDELAY
SETBP0.3
MOVDPTR,#MAP
MOVA,R6
MOVCA,@A+DPTR
MOVP2,A
CLRP0.2
ACALLDELAY
ACALLDELAY
SETBP0.2
INCR0
CJNER0,#0FFH,XIANSHIW
AJMPCHUSHI
JIEWEI:
MOVA,R7
CLRC
SUBBA,#8BH
MOVB,#02H
MULAB
SUBBA,#02H
MOVR1,A
SUBBA,#8BH
MOVB,#04H
MULAB
MOVR0,A
MOVA,#0C8H
SUBBA,R0
CLRC
MOVR2,A
AJMPHUIGUI
LUEGUO:
MOVR0,#00H
XUNHUAN:
SETBP3.2
ACALLDELAY
INCR0
CLRP3.2
ACALLDELAY
CJNER0,#07H,XUNHUAN
RET
MAP:
DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH
DELAY:
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
NOP
RET
END
四、实验心得：
通过这次课程设计，我对ADC0832的结构有了全面的认识，也对运用汇编语言编程的能力和整体掌握有了大幅度的提升。
而此次课设对我最大的提高在于对未知知识的搜集、掌握和运用过程。
由于之前帮助老师焊过板子，所以我们就先于其他人知道了各种转换电路的元器件，如温度传感器是输出电流的，A/D转换是用ADC0832的，他们之间需要用10kΩ电阻作相应转换。
最关键的就在于对ADC0832的掌握。
因为单片机课上主要讲授了ADC0809，所以我们上网查到相关芯片的资料，得知AD0832的数字量输出与AD0809的并行输出不同，是串行输出的，所以应该将其输出量在P3.1口输入到单片机。
而且它的选口、输输出都要在外部输入的时钟下降沿的时候读写，时钟信号还需要外部给定，所以它的CLK口要与P3.2口相连。
ADC0832在数据传输前要在Din中输入起停位和配置位，以设定ADC0832的工作模式，这三位数据也可通过移位输入。
由于ADC0832的输入在CH0口，输出为单端输出，所以配置位为10（B）。
有了总体思路后我们开始着手分块编写程序，编译无误后就到实验室进行了实验仿真。
我们的实验还只停留在仿真头试验阶段，没有真正的将程序烧入单片机，所以还是有点遗憾的。
不管之前怎样全面思考，实验过程中还是会出现意想不到的问题。
实验过程中AD590输出的电流变化范围没有设计的那么大，即使将1kΩ电位器调到最大也不能将显示的室温调至准确。
所以我们对程序进行了进一步修改，将输入的数值做了一定比例的放大，并做了一些误差调整，最终实现了室温时显示21-23度，用电烙铁烫AD590之后最大显示数值度能超过100（即在99.99之后又从0.00开始显示），最终做出的温度计量程为0℃到100℃左右。
在实验调试过程中，我们的程序出现了一个小bug，就是在温度到60度以上的时候第三个显像管就自动灭掉，到80度以上之后又会恢复显示。
一开始我们都想不明白，但之后终于想清楚了：
是以A作为字位选择的时候超过了9，字形表就查不到，自然就显示不出来了。
之后我们将字形表增加成三个0-9循环的形式，成功解决了这一问题，我们也感到很欣慰。
总的来说，这样的课设总是比较有趣，富有挑战性而又不枯燥，非常吸引人，对我个人来说试一次绝佳的锻炼机会，既能进一步巩固专业知识，增强专业基础，又能提高动手能力，使自己对实验调试的方法更加熟练。
如果以后还能有机会接触此类实验的话，我一定会倍加珍惜的。
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