智能温度计课程教学设计.docx

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智能温度计课程教学设计

《智能仪器》

课程设计说明

学号:

学生姓名:

院:

机电工程学院

业:

电子信息工程技术

目:

智能温度计

.课程设计的目的：

本课程是电子信息工程技术专业的专业基本能力训练课程，其目的是通过本课程设计，使学生掌握智能仪器的一般设计

方法，熟悉系统硬件和软件的一般开发环境和开发流程，为设计和开发智能仪器打下坚实的基础。

培养学生基于单片机应用系统的分析和设计能力和专业知识综合应用能力，同时

提高学生分析问题和解决问题的能力以及实际动手能力，为

日后工作奠定良好的基础。

.设计题目：

智能型温度测量仪的设计三.内容和要求四.组织方式

1.智能型温度测量仪的设计

③．

使用220V/50Hz交流电源，设置电源开关、电源指示灯和电源保护

功能。

⑵．主要技术指标

①.测量温度范围：

0〜120C

②.测量误差：

W1%

⑥．显示方式：

4位LED数码管显示被测温度值。

：

《智能仪器》课程设计指导书

二：

摘要

三：

引言:

四智能温度计的设计梗概

五：

系统硬件组成

六：

系统硬件组成温度传感器AD590

七：

放大器

八：

3A/D转换器MC14433放大器

九：

LED显示器

十：

性能弊端处理

：

总结

十三：

参考文献

十四：

程序清单

功能、硬件的组成和软件的设计。

该系统的功能是通过温度传感器对

温度进行采集，然后通过A/D转换器MC14433进行模数转换，传给

单片机进行处理，从而实现温度的实时显示。

整个系统结构紧凑、简

单可靠、操作灵活、功能强、性能价格比高，较好地满足了现代农业

生产和科研的需要。

单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资

源又能满足很多应用场合的需要，加之单片机具有集成度高、功能强、

速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点，因此，在工

业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、高级计算器、

家用电器等领域的应用日益广泛，并且正在逐步取代现有的多片微机

应用系统。

单片机的潜力越来越被人们所重视。

特别是当前用CMOS

工艺制成的各种单片机，由于功耗低，使用的温度范围大，抗干扰能

力强、能满足一些特殊要求的应用场合，更加扩大了单片机的应用范

围，也进一步促使单片机性能的发展。

而现在单片机在农业上也有了

很多的应用。

关键词：

温度传感器；A/D转换器；实时显示

引言:

单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多应用场合的需要，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点，因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、高级计算器、家用电器等领域的应用日益广泛。

1智能温度计的设计梗概

下图是智能温度计的基本组成方框。

主要由温度传感器，放大器，A/D

转换器，单片机控制，LED显示器，电源等组成。

温度传感器是把温度转换成电压（或电流）的器件。

不同的温度传感器，输出电压的范围也差别很大。

放大器的主要功能是把微弱的温度电压信号放大到（0—2）伏或（0

—5）伏的范围内，以便进行A/D转换。

一方面控制A/D转换器实现模拟信号到数字信号的转换，另一方面将采集到的数字温度电压值，经过计算处理，得到相应的温度值，送到LED显示器以数字形式显示测量的温度。

LED显示器用于显示测量温度的结果。

温

放

A/D

度

■

大

■

转

传

•

器

r

换

感

器

器

1所示

电源

智能温度计的基本组成如图

LED显示器

图1智能温度计方框图

2系统硬件组成

硬件组成如图2所示

测量摄氏（C）温度的电路原理。

图中用电位器R1调零点，用R2调增益，方法如下：

在0oC时调整

W1使输出Vo=273.2mV。

然后在100C时调W2使Vo=373.2mV。

然后反复多次，直至0C时Vo=273.2mV,100C时Vo=373.2mV为止。

最后在室温下进行校验。

例如，若室温为25C,那么Vo应为298.2mV。

0C和100C环境的产生方法：

冰水混合物是0C的环境，沸水为100C

环境。

2.2放大器

放大器由运算放大器A组成，常用的芯片有：

LF335，LF336，CA3140

2V。

等，主要功能是把模拟的温度电压信号放大到A/D转换器要求的输入电压范围。

A/D转换器MC14433要求,模拟输入电压的范围为：

0

W3的作用是抵消温度传感器AD590在摄氏0C时产生的温度电压Vo=

273.2mV，使放大器A的输出电压为0.0V。

放大器A的放大倍数选择为

0—1。

50V

10,保证温度在0—150C范围内变化，而放大器的输出电压在

的范围内。

电位器W2用于调整放大器的放大倍数。

2.3A/D转换器MC14433

图3是主要框图和引脚的分布

引脚引线功能如下:

R1,

R1/C1,C1外接积分电阻R1和积分电容C1元件端。

外接元

件典型值:

当量程为2V时，C=0.1诉尺=470kQ;当量程为200mV时,

C1=0.1

疔，R1=27kQ

DU

数据显示控制端。

当DU和

EOC（引脚14）连接时，每次A/D

转换都输出

CLKI，

CLKO时钟振荡器外接电阻

RC端，RC的典型值为470kQ,

时钟频率随

RC增加而下降

VEE

模拟负输入端。

典型值为-5V

VSS

数字地，除CLKO端外所有输出端的低电平基准。

当VSS与

VAG相连（即数字地和模拟地相连）时，输出电压幅度为VAG〜VDD（0V

VEE〜VDD（-5V

+5V）;当VSS与VEE（-5V）相连，输出电压幅度为

VXI>VR时（被测

OR过量程标志输出端。

平时为高电平。

当I电压输入绝对值大于参考电压），OR端输出低电平

对应DS1千位，对应DS4个位。

2个时钟

DS1〜DS4多路选通脉冲输出端，每个选通脉冲宽度为18个时钟脉冲，两个相邻脉冲之间间隔为周期

为最高位。

0或1外,

Q0〜Q3BCD码数据输出线。

其中为Q0最低位，Q3当DS2、DS3和DS4选通期间，Q0〜Q3除了表示千位的还表示了转换值的正负极性和欠量程还是过量程

VDD正电源端。

典型值为+5V

2.4LED显示器

共阴极LED显示器的阳极和单片机

CPU的P1口连接，显示段码由

CPU通过P1口传送到LED显示器的阳极。

位扫描码由单片机8051的P2

器的数位，

P2.3，

P2.2,P2.1,P2.0

输出电平为‘

0111'时，选通左边的第

一位数字，

P2.3，

P2.2,P2.1,P2.0

输出电平为‘

1011'

时，

选通左边的第

二位数字，

P2.3，

P2.2,P2.1,P2.0

输出电平为‘

1101'

时，

选通左边的第

三位数字，

P2.3，

P2.2,P2.1,P2.0

输出电平为‘

1110'

时，

选通左边的第

四位数字。

2.5系统核心单片机部分

单片机AT89C51有内部RAM，可以作为各种数据区使用，内部闪电

MC14433，实

存储器存放智能温度计的控制程序。

它的主要功能是控制现温度的数字值采集，完成温度的数字采集值到对应数字温度的转换计算，并把计算的数字温度转换相应的显示段码，控制LED显示器以动态扫描方式进行温度显示。

3性能弊端处理

为增强系统在工作现场的抗干扰能力，在硬件设计方面采取了一系列措施，例如，信号的输入／输出采用电平转换、光电隔离；正确配置接地系统，处理好共地信号；强电信号和弱电信号分开走线，传输线尽可能使用双绞线和屏蔽电缆；设置WDT时钟监视电路，自动监视CPU运行状态，出现故障自动处理，同时具有硬件自诊断功能，避免“死机”现象发生等等。

4系统核心单片机部分下

图是智能温度计的流程图。

因为智能温度计的控制和计算相对简单,

由该流程方框图可见，该主程序是循环线性结构。

在初始化时，清除内部

否正常等。

它主要包括了下述一些子程序：

（1）从A/D转换器MC14433读取温度数字电压子程序：

查询A/D转换状态，一旦本次A/D转换结束，CPU将温度电压的BCD码数字值送到RAM中的输入缓冲区存放。

（2）温度电压数字值到温度数字转换子程序；将缓冲区中的温度电压数字BCD码转换为实际的温度十进制数字。

（3）温度数字到LED显示段码转换子程序：

把温度十进制数字转换

成相应的LED显示段码，存放在显示段码缓冲区供LED显示器显示传送

子程序

5总结

本课程设计叙述了智能温度计的设计，包括硬件组成和软件的设计，

该系统在硬件设计上主要是通过温度传感器对温度进行采集，把温度转换

将模拟温度电压信号转化为对应的数字温度信号电压。

其硬件设计中最核心的器件是单片机89C51，它一方面控制A/D转换器实现模拟信号到数字信号的转换，另一方面，将采集到的数字温度电压值经计算机处理得到相应的温度值，送到LED显示器，以数字形式显示测量的温度。

整个系统的软件编程就是通过汇编语言对单片机MT89C51实现其控制功能。

整个系统结构紧凑，简单可靠，操作灵活，功能强大，性能价格比高，较好的满足了现代农业生产和科研的需要。

6体会

通过本次的设计，参考了大量的资料，让我认识到了单片机功能的强大，让我学到了很多，受益匪浅。

在黄老师的帮助下完成了本次课程设计，我深感欣慰，最重要的就是我深深的感受到师生互动的魅力。

参考文献

.李朝青．PC机及单片机数据通信技术．

[M]北京航空航天大学出

版社．2000

1993

1980

2000（6）:

66〜68.

.李广弟．单片机基础．[M].北京航空大学出版社.1994年6月

.何立民．单片机应用系统设计——系统配置与接口技术．北京航

空航天大学出版社．1995.马明建.数据采集与处理技术．西安交通大学出版社.1997

程序清单MOVA,R0

SUBBA,#3AH

ORGOOOOH

JCLOOP

LJMPMAIN

MOVA,R0

ORG0013H

ACALLTEMP

LJMPSUB

LOOP:

MOVDPTR,#EF00H

ORG0100H

MOVR1,#0F8H

MAIN:

MOVSP,#40H

MOVA,#33H

MOVA,#78H

MOVX@R1,A

MOVA,R0

MOVR7,#09H

MOVXA,@DPTR

MOVCA,@A+DPTR

MOVR0,A

DECR1

CLRC

MOVX@R1,A

SUBBA,#34H

MOVA,R2

JNCLOOP1

INCR1

CLRC

MOVX@R1,A

INCR0

POPACC

POPPSW

RETI

MOVA,R2

END

CLRC

TEMP:

MOVDPTR,TABLE

RRCA

MOVA,R0

MOVR2,A

MOVB,#04H

MOVA,#00H

CLRC

MOVDPTR,#00F8H

MULAB

MOVX@DPTR,A

JNCNOO

AJMPGO

INCDPH

LOOP1:

MOVP1,#8FH

AJMPGO

NOO:

MOVC

LOOP2:

MOVP1,#0BFH

A,@A+DPTR

MOVCA,@DPTR

MOVA,P1

MOV81H,A

CJNEA,#0FBH,ML3

AJMPLOOP

AJMPMAIN

ORG0300H

ML3:

MOVA,PIN1

TAB:

DB3FH06H5BH4FH

INCA

66H6DH7DH07H7FH6FH

SUBBA,PIN3

77H83H

CJNEA,#0,ML4

MAIN:

MOV20H,#0

AJMPTEST0

MOV21H,#0

ML4:

JCTEST0

MOVR0,#3CH

JNBE1,TEST0

MOVR1,#12

AJMPCOMPP

LCALLCLEAR

TEST0:

MOVPIN3,#0

SETBPT0

MOVA,P1

ML2:

NOP

CJNEA,#0FDH,TEST

NOP

AJMPEXIT

NOP

TEST:

MOVA,P1

CJNEA,#0FFH,TEST1

MMINI:

AJMPMIN

EXIT:

MOVR0,#79H

HOURR:

JNBP1.5,HHOUR

AJMPHOUR

MOVR1,#50H

HEX:

ACALLHEXASC

HHOUR:

AJMPHOU

MOVR2,#6

TEST1:

JNBP1.0,SETT

MOVR0,#5AH

TEST2:

SETBEA

ACALLINI

JNBP1.4,EXIT

CLRFLAG3

JNBP1.5,DEAL

SJMPHERE

AJMPTEST

SETT:

CLREA

COMPP:

AJMPCOMP

MOVC,P1.4

SECOO:

JNBP1.5,SSECO

MOVF0,C

AJMPSECO

JNBP1.1,SECOO

SSECO:

AJMPSEC

JNBP1.2,MINII

AJMPMINI

AJMPTEST2

DEAL:

SETBE1

JNBP1.1,SECOO

JNBP1.2,MINII

JNBP1.4,OVER

MOVR0,#49H

JNBP1.3,HOURR

AJMPAAA

MOVR1,#6

ACALLCLEAR

OVER:

SETBE2

MOVB,#3

INCPIN1

MOVA,PIN1

MOVR2,#6

MULAB

MOVR0,#3AH

ADDA,R4

MOVR1,PIN1

MOVPIN,A

ACALLINI

MOVA,PIN1

MOVR0,#49H

CJNEA,#4,AAA

MOVR2,#3

MOVPIN1,#0

MOVR1,PIN

MOVPIN2,#3EH

ZIP:

MOVA,@R0

MOV@R1,A

INCR0

MOVPIN,#3CH

AAA:

JNBP1.4,OVER

MOVA,@R0

ANLA,#0F0H

SWAPA

SWAPA

ORLA,@R1

XRLA,@R1

MOV@R1,A

JNZENDD

INCPIN

DECR1

INCR0

MOVA,@R0

INCR1

ANLA,#0FH

DJNZR2,ZIP

XRLA,@R1

AJMPEXIT

JNZENDD

COMP:

MOVA,PIN2

DECR1

CJNEA,#4AH,J

DECR0

AJMPOVR

DJNZR2,JJJ

J:

MOVR0,PIN2

SETBFLAG2

MOVR1,#7EH

INCPIN3

MOVR2,#3

AJMPTEST

ADDA,#3

JNBF0,SUB1

MOVPIN2,A

ACALLDAAD1

AJMPCOMP

MOVA,R2

OVR:

MOVPIN2,#3EH

XRLA,#60H

AJMPTEST

JNZML0

HOUR:

ACALLDELY

ACALLCLR0

MOVR0,#7EH

AJMPML0

JNBF0,SUB1

SECO:

ACALLDELY

ACALLDAAD1

MOVR0,#7AH

MOVA,R2

JNBF0,SUB1

XRLA,#24H

ACALLDAAD1

JNZML0

MOVA,R2

ACALLCLR0

XRLA,#60H

AJMPML0

JNZML0

MOVR0,#7CH

ML0:

MOVR0,#79H

MOVR1,#50H

ACALLDAAD1

ACALLHEXASC

MOVA,R2

MOVR2,#6

XRLA,#24H

MOVR0,#5AH

JNZML00

ACALLINI

ACALLCLR0

AJMPSETT

AJMPML00

SUB1:

SETBF0

MIN:

ACALLDELY

ACALLSUB

SETBE0

AJMPML0

MOVR0,#4CH

CLEAR:

MOV@R0,#0

ACALLDAAD1

INCR0

MOVA,R2

DJNZR1,CLEAR

XRLA,#60H

RET

JNZML00

HOU:

ACALLDELY

ACALLCLR0

SETBE0

AJMPML00

SETBE0

DELY:

MOVR1,#0FFH

MOVR0,#4AH

A1:

MOVR2,#0FFH

ACALLDAAD1

LOOP:

NOP

MOVA,R2

NOP

XRLA,#60H

NOP

JNZML00

ACALLCLR0

DJNZR2,LOOP

DJNZR1,A1

RET

ML00:

MOVR0,#49H

MOVR1,#30H

PITO:

PUSHPSW

ACALLHEXASC

PUSH0E0H

MOVR2,#6

PUSHDPH

MOVR0,#3AH

PUSHDPL

MOVR1,PIN1

SETBPSW.3

INCR1

MOVA,P1

CJNEA,#0FDH,SSS

ACALLDAAD1

MOVTL0,#0EDH

MOVA,R2

MOVTH0,#0FBH

XRLA,#60H

SSS:

JNBP1.5,GETNUM

JNZRET0

DDD:

MOVA,2FH

ACALLCLR0

DECA

MOVR0,#7EH

MOV2FH,A

ACALLDAAD1

JNZRET0

MOVA,R2

MOV2FH,#10H

XRLA,#24H

MOVR0,#7AH

JNZRET0

ACALLDAAD1

ACALLCLR0

MOVA,R2

RET0:

SETBTR0

XRLA,#60H

POPDPL

JNZRET0

POPDPH

RETI

MOVR2,A

GETNUM:

ANLA,#0FH

JBFLAG1,EE

MOV@R0,A

MOVR1,#49H

MOVA,R2

MOVR2,#6

INCR0

CO:

MOV@R1,#0

ANLA,#0F0H

INCR1

SWAPA

DJNZR2,CO

MOV@R0,A

SETBFLAG1

SETBFLAG3

EE:

AJMPDDD

RET

DAAD1:

MOVA,@R0

SUB:

DECR0

DECR0

DEC@R0

SWAPA

CJNE

ORLA,@R0

@R0,#0FFH,RET2

ADDA,#1

INCR0

DECR0

INCR0

MOV@R0,#0

CJNE@R0,#0,BB

RET

DECR0

AA:

DECR0

MOV@R0,#0

MOV@R0,#9

RET

INCR0

BB:

DECR0

DEC@R0

MOV@R0,#9

CJNE

INCR0

DEC@R0

CJNE

@R0,#0FFH,RET2

MOV@R0,#0

SETBFLAG3

@R0,#0FFH,RET3

RET2:

RET

MOV@R0,#0

SETBFLAG3

RET3:

RET

SUB0:

DECR0

DEC@R0

CJNE

CLR0:

CLRA

MOV@R0,A

@R0,#0FFH,RET2

DECR0

SETBTR1

MOV@R0,A

MOVA,#0CH

SETBFLAG3

MOVSBUF,A

RET

JNBTI,$

FUL0:

MOVA,#6

CLRTI

INI:

MOV@R0,A

MOVR3,#2

DECR0

REC2:

MOVR2,#2

CLRA

REC:

MOVA,@R0

MOV@R0,A

SETBFLAG3

RET

ORLTMOD,#20H

MOVTH1,#0fdH

MOVTL1,#0fdH

MOVSCON,#50H

MOVPCON,#80H

SND:

MOVSBUF,A

JNBTI,$

CLRTI

DECR0

DECR0

DJNZR2,REC

MOVA,#3AH

MOVSBUF,A

REC1:

JNBTI,$

CLRTI

DJNZR3,REC2

MOVR2,#2

MOVA,@R0

MOVSBUF,A

JNBTI,$

CLRTI

DECR0

DECR0

DJNZR2,REC1

JBE0,REE

AJMPJJ

RET

JNBTI,$

EEE:

E:

JJ:

RE:

ENDS:

CLRTI

DJNZR1,REE

JNBE2,JJ

CLRE2

CLRE0

MOVSBUF,#0DH

JNBTI,$

CLRTI

JNBFLAG2,ENDS

MOVR3,#5

MOVSBUF,#30H

JNBTI,$

CLRTI

DJNZR3,RE

RET