基于单片机实现的水温测量仪报告Word格式.docx

1、 本次设计使用单片机，液晶显示器件和温度传感器为主要器件，由温度采集电路， 报警电路和单片机最小系统电路构成，温度传感器采集温度信号经过放大电路的处理送进单片机，然后通过单片机输出信号到液晶显示器显示温度。当温度超过设定范围时， 报警电路发出警报。设计包括总体方案设计，单元模块设计，硬件电路的设计，软件设计，系统的调试。电路结构简单，功能实现完整，电路的拓展空间大，在有需要的时候可以拓展到很多地方的温度测量，有着很宽广的应用前景。 12第页2. 总体方案设计 2.1 方案比较2.1.1 方案一 采用数字电路知识和温度传感器进行电路设计，温度传感器采集温度，经过放大电路的处理，将温度信号放大，再

2、通过数码管显示具体温度值。传感放大电路管显器采处理示温集度温度信数值号 字码 图 2.1 数字电路处理方案图 2.1.2 方案二 利用单片机和温度传感器为主要器件，设计智能测温系统。具体方案如下：复位电路单液晶显示电路片机时钟电路AT89S52报警电路温度传感器按键设置温度上下限 图 2.2 单片机电路方案图2.2 方案论证2.2.1 单片机温度测量系统的功能设计 系统要完成的设计功能如下： 实现对温度参数的实时采集，由单片机对各路数据进行循环检测、数据处理、存储， 实现温度的智能测量。实现超限数据的及时报警。现场监测设备应具有较高的灵敏度、可靠性、抗干扰能力并具有存储、远程通信功能。通信系统

3、具有较高的可靠性、较好的实时性和较强的抗干扰能力。长时间测量数据记录功能：可以根据需要设置数据记录时间间隔，数据存入数据存储器。监控计算机软件设计管理软件既要具有完成数据采集、处理的功能，其软件编程应具有功能强大、界面友好、便于操作和执行速度快等特点。要求达到的技术指标： 测温范围：-20100 测温精度：正负 0.5 测温范围：0100%RH 测温精度：正负 2.5%RH 2.2.2 单片机温度测量系统的设计的原则 可靠性，高可靠性是单片机系统应用的前提，在系统设计的每一个环节，都应该将可靠性作为首要的设计准则。提高系统的可靠性通常从以下几个方面考虑：使用可靠性高的元器件；设计电路板时布线和

4、接地要合理；对供电电源采用抗干扰措施；输入输出通道抗干扰措施；进行软硬件滤波：系统自诊断功能等。操作维护方便，在系统的软硬件设计时，应从操作者的角度考虑操作和维护方便，尽量减少对操作人员专用知识的要求，以利于系统的推广。因此在设计时，要尽可能减少人机交互接口，多采用操作内置或简化的方法。同时系统应配有现场故障诊断程序，一旦发生故障能保证有效地对故障进行定位，以便进行维修。性价比，单片机除体积小、功耗低等特点外，最大的优势在于高性能价格比。一个单片机应用系统能否被广泛使用，性价比是其中一个关键因素。因此，在设计时，除了保持高性能外，尽可能降低成本，如简化外围硬件电路，在系统性能和速度允许的情况下

5、尽可能用软件功能取代硬件功能等。2.3 方案选择 通过比较，采用单片机来设计温度测量电路比用数字电路设计更加方便，成本更小， 操作维护更加方便。单片机的性价比更高，功耗更小，测量的误差受温度变化的影响小。此外，采用软件编程的方法，对环境温度改变时参数的改变更加方便，只需要修改程序中的相关参数就行，应用环境更加广泛。因此，此次设计采用的是用单片机编程的方法来设计温度测量电路。3 单元模块的设计3.1 单片机电路3.1.1 AT89C52 单片机管脚介绍 VCC：供电电压 GND：接地 P0口：口为一个位漏极开路双向口，没脚可吸收门电路，当口的电路第一次写时，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部数

6、据存储器，它被定义数据/地址的第八位在 flash 编程时，P0 口作为原码输入口，当 flash 进行校验时，P0 口输出原码，此时 P0 口外部必须拉高。 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 在编程和校验时，P1 口作为第八位地址接收。 P2口：P2 口为一个内不上拉的 8 双向 I/O 口，P2 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

7、拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2 口管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上啦的缘故。P2 口当用于外部程序存储或 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，可接受输出 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

8、上拉的缘故。P3 口作为 AT89c52 的一些特殊功能口：管脚备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断 0） P3.3 /INT1（外部中断 1） P3.4 T0（计时器 0 外部输入） P3.5 T1（计时器 1 外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写通道） P3.7 /RD（外部数据存储器读通道） REST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持REST 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哟公寓锁存地址的低位字节。在flash 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。

9、在平时，ALE 断以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为震荡频率的 1/6.因此他可以用作外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：没到那个用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE 脉冲。如果想禁制ALE 的输出可在SFR8EH 地址上置 0.此时，ALE 只有执行 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

10、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 保持高电平时，此间内部程序存储器。在 flash 编程区间，此引脚也用于施加12V 变成电源（VPP）。 XTAL1 ：反向震荡放大器的输入及内部始终工作电路输入。 XTAL2 ：来自反向振荡器。3.1.2 单片机最小系统设计 单片机与液晶显示器的连接采用的是 P1 口，如果采用 P0 口就必须加入上拉电阻， 采用 P1 口就不需要加入上拉电阻，可以使电路更加简单明了。如图 3.1 所示： 图 3.1 单片机电路3.1.3 时钟电路 时钟电路由 12MHz

11、的晶振和两个电容组成，用于产生单片机工作时所需的时钟控制信号。石英晶体振荡器是一种高精度和高稳定度的振荡器，被广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中，以及通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。国际电工委员会（IEC）将石英晶体振荡器分为4 类：普通晶体振荡（SPXO），电压控制式晶体振荡器（VCXO），温度补偿式晶体振荡（TCXO），恒温控制式晶体振荡（OCXO）。目前发展中的还有数字补偿式晶体损振荡（DCXO）微机补偿晶体振荡器（MCXO）等等。 石英晶体振荡器是利用石英晶体（二氧化硅的结晶体）的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是：

12、从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为晶片， 它可以是正方形、矩形或圆形等），在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振；而在封装内部添加 IC 组成振荡电路的晶体元件称为晶体振荡器。其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。 石英晶体振荡器的应用如下：（1） 通用晶体振荡器，用于各种电路中，产生振荡频率。（2） 时钟脉冲用石英晶体谐振器，与其它元件配合产生标准脉冲信号，广泛用于数字电路中。（3） 微处理器用石英晶体谐振器。（4） CTVVTR 用石英晶体谐振器。（5） 钟表用石英晶体振荡器。 石英晶体振荡器工作原理如下:计算机都有个计时电路，尽管一般使用“时钟”这个词来表示这些设备，但它们实际上并不是通常意义的时钟，把它们称为计时器（timer） 可能更恰当一点。