課程設(shè)計(jì)---基于單片機(jī)的數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)背景1</b></p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)要求1</b></p><p><b>　　1.3設(shè)計(jì)

2、思路1</b></p><p><b>　　2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)1</b></p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)總框圖1</p><p>　　2.2 各模塊功能2</p><p>　　2.3 設(shè)計(jì)總電路圖7</p><p><b>　　3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)8</b>

3、;</p><p>　　3.1程序流程圖8</p><p><b>　　3.2源程序10</b></p><p>　　4 系統(tǒng)仿真與調(diào)試10</p><p>　　4.1 電路仿真14</p><p>　　4.2 系統(tǒng)調(diào)試14</p><p><b>　　

4、5總結(jié)與展望14</b></p><p><b>　　5.1 總結(jié)15</b></p><p><b>　　5.2 展望15</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)16</b></p><p><b>　　致 謝17</b>&

5、lt;/p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)背景</b></p><p>　　環(huán)境溫度作為最基本的環(huán)境參數(shù)之一，與人們的生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及科學(xué)研究密切相關(guān)，研制溫度測量裝置具有很高的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價值。常用的溫度計(jì)如水銀溫度計(jì)雖然價格低廉，但隨著人們對測量精度要求的不斷提高使其在

6、很多方面難以滿足人們的需求。數(shù)字溫度計(jì)作為一種高精度和高靈敏度的溫度測量裝置，在許多領(lǐng)域都得到了越來越廣泛的應(yīng)用。</p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　利用單片機(jī)80C51與串行A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0831設(shè)計(jì)一個數(shù)字溫度計(jì)，能夠測量0～150°C的溫度值，測量結(jié)果用4位數(shù)碼顯示。溫度通過溫度傳感器TC1測量后轉(zhuǎn)換為電信號

7、，再經(jīng)放大器輸出送至ADC0831進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。本設(shè)計(jì)用80C51作為主控芯片，采用ADC0831作為電壓信號轉(zhuǎn)換器，采用TCK作為實(shí)時溫度信號采集器，輸入電壓值范圍為0～5V。本設(shè)計(jì)電路結(jié)構(gòu)簡單，成本相對而言比較低，溫度測量范圍為0～150°C，精確也比較高，其精度為1°C。</p><p><b>　　1.3設(shè)計(jì)思路</b></p><p>

8、　　溫度傳感器TC1輸出信號經(jīng)差動放大到0～5V，放大器輸出送ADC0831進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果送至單片機(jī)進(jìn)行外理，最后將所測的溫度在LED數(shù)碼管上顯示。</p><p><b>　　2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1 設(shè)計(jì)總框圖</b></p><p>　　設(shè)計(jì)總框圖見圖2.1：<

9、/p><p>　　圖2.1 設(shè)計(jì)總框圖</p><p>　　2.2 各模塊功能</p><p>　　2.2.1 ADC0831功能說明</p><p>　　（1）ADC0831引腳圖見圖2.2：</p><p>　　圖2.2 ADC0831引腳圖</p><p>　?。?）ADC0831各引腳定

10、義與功能如下：</p><p>　　CS:片選信號輸入端。</p><p>　　VIN（+）VIN（-）：差分輸入端。</p><p>　　DO：A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸入端。</p><p>　　VREF：參考電壓輸入端，接+5V。</p><p>　　CLOCK：時鐘信號輸入端，決定A/D轉(zhuǎn)換速率，時鐘信號頻率范圍為50～

11、800KHZ。</p><p>　　2.2.2 80C51單片機(jī)的信號引腳說明及其功能</p><p>　?。?）80C51的信號引腳</p><p>　　80C51的引腳排列請參見圖2.3。</p><p>　　圖2.3 80C51引腳</p><p><b>　　① 信號引腳介紹</b>

12、</p><p>　　P0.0 ～ P0.7： P0口8位雙向口線。</p><p>　　P1.0 ～ P1.7 ：P1口8位雙向口線。</p><p>　　P2.0 ～ P2.7 ：P2口8位雙向口線。</p><p>　　P3.0 ～ P3.7 ：P3口8位雙向口線。</p><p>　　：訪問程序存儲控制信號。當(dāng)

13、信號為低電平時，對ROM的讀操作限定在外部程序存儲器；而當(dāng)信號為高電平時，則對ROM的讀操作是從內(nèi)部程序存儲器開始，并可延至外部程序存儲器。</p><p>　　RST：復(fù)位信號。當(dāng)輸入的復(fù)位信號延續(xù)2個機(jī)器周期以上高電平即為有效，用以完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作。</p><p>　　XTAL1和XTAL2 ：外接晶體引線端。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時鐘時，此二引線端用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使

14、用外部時鐘時，用于接外部時鐘脈沖信號。</p><p><b>　　②P3口的第二功能</b></p><p>　　P3口的8條口線都定義有第二功能，詳見表2.1。</p><p>　　表2.1 P3口的第二功能</p><p>　?。?）分別介紹下P0、P1、P2、P3口</p><p>&l

15、t;b>　?、?P0口</b></p><p>　　P0口的口線邏輯電路如圖2.4所示。</p><p>　　圖2.4 P0口某位結(jié)構(gòu)</p><p><b>　?、?P1口</b></p><p>　　P1口的口線邏輯電路見圖2.5。</p><p>　　圖2.5 P1

16、口某位結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　③ P2口</b></p><p>　　P2口的口線邏輯電路見圖2.6。</p><p>　　圖2.6 P2口某位結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　?、?P3口</b></p><p>　　P3口的口線邏輯電路見圖2.7。</

17、p><p>　　圖2.7 P3口某位結(jié)構(gòu)</p><p>　?。?）時鐘電路與復(fù)位電路</p><p><b>　　①時鐘電路</b></p><p>　　時鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時鐘信號，而時序所研究的是指令執(zhí)行中各地信號之間的相互關(guān)系。單片機(jī)本身就如一個復(fù)雜的同步時序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路

18、應(yīng)在唯一的時鐘信號控制下嚴(yán)格地按時序進(jìn)行工作。單片機(jī)的時鐘電路，如圖2.8所示。</p><p>　　圖2.8 時鐘振蕩電路</p><p>　　一般電容C1,C2取30pF左右，晶體的振蕩頻率范圍是1.2MHz～12 MHz 。晶體振蕩頻率高, 則系統(tǒng)的時鐘頻率也高, 單片機(jī)運(yùn)行速度也就快。MCS-51在通常應(yīng)用情況下，使用振蕩頻率為的6MHz或12MHz。</p>&l

19、t;p><b>　?、趩纹瑱C(jī)的復(fù)位電路</b></p><p>　　單片機(jī)復(fù)位的條件是：必須使RST/VPD 或RST引腳（9）加上持續(xù)二個機(jī)器周期（即24個振蕩周期）的高電平。單片機(jī)常見的復(fù)位電路如圖2.9（a）（b）所示。</p><p>　?。╝） 上電復(fù)位電路 (b) 按鍵復(fù)位電路</p><p>　　圖2.

20、9 常見的復(fù)位電路</p><p>　　圖2.9（a）為上電復(fù)位電路，它是得用電容充電來實(shí)現(xiàn)的。在接電瞬間，RST端的電位與VCC的相同，隨著充電電流的減小，RST的電位逐漸下降。</p><p>　　圖2.9（b）為按鍵復(fù)位電路。該電路除具有上電復(fù)位功能外，若要復(fù)位，只需按圖2.9（b）中的RESET鍵，此時電源VCC經(jīng)電阻R1、R2分壓，在RST端產(chǎn)生一個復(fù)位高電平。</p>

21、;<p>　　2.2.3 四位數(shù)碼顯示管</p><p>　?。?）四位數(shù)碼顯示管引腳圖如圖2.10。</p><p>　　圖2.10 四位數(shù)碼顯示管引腳圖</p><p>　　（2）四位七段共陽數(shù)碼顯示器功能介紹：</p><p>　　圖中引腳1、2、3、4分別為數(shù)碼顯示選擇位，順序從左至右，高電平有效。引腳A、B、C、D、

22、E、F、G表示的是七段字符，控制數(shù)碼管顯示，低電平有效。引腳DP表示的是小數(shù)點(diǎn)，低電平有效。</p><p>　　2.2.4 溫度測量電路</p><p>　?。?）溫度測量電路如圖2.11。</p><p>　　圖2.11 溫度測量電路</p><p>　?。?）溫度測量電路的功能介紹：</p><p>　　溫度測量

23、電路將采集到的溫度通過溫度傳感器測量，運(yùn)算放大得到0～5V的電壓信號。經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換再由單片機(jī)分析后即可得到實(shí)際溫度。</p><p>　　2.2.4 A/D轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　（1）A/D轉(zhuǎn)換電路如圖2.12。</p><p>　　圖2.12 A/D轉(zhuǎn)換電路</p><p>　?。?）A/D轉(zhuǎn)換電路的功能介紹：</p>

24、<p>　　A/D轉(zhuǎn)換將模擬量變?yōu)閿?shù)字量，本例為八位A/D轉(zhuǎn)換芯片，其分辨率為1/28×5=0.01953，所以測量誤差小于1°C。另外選用串行的轉(zhuǎn)換器是為了使電路更簡單，在性能上也符合要求。</p><p>　　2.3 設(shè)計(jì)總電路圖</p><p>　　總電路圖如圖2.13。</p><p>　　圖2.13 總電路圖</p

25、><p><b>　　3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1程序流程圖</b></p><p>　　3.1.1程序總流程圖</p><p><b>　　如圖3.1所示。</b></p><p>　　圖3.1 程序總流程圖</p>

26、;<p>　　3.1.2 A/D轉(zhuǎn)換子程序流程圖</p><p><b>　　如圖3.2所示。</b></p><p>　　圖3.2 A/D轉(zhuǎn)換子程序流程圖</p><p>　　3.1.3數(shù)碼顯示子程序流程圖</p><p><b>　　如圖3.3所示。</b></p>

27、<p>　　圖3.3 顯示子程序流程圖</p><p><b>　　3.2源程序</b></p><p>　　CS BIT P1.7</p><p>　　CLK BIT P1.0</p><p>　　DO BIT P1.1</p><p>　　AD_TMP EQU 30H;</

28、p><p>　　AD_TMP_1 EQU 31H;</p><p>　　AD_TMP_2 EQU 32H;</p><p>　　AD_TMP_3 EQU 33H;</p><p>　　AD_TMP1 EQU 34H;</p><p><b>　　ORG 0000H</b></p><

29、;p><b>　　LJMP MAIN</b></p><p><b>　　ORG 0030H</b></p><p>　　MAIN: CLR P2.0</p><p>　　START:LCALL AD_CONV;</p><p>　　LCALL DISPLAY;</p><

30、p>　　LJMP START </p><p>　　AD_CONV:SETB CS</p><p><b>　　CLR CLK </b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><

31、;b>　　CLR CS</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　SETB CLK</b></p><p><b>　　NOP</b></p>

32、<p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　CLR CLK</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　SETB CLK</b&

33、gt;</p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　MOV R0,#08H</p><p>　　AD_READ:CLR CLK</p><p><b>　　MOV C,DO</b></

34、p><p><b>　　RLC A</b></p><p><b>　　SETB CLK</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　DJNZ R0,AD_READ

35、</p><p><b>　　SETB CS</b></p><p>　　MOV AD_TMP,A</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DISPLAY:MOV A,AD_TMP</p><p>　　MOV DPTR,#TAB1</p>

36、<p>　　MOVC A,@A+DPTR;</p><p>　　CJNE A,#0,S1</p><p><b>　　SJMP S4</b></p><p><b>　　S1:JNC S4</b></p><p><b>　　SETB P2.0</b></p&

37、gt;<p><b>　　CLR P0.0</b></p><p><b>　　CLR P0.1</b></p><p><b>　　CLR P0.2</b></p><p><b>　　CLR P0.4</b></p><p><b&

38、gt;　　CLR P0.5</b></p><p><b>　　SETB P0.6</b></p><p>　　S4:MOV B,#100</p><p><b>　　DIV AB</b></p><p>　　MOV AD_TMP_1,A</p><p><

39、b>　　MOV A,B</b></p><p><b>　　MOV B,#10</b></p><p><b>　　DIV AB</b></p><p>　　MOV AD_TMP_2,A</p><p>　　MOV AD_TMP_3,B</p><p>　　

40、MOV DPTR,#TAB</p><p>　　MOV A,AD_TMP_1</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p><b>　　SETB P2.1</b></p><p><b>　　

41、LCALL DLY</b></p><p><b>　　CLR P2.1</b></p><p>　　MOV A,AD_TMP_2</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p><b&

42、gt;　　SETB P2.2</b></p><p><b>　　LCALL DLY</b></p><p><b>　　CLR P2.2</b></p><p>　　MOV A,AD_TMP_3</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>

43、<b>　　MOV P0,A</b></p><p><b>　　SETB P2.3</b></p><p><b>　　LCALL DLY</b></p><p><b>　　CLR P2.3</b></p><p><b>　　RET <

44、;/b></p><p>　　TAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H，80H，90H</p><p>　　TAB1:DB 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20</p><p>　　DB 21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,

45、31,32,33,34,35,36,37,38</p><p>　　DB 39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56</p><p>　　DB 57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,68,69,70,71,72,73,74</p><p>　　DB 75,76,77,78,7

46、9,80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,91,92</p><p>　　DB 93,94,95,96,97,98,99,100,101,102,103,104,105,106,107,108,109,110</p><p>　　DB 111,112,113,114,115,116,117,118,119,120,121,122,123,124,125</

47、p><p>　　DB 126,127,128,129,130,131,132,133,134,135,136,137,138,139,140</p><p>　　DB 141,142,143,144,145,146,147,148,149,150</p><p>　　DLY:MOV R4,#2</p><p>　　D1 :MOV R3,#248&

48、lt;/p><p><b>　　DJNZ R3,$</b></p><p>　　DJNZ R4,D1</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　END</b></p><p><b>　　4 系統(tǒng)仿真與調(diào)試</b

49、></p><p><b>　　4.1 電路仿真</b></p><p>　　采用proteus仿真軟件進(jìn)行仿真，在仿真之前按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的電路圖進(jìn)行連線，以及布局，最后確定線路已連接好，再運(yùn)行開始仿真。數(shù)字溫度計(jì)的仿真結(jié)果如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 仿真結(jié)果</p><p><b&g

50、t;　　4.2 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>　　(1)點(diǎn)擊全速執(zhí)行按鈕。</p><p>　　(2)改變溫度傳感器的設(shè)置值，可以觀察到ADC0831輸出電平值的改變，從而可以確定轉(zhuǎn)換是否正常，并且可以觀察到LED顯示的數(shù)據(jù)隨著變化。</p><p>　　(3)如果LED顯示值與傳感器的設(shè)置值不一致，則可對通過改變電阻的值來改變運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)，

51、直到顯示值與預(yù)設(shè)值一致為止。改變傳感器預(yù)設(shè)值，重復(fù)上述過程。</p><p><b>　　5總結(jié)與展望</b></p><p><b>　　5.1 總結(jié)</b></p><p>　　通過單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我對單片機(jī)的理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐操作有了更深入的理解，明白只有將理論同實(shí)際聯(lián)系起來，才能真正地學(xué)好一門課程。而且，也只有當(dāng)我們將

52、所學(xué)知識付諸實(shí)際行動時，才能真正學(xué)以致用和不斷創(chuàng)新。</p><p>　　雖然這次課程設(shè)計(jì)完成得比較順暢，但過程中還是遇到了一些問題。比如，在設(shè)計(jì)硬件電路時不知道運(yùn)算放大器應(yīng)該如何正確使用，雖然以前在模擬電路的課程學(xué)習(xí)中對它有所了解，但對于它的放大原理卻不是很清楚。后來通過翻閱其他的資料，終于對它的原理和應(yīng)用有了更深的認(rèn)識，也為電路的順利完成打下了基礎(chǔ)。其次就是編程，程序用的是匯編語言并且采用了模塊化編程的思想，

53、程序主要分為三個部分，分別是主程序部分、A/D轉(zhuǎn)換部分和顯示部分。這樣做使得本來很難讀懂的匯編程序更加具有可讀性，同時也簡化了編程的過程。</p><p>　　總的來說這次課程設(shè)計(jì)收獲還是挺大的。不僅鍛煉了自己動手的能力，也真正體會了“實(shí)踐出真知”的道理。而單片機(jī)這樣一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科更是強(qiáng)調(diào)了對動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。</p><p><b>　　5.2 展望</b&

54、gt;</p><p>　　單片機(jī)從誕生到現(xiàn)在對計(jì)算機(jī)的發(fā)展起了很大的推進(jìn)作用。它已經(jīng)滲透到人們生活的每一個角落。與通用計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)主要應(yīng)用于實(shí)時控制，在家用電器、智能玩具、機(jī)器人、儀表儀器、工業(yè)控制以及通信產(chǎn)品中扮演著關(guān)鍵角色。其發(fā)展直接影響著人們的生活、工廠的生產(chǎn)，甚至國防、軍事、通信等許多方面。數(shù)字溫度計(jì)作為一種儀表，在人們的生活和生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，我相信隨著單片機(jī)以及嵌入式系統(tǒng)的飛速發(fā)展

55、，數(shù)字溫度計(jì)將愈來愈朝著智能化、高精度化、高可靠性等方面發(fā)展。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 張迎新，等.單片機(jī)初級教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2000.</p><p>　　[2] 王幸之，等.AT89系列單片機(jī)原理與接口技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.</p

56、><p>　　[3] 何立民.單片機(jī)高級教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2000.</p><p>　　[4] Atmel Corporation. Microcontroller Data Book.2004. </p><p>　　[5] 李維偍，郭強(qiáng). 液晶顯示應(yīng)用技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2000.</p><p>&l