单片机与接口技术课程设计（论文）-数字式温度计设计.doc

辽 宁 工 业 大 学 单片机与接口技术 课程设计（论文）题目： 数字式温度计 院（系）： 专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 起止时间： 课程设计（论文）任务及评语院（系）：信息科学与工程学院 教研室学 号学生姓名专业班级课程设计（论文）题目数字式温度计课程设计（论文）任务设计任务利用学习过的单片机与接口技术课程的内容和其他相关课程的内容，设计数字式温度计。设计内容以单片机为核心，利用adc0809作为a/d转换器，设计单片机最小系统，构成数字式温度计，能够实现8路实时温度的巡回显示。设计要求1实现8路实时温度的显示，显示位数为3位，其中左数第一位显示通道数，后两位显示温度，显示精度1；2利用74ls164作为显示驱动器；3利用铜电阻作为温度传感器，选择相应变送电路；4设计单片机主程序、温度变换程序、显示程序等；5尽可能降低设计的成本；6课程设计字数：4000字；7严禁相互抄袭。指导教师评语及成绩成绩： 指导教师签字： 年 月 日2辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文）目 录第1章 课程设计目的与要求11.1 课程设计目的11.2 课程设计的预备知识11.3 课程设计任务11.4 课程设计要求1第2章 课程设计内容12.1 方案论证12.2 总体框图的设计32.3 温度传感器的设计32.4 差动放大器的设计42.5 低通滤波器的设计52.6 adc0809与8751单片机接口的设计62.7 led显示器与单片机接口的设计8参考文献9附录（在课程设计论文中不需添加此部分）9第1章 课程设计目的与要求1.1 课程设计目的本课程的课程设计实际是测控技术及仪器专业学生学习完单片机与接口技术课程后，进行的一次全面的综合训练，其目的在于加深对单片机、单片机最小系统和单片机接口技术的认识、理解和应用，掌握单片机的应用技术。1.2 课程设计的预备知识熟悉掌握单片机的原理及接口技术和相关的数字电路、模拟电路的知识。1.3 课程设计任务利用学习过的单片机与接口技术课程的内容和其他相关课程的内容，设计数字式温度计。1.4 课程设计要求1实现8路实时温度的显示，显示位数为3位，其中左数第一位显示通道数，后两位显示温度，显示精度1；2利用74ls164作为显示驱动器；3利用铜电阻作为温度传感器，选择相应变送电路；4设计单片机主程序、温度变换程序、显示程序等；5尽可能降低设计的成本；6课程设计字数：4000字；7严禁互相抄袭；第2章 课程设计内容2.1 方案论证方案一：斩波稳零放大电路与差动放大电路的比较 采用斩波稳零放大电路。温度传感器输出的电压信号是在零至数毫伏范围内变化，需要将其微弱的电信号进行放大。斩波稳零放大电路可以减小测量放大电路的电压漂移，实现低漂移信号的放大，并且能在较宽的范围内工作，它是利用同步调制解调，并由隔直电容隔离失调电压和干扰电压来实现自动稳零的，但是由于输出电压较为不稳定，波动也稍大，而且电路内有高，低通滤波器，因此，难集成于同一芯片上，而且又是单端输入无共模抑制能力，电路的频率特性受模拟开关的频率特性所限制，电路的成本高。 采用差动运算放大电路，由于来自温度传感器的电压信号通常都有很大的共模电压，其中也包括了干扰电压，可用差动运算放大电路来抑制，但同时要求外接电阻完全平衡对称，而共模误差输出与外电阻对称精度有关，可根据不同的精度要求来设置差动运算放大电路。一般它的共模抑制比可达80db。此差动运算放大电路是由一个运算放大器和几个电阻组成，电路的成本低。由此可见，采用差动运算放大电路更符合设计的要求。方案二：a/d转换器max197与adc0809的比较 a/d转换电路max197可通过软件选择内部或外部时钟、内部或外部采集方式、使用内部4. 096v 电压基准或外部电压基准，可通过shdn 引脚和软件选择低功耗工作方式。数据总线的时序与绝大多数通用的微处理器兼容。仅需单一+ 5v 供电,且外围电路简单。 adc0809因内部无时钟，利用mcs-51的地址锁存允许信号ale经d触发器二分频后得到，ale脚的频率是单片机时钟频率的1/6。如果单片机时钟频率采用6mhz，则ale引脚的输出频率是1mhz，再二分频后为500khz，符合adc0809对时钟频率的要求。而且其性能价格比优越，更符合设计的要求，因此采用adc0809作为转换器。方案三：铂电阻与铜电阻温度传感器的比较热电阻温度传感器是利用物质在温度变化是本身电阻也随着发生变化的他性来测量温度的，其主要的材料有铂，铜。铂电阻具有很好的稳定性和测量精度，主要用于高精度的温度测量，测量范围是（-200600），但由于铂电阻是贵金属，价格比较昂贵。 铜电阻相对于铂电阻来说价格低廉，但是若传感器与测量仪表的引线过长会引起测量误差，所以热电阻与放大器接线必须是三线制。测量精度不高，测温范围在（-50150）阻值与温度关系线性相当好，电阻率较低，制出的铜电阻体积大，不易小型化。加式性好，容易做成细丝状，铜的电阻温度系数比铂要大，敏感性稍比铂金属要好，本设计是数字式温度计的设计，对其精度的要求并不高，测温范围是（099），由此可见，铜电阻比铂电阻更适合此设计。2.2 总体框图的设计 温度传感器通过感温元件测温度模拟信号，在经过转换电路转换为电压信号，经过差动放大器对微弱的电信号进行放大，通过低通滤波器滤除高频干扰，在用adc0809模/数转换电路转化为数字信号送入8751单片机内。经过程序的实现输出信号经过74ls164进行译码，同时驱动led显示器进行显示，第一位显示通道数，第二位、第三位显示温度。led显示器温度传感器差动放大器低通滤波器51单片机74ls164译码器adc0809转换器数字式温度计的框图2.3 温度传感器的设计 是以铜电阻作为感温元件，感测温度，然后通过电桥式电压转换电路，将模拟的温度信号转换为电信号在进行放大。铜的电阻温度系数为4.2510-3，当温度由0上升到100时，铜电阻的阻值约增大42。因此对确定的电阻，只要精确地测定其阻值的变化，便可知道温度的高低。铜的电阻值与温度的关系可用下式表示：rtr01十t十t2（1-100)+t3（t-100）为了将电阻的变化转化为电压的变化，采用恒压源供电，但要适当选择电阻r1可使由传感器带来的误差为最小。电桥的输出电压如下：2.4 差动放大器的设计 对传感器的输出信号进行放大，与此同时差动放大器的输入阻抗要与由于来自传感器的信号一般都伴随着很大的共模电压，故采用差动输入可以抑制共模电压，调节可以改变放大电路的增益，但是为了消除放大器偏置电流的影响，一般取r5=r6，使电路达到平衡。2.5 低通滤波器的设计滤波器是具有频率选择的电路，当信号与噪声分布在不同频带中时，可以从频率域实现信号的分离。低通滤波器可以滤除高频干扰，而对与缓慢变化的信号，相当于电压跟随器。它有许多元件构成，每一个元件都会影响滤波器的性能。 ，可见其灵敏度越小，电路容错能力越强，稳定性也就越高。2.6 adc0809与8751单片机接口的设计由于adc0809具有输出三态锁存器，故其8位数据输出引脚可直接与数据总线相连。地址译码引脚a、b、c分别与地址总线的低三位a0、a1、a2相连，以选通in0in7中的一个通道。将p2.7作为片选信号,在启动a/d转换时,由单片机的写信号和p2.7控制的adc的地址锁存和转换启动。由于ale和start连在一起,因此adc0809在锁存通道地址的同时也启动转换。在读取转换结果时,用单片机的读信号和p2.7引脚经一级或非门后,产生的正脉冲作为oe信号,用以打开三态输出锁存器。采用查询的方法,分别对8路模拟信号轮流采样,并依次把结果转移到数据存储区的采样转换程序。流程图如下：置数据首地址指向通道延时读取转换结果存数据修改数据指针通道采样是否完？进入显示子程序ynadc0809查询程序如下:main:mov r1,#data ; 置数据区首地址 mov dptr，#7ff8h ; p2.7=0,且指向通道0 mov r7,#08h ; 置通道数loop:movx dptr,a ; 启动a/d转换mov r6,#0ah ; 软件延时dlay:nopnopnopnopnopdjnz r6,dlaymovx a,dptr ; 读取转换结果mov r1,a ; 存取数据 inc dptr ; 指向下一个通道inc r1 ; 修改数据指针djnz r7,loop ; 8个通道全采样完了吗?2.7 led显示器与单片机接口的设计采用的是74ls164作为静态显示器接口,它的的优点是:显示稳定,在发光二极管导通电流一定的情况下显示器的亮度大；系统运行过程中在需要更新显示内容时,cpu才去执行显示更新子程序,这样节约了cpu的时间,提高了工作效率。程序流程图如下：进入显示子程序取显示数据进行显示取下一个数据循环结束否？结束程序设计如下:disp:mov r0,#03h ；显示3个字符 mov r1,#7fh ；7ah78h存放要显示的数据dl0:mov a,r1 ；取出要显示的数据 mov dptr,#stab ；指向段数据表movc a,a+dptr ；查出字摸mov sbuf,a ；送出数据,进行显示jnb t1,$ ；全部输出否clr t1 ；全部输出,清中断标志dec r1 ；再取出下一个数据djnz r0,dl0 ；循环8次ret ；返回stab:db 3fh,06h,5bh,4fh ；0 1 2 3 db 66h,6dh,7dh,07h ；4 5 6 7 db 7fh,6fh,77h,7ch ；8 9 a b db 39h,5eh,79h,71h ；c d e f db 40h,73h,1ch,00h ；_p空暗参考文献1 徐亲知，陈淑华.石油经济学.第二版.哈尔滨：黑龙江人民出版社，1988: 38-135 2 米契尔卡特，罗德尼马多克.合理预期理论.余永定译.北京：中国金融出版社，1988：43-85 3 张文中.论石油价格与石油工业发展.世界石油经济，1990（2）:14-214 齐中英，叶元煦.对我国能源问题的回顾与思考.邱大雄.市场经济与中国能源发展战略论文集.北京：原子能出版社，1992：53-585 黄良君.大庆地区经济发展战略研究.哈尔滨工业大学硕士学位论文.1994：23-30附录（在课程设计论文中不需添加此部分）1、总体电路图设计:进入显示子程序取显示数据进行显示取下一个数据读取转换结果a进入查询指向通道延时开始修改数据指针通道采样是否完？a结束循环结束否？存数据ynny3、总程序:org 0040hmain:mov r1,#data ;置数据区首地址 mov dptr，#7ff8h ;p2.7=0,且指向通道0 mov r7,#08h ;置通道数loop:movx dptr,a ;启动a/d转换mov r6,#0ah ;软件延时dlay:nopnopnopnopnopdjnz r6,dlaymovx a,dptr ;读取转换结果mov r1,a ;存取数据 inc dptr ;指向下一个通道inc r1 ;修改数据指针djnz r7,loop ;8个通道全采样完了吗? push r0push r1push apush dptrdisp:mov r0,#03h ;显示3个字符 mov r1,#7fh ; 7ah78h存放要显示的数据dl0:mov a,r1 ;取出要显示的数据 mov dptr,#stab ;指向段数据表movc a,a+dptr ;查出字摸mov sbuf,a ;送