基于单片机的数字式温度计.doc

基于单片机的数字式温度计1 课题名称基于单片机的数字式温度计2 课题的设计要求本课题适于已经系统的学习完单片机基础原理的同志。通过本设计要求设计人员掌握单片机开发的基础知识。能够独立完成一个简单项目的设计。在日常生活中，自动化控制系统经常需要采集一些如压力、温度、流量和速度等物理量，同时通过对这些参数的分析而进行相应的控制。本节就简要的介绍一个基于单片机控制的数字温度计的设计。本设计的基本要求如下：（1）温度计的测温范围10150。（2）精度误差1（3）LED数码直读显示。利用P1 口做为数码管显示的段码（既字型码输出口），利用P3口数码管显示的位码（既字型位选输出口）。3 系统的硬件设计（1）温度传感器的选择及设计热敏电阻是近年来发展起来的一种新型半导体感温元件。由于它具有灵敏度高、体积小、重量轻、热惯性小、使用寿命长以及价格便宜等优点，因此应用非常广泛。故本设计首选热敏电阻做为温度采集器件。下面简要介绍一下其工作原理。图3-2 热敏电阻特性曲线热敏电阻和普通电阻不同，其具有负的电阻温度特性，当温度升高时，其电阻值减小。其特性曲线如图3-2所示。热敏电阻的阻值和温度特性曲线是一条指数曲线，非线性度较大，因此在使用时要进行线性化处理。线性化处理虽然能改善热敏电阻的特性曲线，但比较复杂。为此常在要求不高的一般应用中，做出在一定温度范围内温度与阻值成线性关系的假定，以简化计算。热敏电阻的应用是为了感知温度，为此给热敏电阻通一恒定的电流，通过测量该电阻两端的电压，就可以通过下面的公式求得温度：T=T0KVT其中 T 被测温度 T0 与热敏电阻特性有关的温度参数K 与热敏电阻特性有关的系数VT 热敏电阻两端的电压根据这一公式，如果测得热敏电阻两端的电压，再知道参数T0和系数K，则可计算出热敏电阻的环境温度，也就是被测的温度。这样就把电阻随温度的变化关系转化为电压随温度变化的关系了。数字式电阻温度计设计工作的主要内容就是把热敏电阻两端的电压值经A/D（模拟量转化为数字量）转换为数字量，然后通过软件方法计算得到温度值，再进行显示等处理。（2）A/D器件的选择及设计根据设计需要选用ADC0809做为本系统的A/D器件。ADC0809是CMOS工艺、采用逐次逼近法的8位A/D转换芯片，28引脚DIP（双列直插式封装）封装，可以进行8路模拟量到数字量的变换。热敏电阻RT串上一个普通电阻R再接到电源+5V，取RT两端的电压（既是VT）经INT0送ADC0809转换。转换启动信号（START）和地址锁存信号（ALE）连接在一起，由WR信号控制地址写入，进行通道的选择。转换后的数据以定时传送方式送到AT89S51，所以这里要运行一个100s的延时子程序，以等待A/D转换完成后进行数据的读操作，为此口地址和RD信号相与后送OE。当RD有效时，转换数据送上数据总线，由AT89S51接收。具体A/D转换电路如图3-3所示图3-3 A/D转换电气原理图（3）显示电路的设计由于本设计的温度测温范围为10150，精度误差不大于1。所以温度显示采用三位数码管来实现，同时采用并口方式控制显示。具体电路如图3-4所示。图3-4 并口显示电气原理图（4）系统总器件清单（加上单片机最小系统的基本电路，如表3-2所示）表3-2 器件清单元器件编号规格数量元器件编号规格数量R11/4W、2001个VT1VT3S85503个R2 1/4W、1K1个LED1LED3共阳数码管3个R3R101/4W、2402个IC1 AT89S51一块R11R131/4W、4.7K1个IC2 74LS245一块R1/4W、3.3K1个IC374LS373一块RT小型热敏电阻1个IC474LS02一块C1、C230PF（瓷片）2个IC5ADC0809一块C3 22F（电解）1个SB小按钮开关1个JZ12MHZ1个4 软件的设计（主要子程序设计）（1）温度计算程序设计在温度计算公式中，系数K是一个很小的数，为了计算方便，取扩大256倍后的K值与VT做乘法运算，既256KVT。相乘后如果对乘积只取高8位而舍弃其低8位，就可以抵消K的256倍的扩大，得到正确的结果。设定3位数码管显示缓冲区的存储单元为片内RAM 30H32H（分别对应数码管LED1、LED2和LED3）。输入的A/D转换电压（VT）在累加器A中，扩大256倍的K值为XXH，T0值为YYH。具体温度计算子程序清单如下：WENDU： MOV B，#XXH ；扩大256倍的K值送B MUL AB ；256KVT MOV A, #YYH ；T0值送A，舍弃乘积低8位CLR CY；清进位位SUBB A, BCJNE A, #0AH, WENDU1 ；T0-KVTWENDU1：JNC WENDU 3 ；温度高于10转移CJNE A, #96H, WENDU2WENDU2：JC WENDU3 ；温度低于150转移MOV 30H, #88H ；超出有效温度范围显示AMOV 31H, #88HMOV 32H, #88HACALL DISP ；调用显示子程序WENDU3：RET（2）温度值转换为十进制数程序设计（16进制转换为十进制）计算得到的温度值放在A中，但以16进制数的形式存在，为LED显示的需要应转换为10进制数。由于有效温度不超过150，所以温度显示用三位数码管，具体子程序清单如下：MOV R1,#00HMOV R2,#00HCLR CCANN: SUBB A, #64H ；减100JC CHAN1 ；不够减，转INC R1 ；够减，有效位置1AJMP CHAN2CHAN1：ADD A, #64H ；恢复系数CHAN2：SUBB A, #0AH ；减10JC CHAN3 ；不够减，转INC R2 ； 够减，十位数加1AJMP CHAN2 ；重复减10CHAN3：ADD A, #0AH ；还原个位数RET（3）显示子程序设计设计中设定P1口为3位数码管的字型码的输出端，P3.03.2为3位数码管（LED1、LED2和LED3）各位对应的位选控制端。具体的显示子程序清单如下：DISP：MOV A，30H ；点亮LED1MOV DATR,#TABLEMOVC A,A+DPTRMOV P1，A；SETB P3.0ACALL DELAY ；调用延时1ms子程序MOV A，31H ；点亮LED2MOV DATR,#TABLEMOVC A,A+DPTRMOV P1，A；SETB P3.1ACALL DELAY ；调用延时1ms子程序MOV A，32H ；点亮LED3MOV DATR,#TABLEMOVC A