片机课设-温度计.doc

温度计一 设计要求基于51单片机，根据实验给定温度传感器AD590芯片，设计一个温度计，要求该数字温度计可以测量-10到100。设计的单片机最小系统，使用三个数码管，温度显示电路能够显示的测量的温度。二：实验目的： 学会根据电子温度计的原理编写程序，并在软件上进行调试显示；根据电子温度计的实际电路画出实验原理图；了解AD转换芯片ADC0832及温度传感器AD590芯片的工作原理及相关知识。 三、主要使用元件：一个AD590芯片、两个74HC245、一个74HC573、3个八段数码显示管、一个运算放大器及若干二极管、电阻、电容。四、实验原理1、实际电路板所使用的元件分析A、温度传感器AD590AD590是美国模拟器件公司生产的电流输出型温度传感器，它的温度范围为-50+100A，工作电压范围为430V。器件输出电流为223A到423A，灵敏度为1A /，所输出的电流与温度成正比。在0100,电流只有几百微安，因此不能直接进行数模转换，在电路总需串接采样电阻，将采样电阻两端的电压作为输出电压来信号，在经运算放大器输出标准电压。AD590与放大电路。AD590的输出电流是以绝对温度零度（-273.2）为基准，每增加1，输出电流增加1A，因此室温时，输出电流为273.2+25=298.2A，流经10千欧电阻得到电压2.982V，经后级差动运算放大器放大后，输出电压为1.225V；然后将电压值送入A/D转换器中，经转换得到的数字量供单片机处理。本次课设要求实现测温范围为-10到100，因此100时需对应最大电压值5V，-10时对应电压0V。温度值/AD590电流/A经10k电压/V-10263.22.6320273.22.73220293.22.93240313.23.13260333.23.33280353.23.532100373.23.732B、ADC0832ADC0832 为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在05V之间。芯片转换时间仅为32S，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。通过DI 数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。CS 片选使能，低电平芯片使能，CH0 模拟输入通道0，CH1 模拟输入通道1，GND 芯片参考0 电位（地），DI 数据信号输入，选择通道控制，DO 数据信号输出，转换数据输出，CLK 芯片时钟输入，Vcc/REF 电源输入及参考电压输入。 当ADC0832未工作时其CS输入端应为高电平，此时芯片禁用，CLK 和DO/DI 的电平可任意。当要进行A/D转换时，须先将CS使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟输入端CLK 输入时钟脉冲，DO/DI端则使用DI端输入通道功能选择的数据信号。在第1 个时钟脉冲的下沉之前DI端必须是高电平，表示启始信号。在第2、3个脉冲下沉之前DI端应输入2 位数据用于选择通道功能，当此2 位数据为“1”、“0”时，只对CH0 进行单通道转换。当2位数据为“1”、“1”时，只对CH1进行单通道转换。 到第3 个脉冲的下沉之后DI端的输入电平就失去输入作用，此后DO/DI端则开始利用数据输出DO进行转换数据的读取。从第4个脉冲下沉开始由DO端输出转换数据最高位DATA7，随后每一个脉冲下沉DO端输出下一位数据。直到第11个脉冲时发出最低位数据DATA0，一个字节的数据输出完成。也正是从此位开始输出下一个相反字节的数据，即从第11个字节的下沉输出DATA0。随后输出8位数据，到第19 个脉冲时数据输出完成，也标志着一次A/D转换的结束。最后将CS置高电平禁用芯片，直接将转换后的数据进行处理就可以了。 本次实验中我们使用CH0通道输入模拟信号，因此实验中控制ADC0832的时序图如下：C、74HC57374HC573八进制 3 态非反转透明锁存器。实验中Vcc接+5V电源，GND接地，LE接51芯片的P1.4管脚，当锁存使能端LE为高时，这些器件的锁存对于数据是透明的（也就是说输出同步）。当锁存使能变低时，符合建立时间和保持时间的数据会被锁存。 P1.4置高，即LE置高，锁存器74HC573输出数据。 D、74HC24574HC245总线驱动器，典型的TTL型三态缓冲门电路，其作用为，信号功率放大。74HC245管脚图: 74HC245引脚定义：第1脚DIR，为输入输出端口转换用，DIR=“1”高电平时信号由“A”端输入“B”端输出，DIR=“0”低电平时信号由“B”端输入“A”端输出。 第29脚“A”信号输入输出端，A1=B1、A8=B8，A1与B1是一组，如果DIR=“1”OE=“0”则A1输入B1输出，其它类同。如果DIR=“0”OE=“0”则B1输入A1输出，其它类同。 第1118脚“B”信号输入输出端，功能与“A”端一样。 第19脚OE，使能端，若该脚为“1”A/B端的信号将不导通，只有为“0”时A/B端才被启用，该脚也就是起到开关的作用。 第10脚GND，电源地；第20脚VCC，电源正极。 实验过程中我们使用的为从“A”到“B”传输数据。E数码管LED数码管中各段发光二极管的伏安特性和普通二极管类似，只是正向压降较大，正向电阻也较大。在一定范围内，其正向电流与发光亮度成正比。由于常规的数码管起辉电流只有12mA，最大极限电流也只有1030mA，所以它的输入端在5V电源或高于TTL高电平(3.5V)的电路信号相接时，一定要串加限流电阻，以免损坏器件。2、温度计硬件电路设计硬件电路有单片机最小系统、温度测量电路、温度显示电路三部分构成。温度测量电路即由温度传感器AD590芯片感受温度，输出不同的电流值，经电阻及放大电路形成电压信号送到CH0，给ADC0832将电压信号这个模拟量转化为数字量，由D0D7送给单片机P0口。温度显示电路采用三个共阴极数码管组成动态扫描电路，从P1口输出字位控制信号：P1.5、P1.6、P1.7分别接74HC245的A0、A1、A2口，74HC245B0、B1、B2口接数码管字位口；P0口输出字形控制信号：P0口通过74HC573、74HC245与三个数码管字形接口相连。本实验中采用AD590芯片温度每变化1K时电流变化1A，通过其放大电路， 10k1A/K=10mV/KAD590的ADC0832为8位AD转换器，分辨精度为256级，模拟电压信号输入为0V5V，因此变化精度为：10k5255=150=20mV因此该实际温度变化2K时A/D转换一次，设此时A/D转换数据x则：x255*5*110mV-273=2x-273=2(x-137)因此在实际电路显示时，数码管温度显示以2为一个单位变化。要求显示从-10到100，因此在显示时我们需要判断此时温度值转换的数与137比较，判断正负。五、程序设计温度计主要由主程序、温度信号采集子程序、温度转换子程序、计算温度转换子程序以及显示输出子程序等部分组成。主程序负责温度的实时显示，读出并处理AD590的值，读出温度子程序主要是取得ADC0832转换所得的数字量；计算温度转换子程序主要是进行温度的十进制转换，并进行温度正负值的判断；显示子程序用于区分百位应该显示符号还是数字，并修改显示缓存区中的带显示数据；显示输出子程序将显示缓冲区待显示数据输出到数码管中。以下为部分主程序及子程序流程图：程序：ADDIBIT P3.0 ;伪指令ADDOBIT P3.1ADCLKBIT P3.2ADCS BIT P3.3LED1EQU40H ;第一个LED的字形地址偏移量放在40HLED2EQU41H ;第二个LED的字形地址偏移量放在41HLED3EQU42H ;第三个LED的字形地址偏移量放在42H ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0030HMAIN: MOV SP,#60H SETB P1.4 ;选通74HC573TEMP: LCALL ADC0832;调用AD转换程序 LCALL BCDCON ;调用数值转换程序 LCALL DISPLAY ;调用显示程序 LJMP TEMP;AD转换，在第一个时钟脉冲信号下降前DI为“1”表示启动信号，;2、3脉冲下降沿前分别为1、0时选中CH0通道;第三个脉冲下降岩后DI无作用，第四个脉冲下降沿输出最高位D7;然后随每个脉冲下降沿DO端输出一个数据;一次AD转换结束后CS=1处理数据ADC0832:CLR ADCS;CS置零 MOV A,#03H;对CH0通道模拟信号进行转换011 MOV R7,#03H;控制往DI写位的位数为3位AD1:CLR ADCLK ;形成下降沿RRC A;带Cy的右移，写入一位MOV DI,CNOPSETB ADCLKDJNZ R7,AD1;传输三位CLR ADCLKNOPSETB ADCLKMOV R7,#08H;控制读DO的位数为8位，即读转换结果AD2:CLR ADCLKMOV C,DO;读入一位RLC A;转换结果暂存ASETB ADCLKDJNZ R7,AD2;传输八位SETB ADCS;数字量串行输出结束，置位CSMOV 30H,A;转换结果存入30HRET;二进制转换为十进制;判断温度正负BCDCON: SUBB A,#10001001B ;与0摄氏度作判断 JNC ABOVEZERO ;有借位顺序执行，没有借位跳转BELOWZERO: MOV A,#10001001B ;与137相减，判断正负SUBB A,30H MOV B,#02H MUL AB MOV LED1,#0AH ;最高位显示负号 MOV B,#0AH ;取十位、各位数 DIV AB MOV LED2,A MOV A,B MOV LED3,A RETABOVEZERO: MOV B,#02H MUL AB MOV B,#64H;取百位 DIV AB MOV LED1,A MOV A,B MOV B,#0AH DIV AB MOV LED2,A MOV A,B MOV LED3,A RET;显示子程序;选用共阴极数码管，低电平显示;P1口选择字位DISPLAY: SETB P1.5 SETB P1.6 SETB P1.7 MOV DPTR,#TAB MOV A,40H MOVC A,A+DPTR ;查字形表 MOV P0,A ;P0口作字形 CLR P1.4 SETB P1.4 CLR P1.5;显示LED1 ACALL DELAY;调用延时子程序 SETB P1.5 MOV DPTR,# TAB MOV A,41H MOVC A,A+DPTR ;查字形表 MOV P0,A CLR P1.4 ;P0口作字形 SETB P1.4 CLR P1.6;显示LED1 ACALL DELAY;调用延时子程序 SETB P1.6 MOV DPTR,# TAB MOV A,42H MOVC A,A+DPTR ;查字形