基于单片机的数字温度计课程设计.doc

目录 1 绪论 1 1 1设计背景 1 1 2设计要求 1 1 3设计思路 1 2 系统硬件设计 1 2 1 设计总框图 1 2 2 各模块功能 2 2 3 设计总电路图 7 3 系统软件设计 8 3 1程序流程图 8 3 2源程序 10 4 系统仿真与调试 10 4 1 电路仿真 14 4 2 系统调试 14 5 总结与展望 14 5 1 总结 15 5 2 展望 15 参考文献 16 致 谢 17 邵阳学院课程设计 论文 1 1 绪论 1 1 设计背景 环境温度作为最基本的环境参数之一 与人们的生活 工农业生产以及科学研 究密切相关 研制温度测量装置具有很高的现实意义和应用价值 常用的温度计如 水银温度计虽然价格低廉 但随着人们对测量精度要求的不断提高使其在很多方面 难以满足人们的需求 数字温度计作为一种高精度和高灵敏度的温度测量装置 在 许多领域都得到了越来越广泛的应用 1 2 设计要求 利用单片机80C51与串行A D转换芯片ADC0831设计一个数字温度计 能 够测量0 150 C的温度值 测量结果用4位数码显示 温度通过温度传感器 TC1测量后转换为电信号 再经放大器输出送至ADC0831进行A D转换 本设 计用80C51作为主控芯片 采用ADC0831作为电压信号转换器 采用TCK作 为实时温度信号采集器 输入电压值范围为0 5V 本设计电路结构简单 成本相 对而言比较低 温度测量范围为0 150 C 精确也比较高 其精度为1 C 1 3 设计思路 温度传感器 TC1 输出信号经差动放大到0 5V 放大器输出送ADC0831进 行A D转换 A D转换结果送至单片机进行外理 最后将所测的温度在LED数 码管上显示 2 系统硬件设计 2 1 设计总框图 设计总框图见图2 1 温度传感器 A D 转换 单 片 机 LED 显示 图 2 1 设计总框图 邵阳学院课程设计 论文 2 2 2 各模块功能 2 2 1 ADC0831功能说明 1 ADC0831引脚图见图2 2 图 2 2 ADC0831 引脚图 2 ADC0831各引脚定义与功能如下 CS 片选信号输入端 VIN VIN 差分输入端 DO A D转换数据输入端 VREF 参考电压输入端 接 5V CLOCK 时钟信号输入端 决定A D转换速率 时钟信号频率范围为 50 800KHZ 2 2 2 80C51单片机的信号引脚说明及其功能 1 80C51的信号引脚 80C51的引脚排列请参见图2 3 XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0 0 AD0 39 P0 1 AD1 38 P0 2 AD2 37 P0 3 AD3 36 P0 4 AD4 35 P0 5 AD5 34 P0 6 AD6 33 P0 7 AD7 32 P2 7 A15 28 P2 0 A8 21 P2 1 A9 22 P2 2 A10 23 P2 3 A11 24 P2 4 A12 25 P2 5 A13 26 P2 6 A14 27 P1 0 1 P1 1 2 P1 2 3 P1 3 4 P1 4 5 P1 5 6 P1 6 7 P1 7 8 P3 0 RXD 10 P3 1 TXD 11 P3 2 INT0 12 P3 3 INT1 13 P3 4 T0 14 P3 7 RD 17 P3 6 WR 16 P3 5 T1 15 U1 80C51 图 2 3 80C51 引脚 邵阳学院课程设计 论文 3 信号引脚介绍 P0 0 P0 7 P0口8位双向口线 P1 0 P1 7 P1口8位双向口线 P2 0 P2 7 P2口8位双向口线 P3 0 P3 7 P3口8位双向口线 访问程序存储控制信号 当信号为低电平时 对ROM的读操作限定EAEA 在外部程序存储器 而当信号为高电平时 则对ROM的读操作是从内部程序EA 存储器开始 并可延至外部程序存储器 RST 复位信号 当输入的复位信号延续2个机器周期以上高电平即为有效 用以完成单片机的复位初始化操作 XTAL1和XTAL2 外接晶体引线端 当使用芯片内部时钟时 此二引线 端用于外接石英晶体和微调电容 当使用外部时钟时 用于接外部时钟脉冲信号 P3口的第二功能 P3口的8条口线都定义有第二功能 详见表2 1 表 2 1 P3 口的第二功能 引脚第二功能信号名称 P3 0RXD串行数据接收 P3 1TXD串行数据发送 P3 20INT外部中断 0 申请 P3 30INT外部中断 1 申请 P3 4T0定时器 计数器 0 的外部输入 P3 5T1定时器 计数器 1 的外部输入 P3 6WR外部 RAM 写选通 P3 7RD外部 RAM 读选通 2 分别介绍下P0 P1 P2 P3口 P0口 P0口的口线逻辑电路如图2 4所示 邵阳学院课程设计 论文 4 vcc P0 X D CP Q Q MUX T1 T2 1 P0 X AD TMP 1 EQU 31H AD TMP 2 EQU 32H 邵阳学院课程设计 论文 11 AD TMP 3 EQU 33H AD TMP1 EQU 34H ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0030H MAIN CLR P2 0 START LCALL AD CONV LCALL DISPLAY LJMP START AD CONV SETB CS CLR CLK NOP NOP CLR CS NOP NOP SETB CLK NOP NOP CLR CLK NOP NOP SETB CLK NOP NOP MOV R0 08H AD READ CLR CLK MOV C DO RLC A SETB CLK NOP 邵阳学院课程设计 论文 12 NOP DJNZ R0 AD READ SETB CS MOV AD TMP A RET DISPLAY MOV A AD TMP MOV DPTR TAB1 MOVC A A DPTR CJNE A 0 S1 SJMP S4 S1 JNC S4 SETB P2 0 CLR P0 0 CLR P0 1 CLR P0 2 CLR P0 4 CLR P0 5 SETB P0 6 S4 MOV B 100 DIV AB MOV AD TMP 1 A MOV A B MOV B 10 DIV AB MOV AD TMP 2 A MOV AD TMP 3 B MOV DPTR TAB MOV A AD TMP 1 MOVC A A DPTR MOV P0 A SETB P2 1 邵阳学院课程设计 论文 13 LCALL DLY CLR P2 1 MOV A AD TMP 2 MOVC A A DPTR MOV P0 A SETB P2 2 LCALL DLY CLR P2 2 MOV A AD TMP 3 MOVC A A DPTR MOV P0 A SETB P2 3 LCALL DLY CLR P2 3 RET TAB DB 0C0H 0F9H 0A4H 0B0H 99H 92H 82H 0F8H 80H 90H TAB1 DB 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 DB 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 DB 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 DB 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 DB 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 DB 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 DB 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 DB 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 DB 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 DLY MOV R4 2 D1 MOV R3 248 DJNZ R3 DJNZ R4 D1 RET END 邵阳学院课程设计 论文 14 4 系统仿真与调试 4 1 电路仿真 采用proteus仿真软件进行仿真 在仿真之前按照预先设计好的电路图进行连 线 以及布局 最后确定线路已连接好 再运行开始仿真 数字温度计的仿真结果 如图4 1所示 图 4 1 仿真结果 4 2 系统调试 1 点击全速执行按钮 2 改变温度传感器的设置值 可以观察到ADC0831输出电平值的改变 从而 可以确定转换是否正常 并且可以观察到LED显示的数据随着变化 3 如果LED显示值与传感器的设置值不一致 则可对通过改变电阻的值来改变 运算放大器的放大倍数 直到显示值与预设值一致为止 改变传感器预设值 重复 上述过程 5 总结与展望 邵阳学院课程设计 论文 15 5 1 总结 通过单片机课程设计 我对单片机的理论学习和实践操作有了更深入的理解 明白只有将理论同实际联系起来 才能真正地学好一门课程 而且 也只有当我们 将所学知识付诸实际行动时 才能真正学以致用和不断创新 虽然这次课程设计完成得比较顺畅 但过程中还是遇到了一些问题 比如 在 设计硬件电路时不知道运算放大器应该如何正确使用 虽然以前在模拟电路的课程 学习中对它有所了解 但对于它的放大原理却不是很清楚 后来通过翻阅其他的资 料 终于对它的原理和应用有了更深的认识 也为电路的顺利完成打下了基础 其 次就是编程 程序用的是汇编语言并且采用了模块化编程的思想 程序主要分为三 个部分 分别是主程序部分 A D转换部分和显示部分 这样做使得本来很难读懂 的汇编程序更加具有可读性 同时也简化了编程的过程 总的来说这次课程设计收获还是挺大的 不仅锻炼了自己动手的能力 也真正 体会了 实践出真知 的道理 而单片机这样一门实践性很强的学科更是强调了对 动手能力和创新能力的培养 5 2 展望 单片机从诞生到现在对计算机的发展起了很大的推进作用 它已经渗透到人们 生活的每一个角落 与通用计算机相比 单片机主要应用于实时控制 在家用电器 智能玩具 机器人 仪表仪器 工业控制以及通信产品中扮演着关键角色 其发展 直接影响着人们的生活 工厂的生产 甚至国防 军事 通信等许多方面 数字温 度计作为一种仪表 在人们的生活和生产中得到了广泛的应用和发展 我相信随着 单片机以及嵌入式系统的飞速发展 数字温度计将愈来愈朝着智能化 高精度化 高可靠性等方面发展 邵阳学院课程设计 论文 16 参考文献 1 张迎新 等 单片机初级教程 M 北京 北京航空航天大学出版社 2000 2 王幸之 等 AT89 系列单片机原理与接口技术 M 北京 北京航空航天大学出版社 2004 3 何立民 单片机高级教程 M 北京 北京航空航天大学出版社 2000 4