#[单片机课设]4路温度采集与显示系统设计(附图源码)

1、工业大学单片机与接口技术 课程设计（论文）题目： 4 路温度采集与显示系统设计院（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：自动化学号学生姓名专业班级课程设计 （论文） 题目4 路温度采集与显示系统设计课程设计（论文）任务AM、 求 理 应 R 要 合 书计 、 明 的 ； 设 确 说 扩 常 下 正 计 外 正 如 求 设 及 统 足 要 ； 路 系 满 容 份 电 示 应 内 一 示 提 统 的 书 显 以 系 计 明 9、 ”， 该 设 说 80 H ， 所 计 C0 。 “ 。 统 ；设 DC 。

2、示 示 系 容印 A 数值 显 显 用 计； 内 打 整数 M 端 送 应 设计 部、 用。 整 O 右并机 设 全写 ，系统 显 EP0D最 温度单片 电计； 定的，撰 求 系 ， E00D温 单 口 计 定 ， 求器示 ， B10LE集成 ；口设规式 能要制显。码管 4K+ 采组 计换接路所格 功能控与显机数码 4和在断片 设转换电成写 下功作集与片D数 M和0，不芯 统D转换完书 下机采单ERA0后，机 系A/D变立的 备如片度采51LB R是位时片 小A及独定 具备单温度05位 KB围复行单 最与测真规 应具51路温832范或运的 机机检认校 ； 应874用用 扩测机常适 片片度求学

3、上 系统 用 成 采 采 外 检 开 正 合 单 单 温 要 按 以 该 采 构 1、 2、 3、 4、 5、 6、 选 1、 2、 3、 4、 5、 字 起构 自 000指导教师评语及成绩日月 ：年 指 绩 成目录第 1 章 方案论证 2.1 引言 2.2 结构框图 2.第 2 章 硬件设计 3.2.1 四路温度采集与显示系统原理 3.2.2 单片机最小系统设计 7.2.3 扩展系统设计 8.第 3 章 软件设计 1.1.3.1 程序框图 1.1.3.2 程序设计 1.1.第 4 章 课程设计总结 1.6.参考文献 1.7.第 1 章 方案论证1 引言在日常生活中经常要检测环境温度 , 不同

4、的环境对测量温度的范围要求不同。 这里利 用 LM35D实现了局部温度范围的监测。即利用电压型温度传感器 LM35D采集室温并产生 10mv/的电压信号； 采用 A/D 转换器将放大后的模拟信号转化为数字信号； 实时显示转 换后的室温；通过单片机实现高温，低温报警。经实验调试，用该方法对0-100 范围温度测温时，测量误差为+0.4 。 LM35D是精度集成的电路温度传感器，线性好（10Mv/），宽量程（ 0-100 ），它的输出电压与摄氏温度线性成比例，无需外部校 准或微调来提供± 0.4 的常用的室温精度，编程时易于实现。LM35D采集到的微弱电压信号经过放大器 OP07放大十倍

5、后送入 A/D转换器（ ADC080）9 的输入端， ADC0809将模拟信号转化为数字信号后传给 8051，选用 4 个共阴极 8 段数码 显示管用于静态显示当前测量温度。用单片机 RXD和 TXD外接 74LS164移位寄存器驱动 数码管，使 LED八段数码管动态显示室温。2 结构框图此次设计的四路温度采集与显示系统主要有四部分组成：温度采集部分、 A/D 转换 部分、3位 LED数码管显示系统、单片机、外部扩展 2KB RAM和4KB EPRO。M系统总体结 构框图如下：图 1-1 系统总体结构框图第 2 章 硬件设计2.1 四路温度采集与显示系统 原理四路温度采集与显示主要由温度采集与

6、 A/D 转换、 8051单片机、外扩 2KB RAM、外 扩 4KB EPROM和 3 位数字显示系统五部分组成。构成整个系统的五部分功能如下：1 温度采集电路。（1） 电压型温度传感器 LM35DLM35D输出电压正比摄氏温度成正比，其灵敏度为 10mV/；温度范围 0-100 ； 电压为 4-30V，可直接用温控电路的电源， 但要加一个隔离二极管及平滑电容 C；精度为 ±1；最大线性误差为± 0.5 ；静态电流为 80uA；输出电压接数字万用表 2V 直流电 压档，可读出分辨率为 0.1 的温度读数。如表上读数为 28mV，即温度为 28.7 。该传 感器的最大特点是

7、使用时无需外围元件， 也无需调试和校正 （标定），把测温传感器与放 大电路做在一个硅片上，形成一个集成温度传感器。（2） 放大电路图 1 为系统的放大电路部分。 LM35D灵敏度为 10mV/，如果室温为 26，那么经 LM35D采集室温后得到的电压信号为 0.26mV，将此信号在整个硬件系统和软件系统中放大 100 倍，之后将其送入驱动电路，即可在 LED 数码管上显示室温。 LM35D的输出端经1过 15k 的电阻和 10uF 的电容可使采集到的与温度成比例 （ 10mV/）的电压信号更稳定； 在放大电路中，取R6为1K是因为好计算放大倍数， R5用 20K的滑动变阻器使这个 0.26mV

8、 的微弱电压信号在 020的放大倍数范围内可调试，在此，将其放大 5 倍，因此需要将 R5调至 10K，这样经放大器 OP07放大后的 6 脚输出就为放大十D倍的电压信号 2.6V 。放大电路如图 2-1 所示：2 A/D 转换电路由 ADC0809来完成。 ADC0809的引脚功能如下：ADC0809是带有 8 位 A/D 转换器、 8 路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的 CMOS组件。它是逐次逼近式 A/D转换器，可以和单片机直接接口。IN320KC图 +212-1VIN0放大电路 +5V+12 VOP07-1 2 VK1ADC0809的引脚结构图如图 2-2 所示：R12 002 0

9、KOP071K1 5K-12 Vfu01MR21KIN0IN7：8 条模拟量输入通道ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围 是 0 5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在 转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在 输入前增加采样保持电路。地址输入和控制线： 4 条ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当 ALE 线 为高电平时，地址锁存与译码器将 A，B，C 三条地址线的图 2-2 ADC0809 的引脚结构图地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进 转换器进行转换。 A，B和 C为地址输入线，用于选通 IN0 IN7 上的一路模拟量输入。通选择表如下

10、表所示。表 2-1 通道选择表CBA选择的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7数字量输出及控制线： 11 条ST 为转换启动信号。当 ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行 A/D 转换；在转换期间， ST应保持低电平。 EOC为转换结束信号。当 EOC为高电平时， 表明转换结束；否则，表明正在进行 A/D 转换。 OE为输出允许信号，用于控制三条输出 锁存器向单片机输出转换得到的数据。 OE1，输出转换得到的数据； OE 0，输出数据 线呈高阻状态。 D7D0为数字量输出线。CLK为时钟输入信号线。因 ADC080

11、9的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外 界提供，通常使用频率为 500KHZ，VREF（）， VREF（）为参考电压输入ADC0809与 8051 的接线图如图 2-3 所示：图 2-3 ADC0809 与 8051 的接线图3 8051 单片机是 ROM型单片机， 内部有 4KB的掩膜 ROM，即单片机生产厂家固化在 程序存储器中， 8051 单片机具有如下特性：1）面向控制的 8 位 CPU；2）128B 的片内数据存储器；3）可以寻址 64KB的片外程序存储器和 64KB的片外数据存储器；234）32 根双向和可单独寻址的 I/O 线；5）一个全双工和可单独2 寻址的 I/O 线；（

12、6） 两个 16 位定时/ 计数器；（ 7） 5 个中断源，两个中断优先级；（ 8） 有片内时钟振荡器；（ 9） 采用高性能的 HMOS生产工艺生 产；（ 10） 有布尔处理（位操作）能力。（11）含基本指令 111 条，其中单机器 周期指令 64 种8051 单片机的引脚图如图 2-4 所示： 一、引脚简要说明1、主电源引脚 Vcc 和 VssVcc（40 脚）：主电源接 5VP10P00P11P01P12P02P13P03P14P04P15P05P16P06P17P07INT1P20INT0P21P22T1P23805 1T0P24P25EA/VPP26P27X1X2RESETRXDTXD

13、RDALE /PWRPSEN3191132151419181716123456783837363534333221222324252627281011302939图 2-4 8051 的引脚图Vss（20 脚）：接地2、时钟电路引脚 XTAL1 和 XTAL2XTAL2（18 脚）：接外部晶体振荡器的一端。片内是一个振荡电路反相放大器的输 出端。XTAL1（19 脚）：接外部晶体振荡器的另一端。片内是一个振荡电路反相放大器的 输入端。3、控制信号 RST/Vpd、ALE/（/PROG） 、（/EA）/Vpp 和/PSENRST/Vpd（9 脚）：复位端。高电平有效，宽度在 24个时钟周期宽度以

14、上，使单片 机复位。该引脚有复用功能， Vpd 为备用电源输入端，防止主电源掉电。ALE/（ /PROG）（ 30 脚）：地址锁存信号端。访问片外存贮器时， ALE 作低八位地 址的锁存控制信号。平时不访问片外存贮器时，该端以六分之一的时钟振荡频率固定输 出脉冲。 ALE端负载驱动能力为 8个 LSTTL门。该引脚有复用功能， 为片内程序存贮器 编程（固化）的编程脉冲输入。/PSEN（29 脚）：片外程序存贮器读选通信号端。负载能力为 8LSTTL门。（/EA）/Vpp （31 脚）：/EA 端接高电平时， CPU取指令从片内程序存贮器自动顺延至 片外程序存贮器。 /EA 端接低电平时， CP

15、U仅从片外程序存贮器取指令。该引脚有复用 功能， Vpp 为片内程序存贮器编程时的编程电压。4、输入/输出引脚 P0、P1、P2和 P3口P0.0P0.7（3932 脚）：访问片外存贮器时作为低八位地址线和八位数据线 （复 用）。负载能力为 8个 LSTTL门。P1.0P1.7（18脚）： 8 位准双向 I/O 口。负载能力为 3个LSTTL门。P2.0P2.7（2128 脚）：访问片外存贮器时作为高八位地址线。P3.0P3.7（1017脚）：8位准双向 I/O 口。负载能力为 3个 LSTTL门。另外还 有专门的第二功能。4 外扩 4KB EPRO。MEPROM是一种用电信号编程，也用电信号

16、进行擦除的只读存储 器。此处，用来扩展的 4KB EPROM是一片 2732 EPRO，M2732是 4K×8位紫外线擦除可编 程只读存储器，单一 +5V电源供电，最大工作电流为 100mA,维持电流为 35mA，读出时间 最大为 250ns.2732 为24脚双列直插式封装。它与单片机的接口电路如图 2-7 所示。5 外扩 2KB RAM，8051片内有 128B的 RAM存储器，在实际应用中仅靠这 128B的数 据存储器是远远不够的。 这种情况下可以利用 8051 单片机所具有的扩展功能， 扩展外部 数据存储器。此处，扩展 2 KB的 RAM由一片 6116来完成。 6116是

17、2K× 8静态随机存储器，采用 CMOS工艺制造，单一 +5V电源供电，额定功率为 160mW典, 型存取时间 200ms， 读出时间最大为 250ns，为24线双列直插式封装。它与单片机的接口电路如图 2-7 所示。6 3 位数字显示系统图 2-5 是静态显示电路示意图。静态显示是 LED数码管的各个段都与一个固定驱动 端相连接，每个数码管有七段， N 个数码管就有 7N固定固定驱动端与其相连接。图中外 1234接 74LS164移位寄存器对应于各个数码管。 8051的串行口设定为方式 0 输出。由于被显 示的字形是以字形码的形式出现。因此，首先在程序中要建立一个字形表SEGP。T

18、 该表以 16进制数的次序，存放其相应字形码， 把表格的首地址 SEGP，T送入基址寄存器 DPTR， 把要显示的数作为偏移量送入变址寄存器 A，然后执行查表指令 MOVC ，A A+DPT，R从 表中取出对应字符的字形码送到累加器。另外，还要开辟一个显示缓冲区 DISMO-DISM，N缓冲区中每个单元对应一个 LED数 码管。显示子程序的作用就是依次将显示缓冲区中的内容（ 16 进制数据）取出，并查表 变换成要显示字符的字形码， 送往数码中显示。 因此，凡是需要调整、 更新显示内容时， 必须先向显示缓冲区的单元送数，然后再调用显示子程序。图 2-5 所示的静态显示电路是使用串行口的静态 LE

19、D驱动接口。利用串行口和移位 寄存器作为显示器的驱动接口，可以简化设计，节省 CPU的显示接口。在图 2-5 中，串行接口工作于方式 0。RXD作为输出端接到移位寄存器 74LS164的两 个输入端 A和B，前一个移位寄存器的输出端也与下一个移位寄存器 74LS164的 A、B相 连，这样首尾相接，直到传送 3 位显示数为止。当显示完以后，先送出的数显示在最右 端，最后送出的数显示在最左边一位，所以在显示缓冲区存数时要特别注意。图 2-5 静态显示电路示意图2.2 单片机最小系统设计在单片机的程序调试和运行时，有时需要用复位键进行复位，正确的复位是单片机得以正常远行的前提。所以复位电路是单片机

20、系统必不可少的一部分。此处，复位电路1234如图 2-6 所示图 2-6 复位电路2.3 扩展系统设计单片机扩展系统的设计如图2-7 所示。图 2-7 中 8D 锁存器 74LS373的三态控制端 1Title引脚 OE接地，以保持输出常通。其三态输出还有一定的驱动能力， G端与 11 引脚与 ALE相连接，每当 ALE下跳变时，外部扩展的 4KB EPROM芯片 2732是4K×8位 EPROM器件， 234有12根地址线 A0-A11，2732与8051的连接方法如图 2-3,其中低 8位地址线通过锁存器与 8051的 P0口相连,高4位地址线与 8051的 P2.0-P203

21、相连.当8051发出 12位地址SizeBDate:File:Number7 -Jul-2 0 07 C:Prog ram File信息时,可以选中 4kB程序存储器中任何单元 .同样,2732的8根数据线直线与 8051的P0 口相连.2732 的 OE端直接与 8051的 PSEN端相连.2732的片选信号 CE接地, 显然该 2732占有的地址空间可以为 1000H-0FFFH.6116与8051的硬件连接如图 2-7所示.6116 的地址线,数据线的接法同程序存储器的接法一样 ,6116 的写允许 WE和读允许 OE分别与 8051的 WR(P3.6)和RD(3.7) 连接,以 实现读

22、写控制 ,6116 的片选控制端 CE接地常选通 . 在扩展 RAM时, 这是一种最简单的连接 方法.123456File:C:Program FilesDesign Explorer 99 SELibDrararywnS cBhy:020202.ddb2345678 1312 1514 31 1918 9 17P10P11P12P13P14P15P16P17INT1INT0T1T0EA/VPX1X2RESETRDWR8051P00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P27RXDTXDALE/PPSENOE/VPP262278D0Q0D1Q1D2

23、Q2D3Q3D4Q4D5Q5D6Q6D7Q7OELEA0A1A2A3A4A5A62732A7A8A9A10A11D0D1D2D3D4D5D6D7A0D0A1D1A2D2A3D3A4D4A5D5A6D6A7D7A8A9A10图 2-7 扩展 4KB EPROM和 2KB RAM4 路温度采集与显示系统的整机电路设计如图 2-8 所示：ATitleSizeNumberBDate:7-Jul-2007Sheet ofRevisionrebmuN eziSeltiT0NI62-NI1-2bsm2-21NI72-NI3-24-22NI82-NI5-26-23NI-NI7-28-2bsl-NI-NI-NI

24、-NI)-(fer61CCV9080CDACOEA-DDAB-DDAC-DDAELAELBANETRATSKCOLC0D1D2D3D4D5D6D7D0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A6168 A9 A01 AWGE路电机整的统系示显与集采度温路4 8-2 图5+V228654329PPV/EOEC22327D6D5D4D3D2D1D0D1101982372765432107Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0QRMKLC51461SL47812YPDfgced dpd g f e d c ba3876543214560111213130Q3Q6Q 7Q1Q 2Q4Q 5Q2Q 3Q 4Q

25、 5Q 6Q 7Q1Q0Q0 1 23 4 5 67E ED D D D D D DDO L921 51 41 13 91NESP P/ELA DXT DXRRWDRTESER2X1X72P62P PV/AE52P42P 0T150832P 1T2P12P 0TNI0270605040302010071P61P51P41P31P21P1P01PRMLKCf u0 1V21461SL47815K5V+D53ML70POV21013C1RD53M L15K1K3NI5V+fuK5V5K5fu01V2170POV21V2170POV21V21V5第 3 章 软件设计3.1 程序框图3.2 程序设计这

26、个系统只显示 0-100 温度的整数部分，整个系统的程序设计如下： ORG 0000H ;MOV R0, #22H ；将显示缓存器首地址送入 R0MOV R0, #A1H;INC R0 ;MOV R0, #FFH ;END 十进制转换子程序2DATA：INC R0 ;MOVR0,# FFH;LJMPDISPLAY;LJMPDELAY;LJMPDISPLAY；调用显示子程序，显示系统正常运行MOV55H，#01H；将几路传感器工作送入 22H单元LJMP START；调用 A/D 转换程序MOV22H，55H；显示几路传感器工作MOVR0,22H ;INCR0 ;MOVR0,#FFH ;SET：

27、INC R0 ;MOV R0, # FFH;MOV A， 55H;INC A;MOV 55H， A ;LJMP DISPLAY ；显示几路传感器工作MOV DPTR， 30H;MOVX A ， DPTR;LJMP DATA ；调用十进制转换子程序INC DPTR;LJMP DISPLAY ；调用显示子程序DJNZ 55H，#04H，SET ；四路全部显示完成后重新显示第一路LJMP SET;MOV DPTR ， 30HMOVX A ， DPTR;MOV B ， #64H;DIV AB;MOV 24H ， AMOV A ， B;MOV B ， #0AH; DIV A ， B;MOV 23H ，

28、AMOV A ， BMOV 22H ， ARET3 显示子程序 DISPLAY：ORG 60HDISB: DS 3ORG 1000HDSP: MOV R7,#3MOV R0,22HMOV A,R0ADD A,0AH MOVC A,A+PCMOV SBUF,ADSP2: JNB TI,DSP2CLR TIINC RO DJNZ R7,DSP1RETSGTAB: DB 08HDB 9FHDB 25HDB 0DHDB 99HDB 49H； 百位数进 24H；十位数进 23H；个位数进 22H；示缓冲区 3 字节；数位计数器值为 3 ；R0指向显示器缓冲区首址 ；取要显示的数据 ；加上到 SGTAB的

29、偏移量 ；字型的段码 ；送串行口输出 ；等待输出结束 ；输出结束清 TI 标志 ；指向显示缓冲区下一位 ；未显示完 3 为则循环 ；显示完则返回 ；0；1；2；3；4；5DB41H；6DB1FH；7DB01H；8DB19H；9DBA1H；HDBFFH；暗字符4 延时子程序，因为系统不需要精度太高的延时，所以使用这个延时子程序DELAY：DEL ：MOV R5 ，#100；延时 0.5sDEL1：MOV R7 ，#125;DEL2：MOV R6 ，200;DEL3：DJNZ R6 ，DEL3;DJNZ R7 ，DEL2;DJNZ R5 ，DEL;RET5A/D 转换程序START：MOVR0，#30H；RAM缓冲区地址置初值MOVR6，#04H；通道计数器置初值MOVR7，#04H；循环计数器置初值CONV：1MOVDPTR，#0