家居温湿度监测系统设计.pdf

￥沈阳工程学院 课 程 设 计 .设计题目：家居温湿度监测系统设计 系 别：自控系 班级：测控本 101 学生姓名：顾亚辉 学号：13 指导老师：祝尚臻 职称：讲师 起止日期:2013 年 3 月 11 日起至 2013 年 3 月 22 日止 ;沈阳工程学院 课程设计任务书 课程设计题目：家居温湿度监测系统设计$系 别 自控系 班级 测本 101 学生姓名 顾亚辉 学号 13 指导教师 祝尚臻 职称 讲师 课程设计进行地点：实训 F430 任 务 下 达 时 间：2013 年 3 月 8 日 起止日期：2013 年 3 月 11 日起至 2013 年 3 月 22 日止 教研室主任 年 月 日批准 家居温湿度监测系统设计成绩评定表 指导教师评审意见 评价内容 具体要求 权重 评分 加权分 论 证 独立查阅文献，制定课程设计方案和日程安排。5 4 3 2 工作能力态度 工作态度认真，遵守纪律，出勤情况是否良好，能够独立完成设计工作。-5 4 3 2 工作量 按期圆满完成规定的设计任务，工作量饱满，5 4 3 2 说明书的质量 说明书立论正确，论述充分，文字通顺，技术用语准确，符号统一，书写工整规范。5 4)3 2 指导教师评审成绩（加权分合计乘以 12）分 加权分合计 指导教师签名：年 月 日 评阅教师评审意见 评价内 容 具体要求 权重 评分 加权分 查文献 查阅文献有广泛性，有综合归纳资料的能力 5 4 3 2 工作量 工作量饱满，难度适中 5 4 3-2 说明书的质量 说明书立论正确，论述充分，文字通顺，技术用语准确，符号统一，书写工整规范。5】4 3 2 评阅教师评审成绩￥分 加权分合计 系部：自控系 班级：测控本 101 学生姓名:顾亚辉 中文摘要 地球上因为有了温度和水的存在，人类才能生存，但到底多高的温度和湿度才适合人类的生存呢这就需要用仪器来测量了，正是在这种情况下测温湿仪应运而生。随着科学技术发展的日新月异，普通电路已经无法满足日常生活及工业的控制要求，这就要求测温湿的技术要适应市场的需求，要求的功能越来越强大，从单一的功能到多功能循环检测，就是能多路检测温度，利用传感器完成温度数据的采集，然后经单片机数据处理，把检测的温湿度在显示屏上显示出来当前的温度，并设有一定的量程，超过量程就会发出报警。因此，家居温度监测正是顺应而生。本设计是一个基于单片机控制，为满足家居温湿度监控系统，给出了了系统的实现方法，介绍了该系统的硬件设计和软件设计。该系统采用 C8051 单片机为核心控制芯片，采用温度传感器 AD590 和湿度传感器HS1100 进行测量，可实现对温湿度参数的测量，显示，报警。关键词：温湿度测量；C8051；AD590；HS1100；关键字:单片机 A/D 转换 监测温湿度|（加权分合计乘以 8）评阅教师签名：年 月 日 课程设计总评成绩 分 目录 1 课程设计要求.错误!未定义书签。设计主要内容及要求.错误!未定义书签。设计目的：.错误!未定义书签。|基本要求.错误!未定义书签。发挥部分.错误!未定义书签。对设计论文撰写内容、格式及字数的要求.错误!未定义书签。时间进度安排.错误!未定义书签。2 课程设计思路.错误!未定义书签。3 设计方案及元件选择.错误!未定义书签。设计的主要内容及参数要求.错误!未定义书签。基本要求.错误!未定义书签。参数要求.错误!未定义书签。传感器的选择.错误!未定义书签。温度传感器.错误!未定义书签。湿度传感器.错误!未定义书签。信号传输通道.错误!未定义书签。4 硬件设计电路.错误!未定义书签。信号采集部分电路设计.错误!未定义书签。温度信号采集.错误!未定义书签。湿度信号采集.错误!未定义书签。信号处理部分电路设计.错误!未定义书签。报警电路.错误!未定义书签。显示电路.错误!未定义书签。5 信号分析部分电路设计.错误!未定义书签。C8051 单片机性能介绍.错误!未定义书签。复位电路.错误!未定义书签。晶振电路.错误!未定义书签。电源稳压电路.错误!未定义书签。6 软件设计.错误!未定义书签。软件流图.错误!未定义书签。7 程序代码.错误!未定义书签。总结.错误!未定义书签。致谢.错误!未定义书签。参考文献.错误!未定义书签。附录.错误!未定义书签。1 课程设计要求 1.1 设计主要内容及要求 1.1.1 设计目的：（1）了解温湿度检测和控制技术的基本知识以及电工电子学、单片机、传感器等相关技术。（2）初步掌握常用测温、测湿方法的特点和应用场合，并选择恰当方法应用于本设计。（3）通过学习，具体掌握所选择测温、测湿方法和相关传感器的使用特点和方法。1.1.2 基本要求（1）通过 c8051f020 单片机编程来实现温湿度的实时显示，具有超量程报警装置。（2）要求设计相关的硬件电路，选择合适的传感器、控制系统和显示系统。（3）要有相应的控制算法（软件流程图）。1.1.3 发挥部分 自由发挥 1.2 对设计论文撰写内容、格式及字数的要求 1)课程设计论文是体现和总结课程设计成果的载体，一般不应少于 3000 字。2)学生应撰写时应做到文理通顺，内容正确完整，书写工整，装订整齐。3)论文要求打印，打印时按沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范的要求 4)课程设计论文装订顺序为：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献。1.3 时间进度安排 顺序 阶段日期 计 划 完 成 内 容 备注 1 讲解主要设计内容，安排学生查阅资料 打分 2 检查任务框图的设计情况 打分 3 检查整个设计理论方面的准备情况 打分 4 指导学生进行传感器的选择 打分 5 进程传感器及测量电路的硬件电路设计 打分 6 讲解原理图的绘制要求 打分 7 检查原理图完成情况，讲解及纠正错误 打分 8 检查流程图的绘制及报告的书写要求 打分 9 布置答辩 打分 10 答辩、写报告 打分 2 课程设计思路 本次课程设计主要是利用单片机编程来控制家具温湿度监测电路，主要利用的仪器有 C8051 芯片，然后利用编成软件 Silicon Laboratories IDE 来编写程序，功能是实现家居温湿度测量，然后通过测量电路和单片机来只能控制温湿度，并带有越限报警的功能，当超过设定的温湿度就会反应，提示温度超标。程序主要测量电路、A/D 转换、数据处理电路组成。该系统采用 C8051 单片机为核心控制芯片，采用温度传感器 AD590 和湿度传感器 HS1100 进行测量，可实现对温湿度参数的测量，显示，报警。本设计要实现的功能是：实时显示当前环境的温湿度，并且允许用户设定温湿度阈值，当环境温湿度超过阈值时，系统会以蜂鸣器鸣响的方式进行报警提示。依据功能设定，本系统主要分为以下三个模块：采集部分：温度，湿度数据的采集。分析部分：单片机对采集到信号进行分析，处理。处理部分：显示器，报警器 辅助部分：这部分包括，稳压电源电路，晶振电路，复位电路 关键词：温湿度测量；C8051；AD590；HS1100；湿度检测 显示电路 报警电路 单片机 温度检测 辅助电路 3 设计方案及元件选择 3.1 设计的主要内容及参数要求 3.1.1 基本要求 设计一个温湿度监测系统，适用于家居监测。以 C8051 单片机为控制部分；选择合适的温度传感器和湿度传感器作为测量元件；能实时显示温度和湿度参数；设定好上下限后，当温湿度超过限度，报警。3.1.2 参数要求 本设计是应用于室内测量，对参数要求不是太苛刻。可做如下要求：温度：-30-+40 误差：0.5 湿度：1%-100%RH 误差：1%RH 3.2 传感器的选择 3.2.1 温度传感器 方案 1：采用热电阻温度传感器。热电阻传感器的电阻与温度之间具有优异的线性和稳定性。这类传感器主要用于要求高精度、经久耐用和长斯稳定性的工业环境中。现应用较多的有铂、铜、镍等热电阻，铂的物理、化学性能极稳定，耐氧化能力强，易提纯，复制性好，工业性好，电阻率较高，因此，铂电阻用于工业检测中高精密测温和温度标准。缺点是价格贵，温度系数小，受到磁场影响大，在还原介质中易被玷污变脆。方案 2：采用 AD590 温度传感器，它的测温范围在-55+150之间，而且精度高。M 档在测温范围内非线形误差为0.3。AD590 可以承受 44V 正向电压和20V 反向电压，因而器件反接也不会损坏，使用可靠。它只需直流电源就能工作，而且，无需进行线性校正，所以使用也非常方便，接口也很简单。作为电流输出型传感器的一个特点是，和电压输出型相比，它有很强的抗外界干扰能力，AD590的测量信号可远传百余米。综合比较方案 1 与方案 2，方案 2 更为适合于本设计系统对于温度传感器的选择。3.2.2 湿度传感器 方案 1：采用 HOS-201 湿敏传感器。HOS-201 湿敏传感器为高湿度开关传感器，它的工作电压为交流1V 以下，频率为 50HZ1KHZ，测量湿度范围为0100%RH，工作温度范围为050，阻抗在 75%RH（25）时为 1M。这种传感器原是用于开关的传感器，不能在宽频带范围内检测湿度，因此，主要用于判断规定值以上或以下的湿度电平。然而，这种传感器只限于一定范围内使用时具有良好的线性，可有效地利用其线性特性。方案 2：采用 HM1500 湿度传感器。线性电压输出式集成湿度传感器 HM1500 采用获得专利的湿敏电容 HS1101 设计制造，其湿度测量范围为 599(相对湿度)；相对湿度精度为3；工作温度为-30+60；工作湿度范围为0100(相对湿度)；供电电压为 5V(最大电压 DC16V)；可输出 DC 电压为 14 V；响应时间为 5s，适用于工业级场合。方案 3：采用 HS1100/HS1101 湿度传感器。HS1100/HS1101 电容传感器，在电路构成中等效于一个电容器件，其电容量随着所测空气湿度的增大而增大。具有完全互换性，高可靠性和长期稳定性，响应时间快速，专门设计的固态聚合物结构，由顶端接触（HS1100）和侧面接触（HS1101）两种封装产品，适用于线性电压输出和频率输出两种电路，适宜于制造流水线上的自动插件和自动装配过程等。相对湿度在 1%-100%RH 范围内；电容量由 16pF 变到 200pF，其误差不大于2%RH；响应时间小于 5S；温度系数为 pF/，可见精度是较高的。11 综合比较方案一，方案二和方案三，方案一虽然满足精度及测量湿度范围的要求，但其只限于一定范围内使用时具有良好的线性，其工作电压为交流1V 以下，实现叫困难，而且还不能在系统要求的温度条件下工作，方案二测量精度不符合设计系统要求。因此，我们选择方案三来作为本设计的湿度传感器。3.3 信号传输通道 在本设计系统中，温度输入信号为多路的模拟信号，这就需要多通道结构。方案 1、采用多路并行模拟量输入通道 这种结构的模拟量通道特点为：(1)可以根据各输入量测量的要求选择不同性能档次的器件。(2)硬件复杂，故障率高。(3)软件简单，各通道可以独立编程。方案 2、采用多路分时的模拟量输入通道 这种结构的模拟量通道特点为：。(1)处理速度慢。(2)硬件简单，成本低。(3)软件比较复杂。综合比较方案一与方案二，方案二更为适合于本设计系统对于模拟量输入的要求，比较其框图，方案二更具备硬件简单的突出优点，所以选择方案二作为信号的输入通道。图例如下：多路并行模拟量输入通道 多路分时的模拟量输入通道 信号调信号调信号调 多 路 信号保接口 CPU 信号调采样保接口 信号调采样保接口 信号调采样保接口 单片机 4 硬件设计电路 4.1 信号采集部分电路设计 4.1.1 温度信号采集 AD590 传感器的主要特性：AD590 温度传感器是电流型温度传感器，通过对温度的测量可得到所需要的电流值。根据特性分挡，AD590 的后缀以 I，J，K，L，M 表示。AD590L，AD590M 一般用于精密温度测量电路，它采用金属壳 3 脚封装，其中 1 脚为电源正端 V；2脚为电流输出端 I0；3 脚为管壳，一般不用。1、流过器件的电流（A）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即：KA1TIT式中：TI 流过器件（AD590）的电流，单位A。T热力学温度，单位 K。2、AD590 的测温范围-55+150。3、AD590 的电源电压范围为 4V-30V。电源电压可在 4V-6V 范围变化，电流TI变化 1A，相当于温度变化 1K。AD590 可以承受 44V 正向电压和 20V 反向电压，因而器件反接也不会损坏。4、输出电阻为 710M。5、精度高。AD590 共有 I、J、K、L、M 五档，其中 M 档精度最高，在-55+150范围内，非线形误差0.3。温度测量电路 图 3-1 是 AD590 用于测量热力学温度的基本电路。在被测温度一定时，AD590 相当于一个恒流源，把它和 530V 的直流电源相连，并在输出端串接一个 40k的恒值电阻，那么，此电阻上流过的电流将和被测温度成正比，此时电阻两端将会有 1mV/K 的电压信号。因为流过传感器的电流与热力学温度成正比，当电阻1R和电位器2R的电阻之和为 40k时，输出电压0V随温度的变化为 1mV/K。但由于 AD590 的增益有偏差，电阻也有偏差，因此应对电路进行调整，调整的方法为：把 AD590 放于冰水混合物中，调整电位器2R，使0V=+25=（mV）。但这样调整只保证在 0或 25附近有较高的精度。AD590 应用电路 如图 3-1 所示，电位器2R用于调整零点，4R用于调整运放 LF355 的增益。调整方法如下：在 0时调整2R，使输出0V=0，然后在 100时调整4R使0V=100mV。如此反复调整多次，直至 0时，0V=0mV，100时0V=100mV 为止。最后在室温下进行校验。例如，若室温为 25，那么0V应为 25mV。冰水混合物是 0环境，沸水为 100环境。4.1.2 湿度信号采集 HS1100 传感器的主要特性 HS1100/HS1101电容传感器具有完全互换性，高可靠性和长期稳定性，响应时间快速的特点，适用于线性电压输出和频率输出两种电路，适宜于制造流水线上的自动插件和自动装配过程等。其测量的范围相对湿度在 1%-100%RH 内，电容量由 16pF 变到 200pF，其误差不大于2%RH，响应时间小于 5S；温度系数为 pF/。可见精度是较高的。湿度测量电路 HS1100/HS1101 电容传感器在电路构成中等效于一个电容器件，其电容量随着所测空气湿度的增大而增大。将电容的变化量准确地转变为计算机易于接受的信号，常有两种方法：一是将该湿敏电容置于桥式振荡电路中，所产生的正弦波电压信号经整流、直流放大、再 A/D 转换为数字信号；另一种是将该湿敏电容置于 555 振荡电路中，将电容值的变化转为与之成反比的电压频率信号，可直接被计算机所采集。18 频率输出的 555 测量振荡电路如图 3-3 所示。集成定时器 555 芯片外接电阻4R、2R与湿敏电容 C，构成了对湿敏电容 C 的充电回路。7 端通过芯片内部的晶体管对地短路又构成了对湿敏电容 C 的放电回路，并将引脚 2、6 端相连引入到片内比较器，便成为一个典型的多谐振荡器，即方波发生器。另外，3R是防止输出短路的保护电阻，1R用于平衡温度系数。19 频率输出的 555 振荡电路 该振荡电路两个暂稳态的交替过程如下：首先电源 Vcc 通过4R、2R向湿敏电容 C 充电，经充电时间后，Uc 达到芯片内比较器的高触发电平，此时输出引脚 3 端由高电平突降为低电平，然后通过2R放电，经放电时间后，Uc 下降到比较器的低触发电平，此时输出引脚 3 端又由低电平突降为高电平，如此翻来覆去，形成方波输出。其中，充放电时间为 充电T=C(4R+2R)ln2 放电T=C2Rln2 因而，输出的方波频率为 f=1/(充电T+放电T)=1/C(4R+22R)ln2 可见，空气湿度通过 555 测量电路就转变为与之呈反比的频率信号，表 3-1给出了其中的一组典型测试值。4.2 信号处理部分电路设计 4.2.1 报警电路 本设计采用峰鸣音报警电路。如图所示。蜂鸣器额定电流30Ma,而对于AT89S51单片机，P3 口的灌电流为15mA,由此可见，仅靠单片机的P3 口电流是不能驱动蜂鸣器的，必须使用晶体管放大电路，为了使单片机的功率更小，所以使用 PNP 型晶体管,当外部环境的温度或者湿度超过预设值的时候，基级变为低电平，蜂鸣器导通鸣叫。报警电路图 4.2.2 显示电路 在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生，它已作为很多电子产品的通过器件，比方在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。显示模块选用 1602 字符型液晶模块，它是目前工控系统中使用最广泛的液晶屏之一，由于它显示的质量高，电路图如图所示，1602 字符型液晶模块是点阵型液晶，驱动方便，经过编程后显示内容多样化 显示部分电路图 5 信号分析部分电路设计 5.1 C8051 单片机性能介绍 单片机图 8051 系列单片机的内部结构是各种逻辑单元及其之间的互连构成的。主要包含中央处理器（CPU）、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，8051 系列单片机的内部结构框架示意图，如图所示。8051 系类单片机的内部结构框图 1.主要性能参数：(1)与 MCS-51 产品指令系统完全兼容(2)8k 字节在系统编程（ISP）Flash 闪速存储器(3)1000 次擦写周期(4)的工作电压范围(5)全静态工作模式：0Hz-33MHz(6)三级程序加密锁(7)128*8 字节内部 RAM(8)32 个可编程 I/O 口线(9)2 个 16 位定时/计数器(10)6 个中断源(11)全双工串行 UART 通道(12)低功耗空闲和掉电模式(13)中断可从空闲摸唤醒系统(14)看门狗（WDT）及双数据指针7 中央处理器：中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，51 系列单片机是 8 位数据宽度的处理器，它能处理 8 位二进制数据或代码。CPU 主要由算术逻辑部件，控制器和专用寄存器三部分电路组成。它负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。数据存储器(RAM)：数据存取器（RAM）可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。8051 内部有 128 个 8 位用户数据存储单元和 128 个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的的 RAM 只有 128 个。程序存储器(ROM)：程序存取器（ROM）用于存放用户程序，原始数据或表格等。8051 共有 4096个 8 位掩膜 ROM。定时/计数器：定时/计数器用于硬件的定时或计数。8051 有两个 16 位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数功能，也可产生中断用于控制程序转向。并行输入输出(I/O)口：单片机的并行输入输出（I/O）口主要用于和外部设备进行通信，以便于处理外部的输入和将运算结果反馈到外部设备。8051 共有 4 组 8 位 I/O 口(P0、P1、P2 或 P3)，用于对外部数据的传输。全双工串行口：全双工串行口主要用于与其他设备间的串行数据传送。8051 内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用 中断系统：8051 具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有 2 级的优先级别选择。时钟电路：8051 内置最高频率达 12MHz 的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但 8051 单片机需外置振荡电容8。2.管脚说明：8051 系列单片机采用 40Pin 封装的双列直接 DIP 结构，它们的引脚配置如图 3-2 所示，40 个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4 组 8 位共 32 个 I/O 口，中断口线与 P3 口线复用。VCC：供电电压。GND：接地。P0 口：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当P1 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时，P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH编程和校验时，P1 口作为第八位地址接收。P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3 口：P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL门电流。当 P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示：RXD（串行输入口）TXD（串行输出口）/INT0（外部中断 0）/INT1（外部中断 1）T0（记时器 0 外部输入）T1（记时器 1 外部输入）/WR（外部数据存储器写选通）/RD（外部数据存储器读选通）P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。5.2 复位电路 单片机复位的原理是在时钟电路开始工作后，在单片机的RST 引脚施加 24个时钟振荡脉冲（即两个机器周期）以上的高电平，单片机便可以实现复位。在复位期间，单片机的 ALE 引脚和PSEN 引脚均输出高电平。当 RST 引脚从高电平跳变为低电平后，单片机便从 0000H 单元开始执行程序。在实际应用中，一般采用既可以手动复位，又可以上电复位的电路，这样可以人工复位单片机系统，这种电路如图复位部分所示。上电复位电路部分的原理也是 RC 电路的充放电效应。除了系统上电的时候可以给 RST 引脚一个短暂的高电平信号外，当按下按键开关的时候，VCC 通过一个高电阻连接到 RST 引脚，给RST 一个高电平，按键松开的时候，RST 引脚恢复为低电平，复位完成。5.3 晶振电路 时钟电路是用于产生单片机正常工作时所需要的时钟信号。单片机内部包含有一个振荡器，可以用于 CPU 的时钟源。另外也可以采用外部振荡器，由外部振荡器产生的时钟信号来供内部CPU 运行使用。(1)内部时钟模式 内部时钟模式是采用单片机内部振荡器来工作的模式。51 系列单片机内部包含有一个高增益的单级反相放大器，引脚 XTAL1 和 XTAL2 分别为片内放大器的输入端口和输出端口,其工作频率为 033MHz。当单片机工作于内部时钟模式的时候，只需在 XTAL1 引脚和 XTAL2 引脚连接一个晶体振荡器或陶瓷振荡器，并联两个电容后接地即可，如图 3-6 所示。使用时对于电容的选择有一定得要求，具体如下：A 当外接晶体振荡器的时候，电容值一般选择 C1=C2=3010pF；B 当外接陶瓷振荡器的时候，电容值一般选择 C1=C2=4010pF。在实际电路设计时，尽量保证外接的振荡器和电容尽可能接近单片机的XTAL1和 XTAL2引脚，这样可以减少寄生电容的影响，使振荡器能够稳定可靠地为单片机提供时钟信号。(2)外部时钟模式 外部时钟模式是采用外部振荡器产生时钟信号，直接提供给单片机使用。对于不同的结构的单片机，外部时钟信号接入的方式有所不同。对于普通的 8051单片机，外部时钟信号由 XTAL2 引脚接入后直接送到单片机内部的时钟信号发生器，而引脚 XTAL1 则应直接接地。这里需要注意，由于 XTAL2 引脚的逻辑电平不是 TTL 信号，因此外接一个上拉电阻。对于 CMOS 型的 80C51,80C52,AT89S52 等单片机，和普通的 8051 不同的是其内部的时钟信号取自于反相放大器的输入端。因此外部的时钟信号应该接到单片机的 XTAL1 引脚，而 XTAL2 引脚悬空即可。根据实际应用，我们选择内部时钟电路，外接频率的晶体振荡器，选择两个电容值为 30pF 的陶瓷电容。5.4 电源稳压电路 电源稳压电路由变压器 T1，桥式整流器 BRIDGE1 滤波电容和集成稳压电路组成。变压器 T1 用于将 220 交流电压装换为5V 低压交流电压。整流电路用于将低压交流电整流为全波直流脉动电压。该全波直流脉动电压经过二极管 D1，与电容 C1，C2 相连，形成了较平滑的直流电压。该直流电压送入伞端稳压器 U1的输入端，输出端形成 5V 电压，共单片机和其他电路使用。电容 C3，C4 起到滤波作用。6 软件设计 6.1 软件流图 选择 A/D 转换通道并初始化 设置转换周期，为 A/D 转换提供时钟信号 启动 A/D 转换 转换结束 转换结果放大并存储 数值转换 LCD 初始化 开始 显示 是 否 循环检测 超过量程 报警 不超过 判断大小 不报警 7 程序代码$INCLUDE8051F ORG 0000H ;LJMP MAIN ORG 0093H LJMP INT6 ORG 009BH LJMP INT7 ORG 100H PORT:CLR A MOV XBR0,A MOV P74OUT,#0F0H RET ADC00:MOV 60H,#00H MOV AMX0CF,#00H MOV AMX0SL,#00H MOV ADC0CF,#58H MOV REF0CN,#03H MOV ADC0CN,#0C0H RET ADC01:MOV 60H,#01H MOV AMX0SL,#01H RET ADC02:MOV 60H,#02H MOV AMX0SL,#02H RET ADC03:MOV 60H,#03H MOV AMX0SL,#03H RET INT6:MOV 70H,#10H MOV 71H,#10H MOV 72H,#10H MOV 73H,#10H MOV P3IF,#00H RETI INT7:ORL EIE2,#30H MOV P3IF,#00H SETB EA LCALL ADC00 LCALL XUNHUAN RETI XUNHUAN:MOV 70H,#05H MOV 71H,#05H MOV 72H,#05H MOV 73H,#05H RET SYSCLK:MOV OSCICN,#05H RET MAIN:MOV WDTCN,#0DEH MOV WDTCN,#0ADH LCALL SYSCLK LCALL PORT ORL EIE2,#30H MOV P3IF,#00H SETB EA LCALL ADC00 LCALL XUNHUAN CL:DJNZ 70H,N0 MOV 70H,#01 DJNZ 71H,N1 MOV 71H,#01 DJNZ 72H,N2 MOV 72H,#01 DJNZ 73H,N3 LCALL XUNHUAN LJMP CL N3:LCALL ADC03 LJMP SS N2:LCALL ADC02 LJMP SS N1:LCALL ADC01 LJMP SS N0:LCALL ADC00 SS:LCALL LCD SETB AD0BUSY JNB AD0INT,$CLR AD0INT MOV A,ADC0H MOV 30H,A MOV A,ADC0L MOV 31H,A HEX2BCD:CLR A MOV 41H,A MOV 40H,A MOV 39H,A MOV 38H,A MOV 37H,A MOV R5,#16 H2B:CLR C MOV A,51H RLC A MOV 51H,A MOV A,50H RLC A MOV 50H,A MOV A,41H ADDC A,41H DA A MOV 41H,A MOV A,40H ADDC A,40H DA A MOV 40H,A MOV A,39H ADDC A,39H MOV 39H,A DJNZ R5,H2B MOV A,41H MOV B,#16 DIV AB MOV 38H,A MOV 37H,B MOV A,39H MOV 41H,A MOV A,40H MOV B,#16 DIV AB MOV 40H,A MOV 39H,B DELAY1:LCALL DELAY LCALL DELAY LCALL DELAY LCALL DELAY AJMP CL LJMP$LCD:LCALL DELAY MOV P7,#38H MOV P6,#01H MOV P6,#00H LCALL DELAY MOV P7,#0EH MOV P6,#01 MOV P6,#00 LCALL DELAY MOV P7,#06 MOV P6,#01 MOV P6,#00 LCALL DELAY MOV P7,#01 MOV P6,#01 MOV P6,#00 LCALL DELAY RET DELAY:MOV R7,#01H DELY0:MOV R6,#80H DELY1:MOV R5,#00H DJNZ R5,$DJNZ R6,DELY1 DJNZ R7,DELY0 RET LCD_XIAN1:LCALL XULIE1 LCALL GG LCALL GG MOV A,41H ADD A,#30H CJNE A,#30H,D1 SJMP D2 D1:LCALL LCD_XIAN4 SJMP LOOP D2:LCALL LCD_XIAN2 LCALL LCD_XIAN3：LOOP:CLR CY MOV A,40H CJNE A,#02H,LOP LOP:JNC BJ JC LOP1 LOP1:CJNE A,#01H,LOP2 LOP2:JNC HY JC LOP3 LOP3:MOV A,39H CJNE A,#05H,LOP4 LOP4:JNC HY JC BJ RET BJ:MOV XBR2,#40H MOV P1MDOUT,#0FFH CLR CLR CLR CLR RET XULIE1:MOV A,60H ADD A,#30H MOV P7,A MOV P6,#05 End 总结 两周的课程设计终于结束了。在这两周的时间里，我学到了很多。通过这两周的课设，我学到了更多单片机技术方面的知识，所学的课本知识也更加扎实。除此之外，我还从中体会到了这门课的趣味性。在做课程设计时，根据自己的思路与想法，我先编写出了各个模块的程序，然后根据题目所给的要求，反复进行编程并不断修改程序，最终完成了总程序。课程设计是培养学生综合运用所学知识、发现、提出、分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。随着科学技术发展的日新月异，单片机已经成为当今计算机应用中非常活跃的领域，在生活中可以说是无处不在。因此作为二十一世纪的大学生来说掌握单片机技术是十分重要的而且是十分必要的。的确，从给定课题到定稿，从理论到实践，在接近两周的日子里，可以说是不轻松的，但是可以学到很多很多的东西，同时也巩固了之前所学过的知识，而且学到了很多书本上没有学到过的知识。通过这次课程设计是我懂得了理论与实践相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论与实践结合起来，从理论中得出结论，才能真正提高自己的实际动手组能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到了许多问题，毕竟多我来说这是一个很庞大的工程，因为之前的实验都是很简短的程序。所以在这个过程中难免会遇到各种各样的问题，但在此过程中也发现了自己的许多不足之处，对之前所学过的知识理解的不够深刻，掌握的不够牢固。但是这次课程设计之后，我对程序语言有了一个新的认识，语言从来都只是一个工具，重要的是人的思想，即使在复杂的程序，那也是编程者的思想体现，只有通过好的思想然后正确的使用语言工具就可以编写出结构良好、可读性强的程序。当然，多么好的程序没有经过检验往往都是空壳一副，因此调试程序就是课程设计必须的，只有经过调试才算是具有了一定的实际意义，才具有可用性。另外我觉得，我们编程的时候要保持一颗清醒的头脑和平静的心态，不能浮躁。两周的努力，这次课程设计终于顺利的完成了，在这个过程中我遇到了很多问题，最终在同学和老师以及自己的努力下都一一的解决了，在这个过程中我深刻地体会到合租的重要性，同时也体会到课程设计需要的不仅仅是理论知识和实践动手能力，还要有一定的经验。感谢这两周祝老师对我们的悉心指导，才使我们的课程设计任务顺利的完成。致谢 两周的课程设计已经结束。能在短短两周周的时间能设计出完整程序，我感到很自豪。在此，我要感谢大家对我的帮助与支持。在这段时间里我学会了许多在书本上学不到的知识，让我更加明白了只有理论知识是不够的，还要有实际的动手能力，在这个过程中我遇到了不少的困难，但是多亏了吕老师的指导和同学们的帮助，在这个过程中我明白能编出程序是一回事，能把程序调试出来又是另一回事，因为有时程序的跳转和调用并不是按我们想象的顺序去执行，这就要我们有动手调试程序的能力，在程序的调试中老师帮了我不少的大忙，解决了许多的关键的问题，最后程序能够正确的执行并实现要求的功能，这里面离不开老师对我的悉心指导，让我掌握了程序调试的几个主要注意事项，在以后的学习和生活中发现问题、分析问题并最终解决问题，这在以后的工作和生活中非常的重要。在这里我再一次表达对老师的感谢，还有那些帮助过我的同学们，是你们让我明白团队的合作是多么的重要，一个人的思维和能力是有限的，但是团队的力量是无限的。在这个过程中我收获很多，感谢大家的帮助！参考文献 【1】单片机在控制系统中的应用/余永权等编著.北京：电子工业出版社，【2】传感器及其应用电路/何喜才编著.北京：电子工业出版社，传感器技术及应用电路/陈圣林，候成晶主编.北京：中国电力出版社，2009【3】周向红、沈满德、胡学军.51 单片机课程设计.武汉.华中科技大学出版社.2011 附录