2022年基于单片机的温度测量装置设计.docx

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1、精品学习资源课程设计 论文题 目 名 称基于单片机地温度测量装置课 程 名 称单片机原理及应用学 生 姓 名学号11413040系 、专 业 信息工程系、电子科学与技术指 导 教 师2021 年 6 月 30 日摘要随着国民经济地进展，人们需要对各中加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中温度进行监测欢迎下载精品学习资源和掌握 .采纳单片机来对他们掌握不仅具有掌握便利，简洁和敏捷性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度地技术指标，从而能够大大地提高产品地质量和数量.在日常生活及工业生产过程中，常常要用到温度地检测及掌握，温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要地物理参数之一.在生产过程中，为了高效地进行生

2、产，必需对它地主要参数，如温度、压力、流量等进行有效地掌握.温度掌握在生产过程中占有相当大地比例.温度测量是温度掌握地基础，技术已经比较成熟.传统地测温元件有热电偶和二电阻.而热电偶和热电阻测出地一般都是电压，再转换成对应地温度，这些方法相对比较复杂，需要比较多地外部硬件 支持.我们用 一 种相对 比 较简 单 地 方式来 测 量. 本文介绍一种基于AT89C51 单片机地一种温度测量及报警电路,该电路采纳 DS18B20 作为温度监测元件，测量范畴0 +120 ，使用数码管模块显示，能设置温度报警上下限.正文着重给出了软硬件系统地各部分电路，介绍了集成温度传感器DS18B20 地原理， AT

3、89C51 单片机功能和应用 .该电路设计新奇、功能强大、结构简洁.关键字：温度测量； AT89C51 ； DS18B20目录欢迎下载精品学习资源1 概述12 设计方案12.1 设计目地12.2 设计任务23 系统硬件设计23.1 温度测量电路23.2 A/D 转换电路33.3 单片机最小系统43.4 数码管显示电路43.5 报警器电路54 系统软件设计4.1 主程序设计54.2 A/D 转换子程序设计64.3 显示子程序设计85 性能分析与系统仿真10总结11参考文献12致 谢13附录 : 程序清单14欢迎下载精品学习资源1 概述随着新技术地不断开发与应用，近年来单片机进展非常快速，一个以微

4、机应用为主地新技术革命浪潮正在蓬勃兴起，单片机地应用已经渗透到电力、冶金、化工、建材、机械、食品、石油等各个行业 .传统地温度采集方法不仅费时费劲，而且精度差，单片机地显现使得温度地采集和数据处理问题能够得到很好地解决.温度是工业对象中地一个重要地被控参数.然而所采纳地测温元件和测量方法也不相同；产品地工艺不同，掌握温度地精度也不相同.因此对数据采集地精度和采纳地掌握方法也不相同.传统地掌握方式以不能满意高精度，高速度地掌握要求，如温度掌握表温度接触器，其主要缺点是温度波动范畴大，由于他主要通过掌握接触器地通断时间比例来达到转变加热功率地目地，受外表本身误差和沟通接触器地寿命限制，通断频率很低

5、 .近几年来快速进展了多种先进地温度掌握方式，如：PID 掌握，模糊掌握，神经网络及遗传算法掌握等 .这些掌握技术大大地提高了掌握精度，不但使掌握变得简便，而且使产品地质量更好，降低了产品地成本，提高了生产效率.本系统所使用地加热器件是电炉丝，功率为三千瓦，要求温度在4001000 .静态掌握精度为 2.43 .本设计使用单片机作为核心进行掌握.单片机具有集成度高，通用性好，功能强，特殊是体积小，重量轻，耗能低，牢靠性高，抗干扰才能强和使用便利等特殊优点，在数字、智能化方面有广泛地用途.2 设计方案2.1 设计目地课程设计是在校高校生素养训练地重要环节，是理论与实践相结合地桥梁和纽带.单片机课

6、程设计，要求同学更多地完成软硬件结合地动手实践方案，解决目前同学课程设计过程中普遍存在地缺乏动手才能地现象.单片机课程设计是继C 语言课程设计与数据结构课程设计后地一门实践环节课程，其目地和任务是训练同学综合运用已学课程地基础学问，独立进行单片机应用技术地开发工作，把握单片机程序设计、调试和应用电路地设计、分析及调试检测. 并且巩固、加深和扩大高校生单片机应用方面地学问，提高综合及敏捷运用所学学问解决工业掌握问题地才能 .2.2 设计任务温度测量范畴： 0120； 测量精度： 1；欢迎下载精品学习资源用单片机和A/D 转换芯片，将模拟电位05V 用数码管对应显示成0 120，温度变化时能显示对

7、应地温度.温度测量方案如下列图，温度传感器TC 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 转换结果送单片机进行处理，最终将所测地温度在LED 数码管上显示 .温度测量单数码管显示片机A/D 转换报警器图 2.1 基于单片机地温度测量方案3 系统硬件设计3.1 温度测量电路温度测量电路要实现地目标是：将0 120温度通过温度传感器测量，运算放大器放大得到 0 5V 地电压信号 .温度地测量是采纳温度传感器，就是将温度变化转换为电信号变化.温度传感器选用 Pa-t传感器，放大器采纳OP07E 放大器，温度信号输入采纳差动放大形式，设计电路如下列图，

8、放大器输出为：由 V0=R3/R1*Vi得V0= （ 20000/200） Vi=100Vi即图 3.1 中放大倍数为 100 倍.欢迎下载精品学习资源图 3.1 温度测量电路在 Protues中实测放大器输出数据如表3.1 所示 .表 3.1 放大器输出实测数据温度0102030405060708090100110120电压0.000.430.831.241.662.072.492.913.333.754.174.585.003.2 A/D 转换电路A/D 转换地目标是将模拟量转换成数字量，在本次课程设计中，选用ADC0831 串行 A/D转换芯片作为温度测试系统地 A/D 转换器，如下列图

9、 .由于设计误差要求为 1， 1对应地输入电压为（ 1/120 ） *5=0.04167V ， 8 位 A/D 转换芯片地辨论率为 1/256*5V=0.019531V ,从而说明选用 8 位地 A/D 转换器测量误差要小于 1.另外，之所以选用串行芯片，理由是串行地电路设计简洁，并且在性能上满意要求 .图 3.2ADC0831 芯片3.3 单片机最小系统欢迎下载精品学习资源单片机最小系统就是支持主芯片正常工作地最小电路部分，包括主控芯片、复位电路和晶振电路 .主控芯片选取AT89C51 芯片，因其具有良好地性能及稳固性，价格廉价应用便利，可直接用 USB 线下载代码 .晶振选取 12MHz

10、，晶振旁电容选取20pF.采纳按键复位电路，电阻分别选取100 和 10K ，电容选取 0.1 F.以下为单片机最小系统硬件电路图：图 3.3 单片机最小系统硬件电路3.4 数码管显示电路本课程设计采纳八位数码管显示，为了节省I/O 口资源，从而采纳动态扫描地方式，P0口段选， P2 位选，由于是P0 口段选所以要接上拉电阻，显示电路部分如下：欢迎下载精品学习资源图 3.5 报警器电路4 系统软件设计4.1 主程序设计主程序既把以上各子程序串连成一个整体，使整个程序循环运行.主程序始终调用显示电路，如温度转变，就会进入以下地主程序部分执行相应地A/D转换操作并作出相应地处理. 通过转换后，显示

11、地值也会同时发生转变.之后再返回到程序始端，如此反复运行，就构成了程序地整体 .开头初始化开计数器 T0图 3.4 数码管显示硬件电路图3.5 报警器电路当温度大于 80时，蓝灯亮，当温度小于等于80时，绿灯亮 .欢迎下载精品学习资源图 4.1 主程序流程图4.2 A/D 转换子程序设计启动 A/D 转换8 送 R0AD 转换结果送 AYR0-1=0？N关闭 AD 转换这次课程设计采纳地是8 位串行 A/D 转换芯片 ADC0831 ，每一个时钟信号下降沿开头， 输出一位数据，直到8 位数据全部输完为止，输出地次序是从最高位到最低位.A/D 转换子程序地工作原理：开启A/D 转换芯片，将 A/

12、D 转换结果送进位 C，然后左移 A 寄存器，直到 8 位数全部送到 A 寄存器，关闭A/D 转换，最终将 A/D 转换结果储备到 30H 单元.图 4.2 AD 转换子程序A/D 转换子程序如下：AD_CONY: SETB CS CLR CLKNOP欢迎下载精品学习资源NOP CLR CS NOP NOPSETB CLK NOPNOP CLR CLK NOP NOPSETB CLK NOPNOP CLR CLKMOV R0,#08H AD_READ: CLR CLKMOV C,DORLC A SETB CLK NOPNOPDJNZ R0,AD_READ SETB CSMOV AD_TMP,A

13、 RET4.3 显示子程序设计AD 转换结果送 A100B将 AD 转换地结果送 A 寄存器，将 100 送 B 寄存器，然后A 除以 B ，得到地商存到百位储备单元 .再将 B 寄存器里地数送 A 寄存器，把 10 送 B 寄存器，再 A 除以 B，得到地商存十欢迎下载精品学习资源位储备单元，余数存个位单元.图 4.3 显示子程序流程图显示子程序如下：DISPLAY: MOV A,AD_TMP MOV DPTR,#TAB1 MOVC A,A+DPTR CJNE A,#80,S1SJMP S3 S1: JNC S2 SJMP S4S2: CLR P3.0 SJMP S4S3: SETB P3.

14、0 S4: MOV B,#100DIV ABMOV AD_TMP_1,A MOV A,B欢迎下载精品学习资源MOV B,#10 DIV ABMOV AD_TMP_2,A MOV AD_TMP_3,B MOV DPTR,#TAB MOV A,AD_TMP_1 MOVC A,A+DPTR MOV P0,ASETB P2.1LCALL DL Y CLR P2.1MOV A,AD_TMP_2MOVC A,A+DPTR MOV P0,ASETB P2.2 LCALL DL Y CLR P2.2 NOPNOPMOV A,AD_TMP_3 MOVC A,A+DPTR MOV P0,ASETB P2.3 LC

15、ALL DL Y CLR P2.3 RET欢迎下载精品学习资源5性能分析与系统仿真21+U2CJ7 1+R12003U2OP657.002R2200-12-OP07ETC1TCK4 8R520k25 6 7 8 9U119XTAL118XTAL29RSTP0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4 P0.5/AD5P0.6/AD6 P0.7/AD7293031+10.6PSEN ALE EAP2.0/A8P2.1/A9 P2.2/A10P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14P2.7/A15+12U4523U3VREFVIN

16、+ VIN-16CS17CLKDO61P1.02P1.134P1.2P1.35P1.46P1.578P1.6 P1.7P3.0/RXD P3.1/TXDP3.2/INT0 P3.3/INT1P3.4/T0 P3.5/T1P3.6/WR P3.7/RD52D2LED-BLUED3LED-GREEN4ADC0831R101.2kOPTOCOUPLER-NPND11N914RL112VAT89C51+2.37PROGRAM=cewen.HEXVoltsR39kR81kQ12N2222AU5R61k+12-8 4R91kU5OP V=2.365982631 7OP07E21R4500+图 5.1 温度

17、测量系统仿真结果表 5.1 测量数据在 Proteus 中进行仿真，转变温度传感器地设置值，观看到LED 数码管显示地数据随之变化.图 5.1 所示为系统仿真结果 .仿真时测得地数据如表8.2 所示 .V=0.236572RP120013 4393837363534333221222324252627281011R7121320014151617温度010304060708090100110120电压0.000.431.241.662.492.913.333.754.174.585.00显示000010030040060070080090100110120欢迎下载精品学习资源总结通过此次课程设

18、计，使我更加扎实地把握了有关单片机方面地学问，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次地摸索，一遍又一遍地检查最终找出了缘由所在，也暴露出了前期我在这方面地学问欠缺和体会不足.实践出真知，通过亲自动手制作，使我们把握地学问不再是纸上谈兵.过而能改，善莫大焉.在课程设计过程中，我们不断发觉错误，不断改正，不断领会，不断提高 .最终这次课程设计最终顺当完成了，在设计中遇到了许多问题，最终在老师地指导下， 最终游逆而解 .在今后社会地进展和学习实践过程中，肯定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，肯定要不厌其烦地发觉问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能胜利地做成想 做地事，才能在今后地

19、道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永久不行能收成胜利，收成喜 悦，也永久不行能得到社会及他人对你地认可.回忆起此课程设计，至今我仍感叹颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到许多许多地东西，不仅可以巩固了以前所学过地学问，而且学到了许多在 书本上所没有学到过地学问.通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要地，只有理论学问是远远不够地，只有把所学地理论学问与实践相结合起来，从理论中得出结论，才 能真正为社会服务，从而提高自己地实际动手才能和独立摸索地才能.参考文献1 张鑫. 单片机原理及应用（第2 版） M. 电子工业出版社， 2021 年.欢迎下载精品学习

20、资源2 张毅刚 . 单片机原理与应用设计M. 电子工业出版社，2021 年.3 胡汉才 . 单片机原理及其接口技术学习辅导与实践教程M. 清华高校出版社， 2021 年.4 张义和 . 例说 51 单片机（ C 语言版） M.人民邮电出版社，2021 年.5 张培仁等 . 基于 C 语言编程 MCS-51 单片机原理与应用M. 清华高校出版社， 2003 年.致 谢本次单片机课题设计地选题与制作都是在彭老师地指导下完成地，所以第一要感谢我们地 彭老师，在他身上我学到了许多东西.在这些天地合作中，我深深体会到虽然他对我们要求比较严格，检查了几次.但从另一个角度折射出，老师对工作负责地态度，严谨，

21、一丝不苟.老师给我们充分地时间，自己选题，并亲自给我们指出错误，让我们尽量将自己地设计做得更好，让我们深刻明白，对待每一件事情都要仔细、负责.同时，也为我们以后地毕业设计打下基础.其次，我要感谢地是我们地同学，在此次设计中，我们不仅锤炼合作地才能，仍知道地互帮互助地重要性，一起讨论，一起探讨，对课本学问有力更加深刻地懂得.不仅完成了此次设计，而且，同学之间有了更好地沟通，增进了同学之间地友情.在此，我由衷地感谢同学和老师对我地帮忙！附录：程序清单CS BIT P1.7 CLK BIT P1.0 DO BIT P1.1AD_TMP EQU 30H AD_TMP_1 EQU 31H AD_TMP_

22、2 EQU 32H AD_TMP_3 EQU 33H AD_TMP1EQU 34H ORG 0000HLJMP MAIN ORG 0030H欢迎下载精品学习资源MAIN: CLR P2.0START: LCALL AD_CONY LCALL DISPLAY LJMP STARTAD_CONY: SETB CS CLR CLKNOP NOP CLR CS NOP NOPSETB CLKNOP NOP CLR CLK NOP NOPSETB CLK NOPNOPMOV R0,#08H AD_READ:CLR CLKMOV C,DO RLC A SETB CLK NOPNOPDJNZ R0,AD_R

23、EAD SETB CS欢迎下载精品学习资源MOV AD_TMP,A RETDISPLAY:MOV A,AD_TMP MOV DPTR,#TAB1 MOVC A,A+DPTR CJNE A,#80,S1 SJMP S3S1: JNC S2 SJMP S4S2:CLR P3.0 SJMP S4S3:SETB P3.0S4:MOV B,#100 DIV ABMOV AD_TMP_1,A MOV A,BMOV B,#10DIV ABMOV AD_TMP_2,A MOV AD_TMP_3,B MOV DPTR,#TAB MOV A,AD_TMP_1 MOVC A,A+DPTR MOV P0,ASETB

24、P2.1LCALL DL Y CLR P2.1MOV A,AD_TMP_2 MOVC A,A+DPTR欢迎下载精品学习资源MOV P0,A SETB P2.2 LCALL DL Y CLR P2.2MOV A,AD_TMP_3 MOVC A,A+DPTR MOV P0,ASETB P2.3 LCALL DL Y CLR P2.3 RETTAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H DB 80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EHTAB1:DB 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,1

25、7,18DB 19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34DB 35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49DB 50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66DB 67,68,69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80DB 81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,91,92,93DB 94,95,96,97,98,99,100,101,102,103,104,105,106DB 107,108,109,110,111,112,113,114,115,116DB 117,118,119,120 DLY: MOV R4,#2D1: MOV R3,#248 DJNZ R3,$ DJNZ R4,D1 RETEND欢迎下载