北交单片机课程设计报告--温度计(共13页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上电气工程学院 单片机 课程设计设计题目： 温度计 学号： 姓 名： 同 组 人： 指导教师： 王健强 设计时间： 2013/3/10 设计地点： 电气学院实验中心 一、课程设计题目： 温度计内容:选用温度传感器AD590实现温度采集、摄氏温度显示，温度精度达到0.1度，测量范围零下10度到零上100度。二、课程设计要求1. 根据具体设计课题的技术指标和给定条件，独立进行方案论证和电路设计，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整；2. 查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数，对设计方案进行仿真；3. 完成预习报告，报告中要有设计方案，设计电路图，还要有

2、仿真结果；4. 进实验室进行电路调试，边调试边修正方案；5. 撰写课程设计报告最终的电路图、调试过程中遇到的问题和解决问题的方法。三、进度安排1时间安排序 号内 容学时安排（天）1方案论证和系统设计12完成电路仿真，写预习报告13电路调试24写设计总结报告与答辩1合 计5设计调试地点：电气楼4102执行要求微机原理与接口技术课程成绩优秀的可以自拟题目，其余的同学都是指定题目。，每组不得超过2人，要求学生在教师的指导下，独力完成所设计的详细电路（包括计算和器件选型）。严禁抄袭，严禁两篇设计报告雷同。 专心-专注-专业第一章 系统方案设计整体设计思路1.本实验要求温度计的范围-10100，并且显示

3、两位小数，所以我们需要四个LED,前两个显示温度的整数部分，后两个显示小数部分，根据给出的元件，我们用AD590做温度传感器，可以把绝对温度转换成电压电流信号。2.把得到的电压电流信号输入0832以后得到数字信号，即为要采样接收的数据，根据要求，所测温度为-10100，则温度每变化一摄氏度输出电压变化10mv，又根据0度时输出电压为2.73V得出电压的变化范围是2.63V-3.73V。这是采集到的数据为：2.73*255/5=1393.那么实际的温度计算公式为：(采集到的数据-139)*5*100/255。温度为正时：高八位放在B中，除以10得到的商为十位数，余数为各位；低八位放在A中，除以1

4、0，商为第一位小数，余数为第二位小数。温度为负值：高八位的数小于10放在个位数字，十位数显示符号，得到的低八位放在A中，除以10，商为第一位小数，余数为第二位小数。由此就得到了所要显示的温度。4.第一个LED的字形地址偏移量放在40H，将40H送入P0.5；第二个LED的字形地址偏移量放在41H，将40H送入P0.4；第三个LED的字形地址偏移量放在42H，将40H送入P0.3；第四个LED的字形地址偏移量放在43H，将40H送入P0.2。由此得到的整体框架图为：初始化温度显示AD采样数值转化返回十次平均只采样十次主要元件的相关资料一所用芯片以及器件：80S51、AD590、ADC0832、7

5、4HC245、电阻若干、二极管若干、三极管若干、七段数码管二所用器件的相关介绍1.AD590参数介绍(1) 流过器件的电流(A) 等于器件所处环境的热力学温度() 度数：Ir/T=1 (1)式中，Ir流过器件(AD590) 的电流，单位为A；T热力学温度，单位为K；(2) AD590的测温范围为- 55+150；(3) AD590的电源电压范围为430 V，可以承受44 V正向电压和20 V反向电压，因而器件即使反接也不会被损坏；(4) 输出电阻为710 m；(5) 精度高，AD590在- 55+-150范围内，非线性误差仅为0.3。对于为什么使用10K欧电阻而AD590输出端输出电流，经过1

6、0K的电阻，转换为电压值。OP07为一射极跟随器，A=1，用于提高输入阻抗。两个二极管用于隔离干扰。电流-电压转换公式如下：AD590的灵敏度：经过10K电阻后：故10K的电阻用来使精度达到0.12.ADC0832引脚介绍CS片选端,低电平有效。CH0,CH1两路模拟信号输入端。D I两路模拟输入选择输入端。DO模数转换结果串行输出端。CLK串行时钟输入端。VCC/REF正电源端和基准电压输入端。GND电源地ADC0832 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

7、，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。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过DI 数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。正常情况下ADC0832 与单片机的接口应为4条数据线，分别是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端与DI端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的，所以电路设计时可以将DO和DI 并联在一根数据线上使用。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

8、理器向芯片时钟输入端CLK 输入，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CS由高变低时,选中ADC0832。在时钟的上升沿,DI端的数据移入ADC0832内部的多路地址移位寄存器。在第一个时钟期间, DI为高, 表示启动位,紧接着输入两位配置位。当输入启动位和配置位后,选通输入模拟通道,转换开始。转换开始后,经过一个时钟周期延迟, 以使选定的通道稳定。ADC 0832 接着在第4个时钟下降沿输出转换数据。数据输出时先输出最高位(D7D0) ;输出完转换结果

9、后,又以最低位开始重新输出一遍数据(D7 D0) ,两次发送的最低位共用。当片选CS为高时,内部所有寄存器清0,输出变为高阻态。如果要再进行一次模/数转换,片选CS必须再次从高向低跳变,后面再输入启动位和配置位。3.89S51引脚图以及介绍89S51管脚图89S51管脚的作用及其工作原理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

10、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

11、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： 口管脚 备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1

12、） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /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。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉

13、冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加1

14、2V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。第二章 仿真实验原理图：仿真结果负温度正温度PCB实验程序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 ;第一个LED的字形地址偏移量放在41HLED3EQU42H ;第一个LED的字形地址偏移量放在42HLED4EQU43H ;第一个LED的字形地址偏移量放在43H ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0030HMA

15、IN: MOV SP,#60H MOV R4,#5TEST: LCALL ADC0832 ;调用AD转换程序 LCALL BCDCON ;调用数值转换程序LP: LCALL DISPLAY ;调用显示程序 DJNZ R4,LP SJMP TESTADC0832: SETB ADDI ;初始化通道选择 CLR ADCLK NOP NOP CLR ADCS ;拉低/CS端 NOP NOP SETB ADCLK ;拉高CLK端 NOP NOP CLR ADCLK ;拉低CLK端,形成下降沿 SETB ADDI NOP NOP SETB ADCLK ;拉高CLK端 NOP NOP CLR ADCLK

16、;拉低CLK端,形成下降沿2 CLR ADDI ;1-0选择1通道 NOP NOP SETB ADCLK ;拉高CLK端 NOP NOP CLR ADCLK ;拉低CLK端,形成下降沿3 SETB ADDI NOP NOP MOV R7,#8 ;准备送下后8个时钟脉冲AD1: MOV C,ADDO ;接收数据 MOV ACC.0,C RL A ;左移一次 SETB ADCLK NOP NOP CLR ADCLK ;形成一次时钟脉冲 NOP NOP DJNZ R7,AD1 ;循环7次 MOV C,ADDO ;接收数据 MOV ACC.0,C SETB ADCS ;拉高/CS端 CLR ADCLK

17、 ;拉低CLK端 SETB ADDO ;拉高数据端,回到初始状态 MOV 30H,A ;数据放在30H ADD A,#7 MOV 30H,A RETBCDCON:CLR C SUBB A,#139 ;与0摄氏度作判断 JNC ABOVEZERO ;有借位往下执行，没有借位跳转ABOVEZEROBELOWZERO: MOV A,#139 SUBB A,30H MOV B,#05H MUL AB MOV B,#64H MUL AB MOV R1,A MOV A,B MOV B,#0AH DIV AB MOV LED1,0AH ;最高位显示负号 MOV LED2,B ;显示个位 MOV A,R1 M

18、OV B,#64H MUL AB MOV A,B MOV B,#0AH DIV AB MOV LED3,A ;显示第一位小数 MOV LED4,B ;显示第二位小数 RETABOVEZERO: MOV B,#05H MUL AB MOV B,#64H MUL AB MOV R1,A MOV A,B MOV B,#0AH DIV AB MOV LED1,A ;显示十位 MOV LED2,B ;显示个位 MOV A,R1 MOV B,#64H MUL AB MOV A,B MOV B,#0AH DIV AB MOV LED3,A ;显示第一位小数 MOV LED4,B ;显示第二位小数 RETDI

19、SPLAY: ;显示子程序 SETB P0.2 SETB P0.3 SETB P0.4 SETB P0.5 MOV DPTR,#TAB MOV A,40H MOVC A,A+DPTR ;查字形表 MOV P2,A ;P2口作字形 ,P0口做字位 CLR P0.5 ;开 ACALL DELAY SETB P0.5 ;关 MOV DPTR,#TAB MOV A,41H MOVC A,A+DPTR ;查字形表 MOV P2,A SETB P2.7 CLR P0.4 ACALL DELAY SETB P0.4 MOV DPTR,#TAB MOV A,42H MOVC A,A+DPTR ;查字形表 MO

20、V P2,A CLR P0.3 ACALL DELAY SETB P0.3 MOV DPTR,#TAB MOV A,43H MOVC A,A+DPTR MOV P2,A CLR P0.2 ACALL DELAY SETB P0.2 RETDELAY:MOV R7,#01HDELAY1:MOV R6,#0FFH DELAY2:DJNZ R6,DELAY2DJNZ R7,DELAY1 RETTAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,40H RET第三章 调试1.在本程序中，每次AD采样都得采样10次并求平均值，以达到减小误差更接近实际值的目的。

21、采样结束后将数字量与139（零度）相比较，然后转入相应的显示程序。而显示程序共执行了255次，以达到延长显示时间防止示数显示出现跳跃等问题。2.开始的时候不知道怎么设置温度显示数码管的小数点，后来，经过查阅资料，知道了在子程序现实中，第二个数码管显示的程序中加入SETB P2.7，便可以实现。3.在实验过程中有些焊点没有焊实,导致数码管显示出现状况,后来将短接的焊点分开后,数码管显示正常.第四章 结论经过仿真以及调试后，调节电位器可以调节数码管示数。用打火机烧AD590，显示示数会大幅度升高。室温下最终在数码管上实际显示可调数据为17.52-21.36数码管上数据显示比较稳定参考文献1李维波，MATLAB在电气工程中的应用，中国电力出版社，2007