数字温度计的设计.docx
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数字温度计的设计
课程设计(论文)
题目名称数字温度计的设计
课程名称单片机原理及应用
学生姓名
学号
系、专业
指导教师
2013年6月24日
摘要
随着时代的进步和发展,单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域,已经成为一种比较成熟的技术。
本文主要介绍了一个基于AT89C51单片机的测温系统,详细描述了利用温度传感器AD590开发测温系统的过程,重点对传感器在单片机下的硬件连接,软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析,对各部分的电路也一一进行了介绍,该系统可以方便的实现实现温度采集和显示。
它使用起来相当方便,具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点,适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量,也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中,作为其他主系统的辅助扩展。
AD590、ADC0832与STC89C52结合实现最简温度检测系统,该系统结构简单,抗干扰能力强,适合于恶劣环境下进行现场温度测量,有广泛的应用前景。
关键词:
单片机;温度检测;温度传感器;数字显示;模数转换
目录
第1章绪论1
1.1课题来源1
1.2课题研究的目的意义1
1.3国内外现状及水平1
1.4课题研究内容1
2.1温度测量方案方框图2
2.2方案论证2
第3章电路设计3
3.1工作原理3
3.2AT89C51介绍6
第4章程序设计7
4.1系统主程序设计7
第5章系统仿真8
5.1ROTEUS简介8
5.2绘制电路原理图9
5.3系统仿真10
总结11
致谢12
参考文献13
附录:
程序代码实现14
第1章绪论
1.1课题来源
我组按学号两人分一组,现有老师提供课题,然后由小组长按组分配课题,我组所选课题是数字温度计的设计。
1.2课题研究的目的意义
单片机课程设计重点就在于软件算法的设计,需要有很巧妙的程序算法。
有好多的东西,只有我们去试着做了,才能真正的掌握,只学习理论有些东西是很难理解的,更谈不上掌握。
通过这次的单片机课程设计我认识到了,学习要理论联系实际,把学到的理论知识同实际运用相结合,才能是我们的知识融汇贯通,才能真正的学到知识,真正的做到学以致用。
这次我们选了数字温度计的设计,使我们平时的学习运用到实践中去,让我们更加了解单片机这门课程,也让我们让这门课程加以实践。
1.3国内外现状及水平
(1)国外温度测控系统研究
国外对温度控制技术研究较早,始于20世纪70年代。
先是采用模拟式的组合仪表,采集现场信息并进行指示、记录和控制。
80年代末出现了分布式控制系统。
目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。
现在世界各国的温度测控技术发展很快,一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。
(2)国内温度测控系统研究
我国对于温度测控技术的研究较晚,始于20世纪80年代。
我国工程技术人员在吸收发达国家温度测控技术的基础上,才掌握了温度室内微机控制技术,该技术仅限于对温度的单项环境因子的控制。
我国温度测控设施计算机应用,在总体上正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展。
在技术上,以单片机控制的单参数单回路系统居多,尚无真正意义上的多参数综合控制系统,与发达国家相比,存在较大差距。
1.4课题研究内容
设计一个数字温度计,设计要求温度测量范围0到120摄氏度,测量精度1摄氏度,电源电压85%到110%范围波动,相对湿度为0%
第2章系统方案设计
2.1温度测量方案方框图
图2.1.1基于单片机的温度测量方案
2.2方案论证
用AD590与电阻组成的温度采集电路产生变化的电压信号,ADC0832和运算放大器组成模数转换电路产生0-255数字信号,最后经过单片机算法处理输出摄氏温度显示,温度精度达到0.1度,测量范围零下10度到零上100度。
第3章电路设计
3.1工作原理
要求温度计的范围-10℃~100℃,并且显示一位小数,所以我们需要四个LED,前两个显示温度的整数部分,第三个显示小数部分,最后一个显示符号。
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。
把得到的电压电流信号输入ADC0832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-10℃~100℃,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。
0度采集到的数据为:
2.73*255/5=139
100度采集到的数据为:
3.73*255/5=190
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10,商为第一位小数。
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。
由此就得到了所要显示的温度。
第一个LED的字形地址偏移量放在20H,将20H送入P0.5;
第二个LED的字形地址偏移量放在21H,将21H送入P0.4;
第三个LED的字形地址偏移量放在22H,将22H送入P0.3;
第四个LED的字形地址偏移量放在23H,将23H送入P0.2。
(1)温度采集处理模块
图3.1.1温度采集模块
(2)数码显示器模块
图3.1.2数码显示模块
(3)数据算法处理输出模块
图3.1.3数据算法处理输出
3.2AT89C51介绍
ATC89C51单片机为40引脚双列直插芯片,有四个I/O口P0,P1,P2,P3,MCS-51单片机共有4个8位的I/O口(P0、P1、P2、P3),每一条I/O线都能独立地作输出或输入。
单片机的最小系统如下图所示,18引脚和19引脚接时钟电路,XTAL1接外部晶振和微调电容的一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输入,XTAL2接外部晶振和微调电容的另一端,在片内它是振荡器倒相放大器的输出.第9引脚为复位输入端,接上电容,电阻及开关后够上电复位电路,20引脚为接地端,40引脚为电源端.如图3.2.1所示:
图3.2.1单片机最小系统
第4章程序设计
4.1系统主程序设计
图4.1.1主流程图
第5章系统仿真
5.1ROTEUS简介
Proteus 与其它单片机仿真软件不同的是,它不仅能仿真单片机CPU 的工作情况,也能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其它电路的工作情况。
因此在仿真和程序调试时,关心的不再是某些语句执行时单片机寄存器和存储器内容的改变,而是从工程的角度直接看程序运行和电路工作的过程和结果。
对于这样的仿真实验,从某种意义上讲,是弥补了实验和工程应用间脱节的矛盾和现象。
proteus 的工作过程
运行proteus 的ISIS 程序后,进入该仿真软件的主界面。
在工作前,要设置view 菜单下的捕捉对齐和system下的颜色、图形界面大小等项目。
通过工具栏中的p(从库中选择元件命令)命令,在pick devices 窗口中选择电路所需的元件,放置元件并调整其相对位置,元件参数设置,元器件间连线,编写程序;在source 菜单的Definecode generation tools 菜单命令下,选择程序编译的工具、路径、扩展名等项目;在source 菜单的Add/removesource files 命令下,加入单片机硬件电路的对应程序;通过debug 菜单的相应命令仿真程序和电路的运行情况。
5.2绘制电路原理图
图5.2.1电路原理图
5.3系统仿真
图5.3.1系统仿真图
总结
回顾起此课程设计,至今我仍感慨颇多,从理论到实践,在这段日子里,可以说得是苦多于甜,但是可以学到很多很多的东西,同时不仅可以巩固了以前所学过的知识,而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
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的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,才能提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
实验过程中,使我更加扎实的掌握了有关单片机方面的知识,在设计过程中虽然遇到了一些问题,但经过一次又一次的思考,一遍又一遍的检查终于找出了原因所在,也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。
实践出真知,通过亲自动手制作,使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。
过而能改,善莫大焉。
在课程设计过程中,我不断发现错误,不断改正,不断领悟,不断获取。
最终的调试运行环节,本身就是在践行“过而能改,善莫大焉”的知行观。
这次课程设计终于顺利完成了,在设计中遇到了很多问题,最后在老师的指导下,终于迎刃而解。
在今后社会的发展和学习实践过程中,一定要不懈努力,不能遇到问题就想到要退缩,一定要不厌其烦的发现问题所在,然后一一进行解决,只有这样,才能成功的做成想做的事,才能在今后的道路上劈荆斩棘,而不是知难而退,那样永远不可能收获成功,收获喜悦,也永远不可能得到社会及他人对你的认可!
此次设计也让我明白了思路即出路,有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询,只要认真钻研,动脑思考,动手实践,就没有弄不懂的知识,收获颇丰。
致谢
本课题在选题及进行过程中得到刘老师的悉心指导。
在此次设计中,通过创新论文的撰写,学以致用,为今后毕业论文的规范化、合理化奠定了基础。
最后,感谢学校,为我们提供了自主创新的平台,为我们创造了展示自我、提高自我的机会,这次训练必将成为我们求知旅途中的宝贵财富,论文文行文过程中,刘老师多次帮助我分析思路,开拓视角,在我遇到困难想放弃的时候给予我最大的支持和鼓励。
刘老师严谨求实的治学态度,踏实坚韧的工作精神,将使我终生受益。
再多华丽的言语也显苍白。
在此,谨向刘老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。
参考文献
[1]张克农.数字电子技术基础.高等教育出版社出版社,2003.
[2]黄同成.单片机原理及应用.中国铁道出版社,2006.
[3]李建忠.单片机原理及应用.西安电子科技大学出版2006.02
附录:
程序代码实现
AD0832DIBITP3.0
AD0832DOBITP3.1
AD0832CLKBITP3.2
AD0832CSBITP3.3
LED1EQU20H
LED2EQU21H
LED3EQU22H
LED4EQU23H
ORG0000H
LJMPMAIN
ORG0030H
MAIN:
MOVSP,#6FH
MOVR4,#5
H:
LCALLADC0832
LCALLDELAY
LCALLBCD
LP:
LCALLDISPLAY
DJNZR4,LP
SJMPH
ADC0832:
SETBAD0832DI
CLRAD0832CLK
NOP
NOP
CLRAD0832CS
NOP
NOP
SETBAD0832CLK
NOP
NOP
CLRAD0832CLK
SETBAD0832DI
NOP
NOP
SETBAD0832CLK
NOP
NOP
CLRAD0832CLK
CLRAD0832DI
NOP
NOP
SETBAD0832CLK
NOP
NOP
CLRAD0832CLK
SETBAD0832DI
NOP
NOP
MOVR5,#8
AD1:
MOVC,AD0832DO
MOVACC.0,C
RLA
SETBAD0832CLK
NOP
NOP
CLRAD0832CLK
NOP
NOP
DJNZR5,AD1
MOVC,AD0832DO
MOVACC.0,C
SETBAD0832CS
CLRAD0832CLK
SETBAD0832DO
ADDA,#10
MOV30H,A
RET
BCD:
CLRC
SUBBA,#139
JNCABOVE0
BELLOW0:
MOVA,#139
SUBBA,30H
MOVB,#51
MULAB
MOVB,#10
MULAB
MOVR1,A
MOVA,B
MOVB,#10
DIVAB
MOVLED1,#0AH
MOVLED2,B
MOVA,R1
MOVB,#26
DIVAB
MOVLED3,A
MOVLED4,#0BH
RET
ABOVE0:
MOVB,#05H
MULAB
MOVB,#64H
MULAB
MOVR1,A
MOVA,B
MOVB,#0AH
DIVAB
MOVLED1,A
MOVLED2,B
MOVA,R1
MOVB,#1AH
DIVAB
MOVLED3,A
MOVLED4,#0BH
RET
DISPLAY:
SETBP0.3
SETBP0.4
SETBP0.5
MOVDPTR,#TAB
MOVA,20H
MOVCA,@A+DPTR
MOVP2,A
CLRP0.5
LCALLDELAY
SETBP0.5
MOVDPTR,#TAB
MOVA,21H
MOVCA,@A+DPTR
MOVP2,A
SETBP2.7
CLRP0.4
LCALLDELAY
SETBP0.4
MOVDPTR,#TAB
MOVA,22H
MOVCA,@A+DPTR
MOVP2,A
CLRP0.3
ACALLDELAY
SETBP0.3
MOVDPTR,#TAB1
MOVA,23H
MOVCA,@A+DPTR
MOVP2,A
CLRP0.2
ACALLDELAY
SETBP0.2
RET
DELAY:
MOVR7,#10
LP1:
MOVR6,#50
LP2:
DJNZR6,LP2
DJNZR7,LP1
RET
TAB:
DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,40H,63H
RET
END
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