單片機課程設(shè)計說明書--基于adc0809溫度測量單片機系統(tǒng)設(shè)計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　設(shè)計任務(wù)...............................................3</p><p>　　功能與框圖..........................................4</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換電路的制作.........

2、..............4</p><p>　　單片機部分.........................................11</p><p>　　基本人機接口設(shè)計..........................15</p><p>　　附錄.................................................

3、.......15</p><p>　　總程序..................................................16</p><p>　　參考文獻..............................................19</p><p><b>　　一.設(shè)計任務(wù)</b></p>

4、<p>　　1.設(shè)計題目：基于ADC0809溫度測量單片機系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　1.2目的意義：(1)綜合運用并鞏固所學(xué)單片機設(shè)計知識；</p><p>　　(2)采用編程的方法實現(xiàn)基于ADC0809溫度測量單片機系統(tǒng)設(shè)計。</p><p><b>　　1.3設(shè)計內(nèi)容：</b></p><p>　　

5、⑴A/D轉(zhuǎn)換電路的制作 。</p><p>　?、?掌握A/D轉(zhuǎn)換電路的制作。</p><p>　?、?掌握溫度采樣電路的原理和制作。</p><p>　　③ 掌握將轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號換算成實際溫度值的方法。</p><p>　?、?掌握相應(yīng)電路的程序編寫 </p><p>　　（2）基本人機接口設(shè)計</p>

6、<p><b>　　完成顯示接口設(shè)計。</b></p><p><b>　　完成鍵盤接口設(shè)計。</b></p><p><b>　　設(shè)計要求：</b></p><p>　?、侔搭}意要求，畫出原理圖；</p><p><b>　?、趩纹瑱C接線圖；</b

7、></p><p>　　③按照題目要求設(shè)計采集電路；</p><p>　?、芡瓿蓡纹瑱C控制程序；</p><p>　?、萃瓿稍O(shè)計說明書（15頁）；</p><p>　　⑥設(shè)計上交內(nèi)容：設(shè)計說明書（包括1、2、3、4、5項）</p><p><b>　　1.4設(shè)計步驟</b></p>

8、;<p>　?、爬斫獠⒋_定設(shè)計要求</p><p><b>　　⑵確定整體控制方案</b></p><p><b>　?、蔷帉懗绦?lt;/b></p><p>　　說明書附錄附上電路圖一張及匯編控制程序一份，說明書分三章描述，即設(shè)計內(nèi)容的前三點。</p><p><b>　　二.

9、功能與框圖</b></p><p>　　溫度傳感器→A/D轉(zhuǎn)換→CPU控制→顯示端口</p><p>　　如上圖，模擬溫度傳感器采集數(shù)據(jù)后，經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換，將數(shù)據(jù)送至8051。此后8051換算整理數(shù)據(jù)，將所算得的溫度送至顯示電路</p><p>　　三. A/D轉(zhuǎn)換電路的制作</p><p><b>　　1、A/D轉(zhuǎn)換器&

10、lt;/b></p><p><b>　　▲選用芯片</b></p><p>　　目前8路8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換CMOS芯片ADC0809無論在工程設(shè)計還是教學(xué)過程中都是作為首選。</p><p>　　如圖，ADC0809由1個8路模擬開關(guān)、一個地址鎖存及譯碼器、一個A/D轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。為了實現(xiàn)8路模擬信號的分時采集，

11、片內(nèi)設(shè)置了帶有鎖存功能的8路模擬選通開關(guān)，以及相應(yīng)的通道地址鎖存和譯碼電路，可對8路0~5V的輸入模擬電壓進行分時轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送入三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器。</p><p>　　ADC0809是28管腳芯片，輸出與TTL兼容，以下是部分引腳功能：</p><p>　?、?IN7～IN0：模擬量輸入通道。</p><p>　　② A、B、C：模擬通道地址線(如表1)。

12、</p><p>　　③ ALE：地址鎖存信號。對應(yīng)于ALE上跳沿，A、B、C地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。</p><p>　?、?START：轉(zhuǎn)換啟動信號。 </p><p>　?、?D7～D0：數(shù)據(jù)輸出線。</p><p>　　⑥ OE：輸出允許信號。它用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。</p><p&g

13、t;　?、?CLK：時鐘信號，最高頻率為1280kHz。</p><p>　　⑧ EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號。EOC=0時，正在進行轉(zhuǎn)換；EOC=1時，轉(zhuǎn)換結(jié)束。</p><p>　　⑨ Vref：參考電壓。參考電壓用來與輸入的模擬信號進行比較，作為逐次逼近的基準。</p><p><b>　　與8051相連</b></p><

14、;p>　　ADC0809是8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，片選地址為#7FFFH。參考電壓為5V，設(shè)輸入電壓為Vout，則有</p><p>　　D=[Vout*255/5]=[Vout*51] </p><p>　　其中 D表示ADC0809輸出的數(shù)值</p><p>　　[ ]表示不超過范圍內(nèi)的最大整數(shù)</p>&

15、lt;p>　　需注意的是ADC0809的最高時鐘頻率為1280KHZ 而80C52的ALE。</p><p>　　12MHZ*1/6=2MHZ>1280KHZ 所以必須采用分頻器。74LS74是D觸發(fā)器。如下</p><p>　　所示經(jīng)過分辨便可得到1MHZ的頻率，滿足條件。</p><p>　　其中CLK為輸入，接單片機的ALE； CLOCK為輸出，接

16、ADC0809的CLOCK。</p><p><b>　　溫度采集電路</b></p><p>　　1.電阻式溫度傳感器的工作原理：</p><p>　　利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻率隨溫度變化而變化，可以將溫度變化為敏感元件電阻的變化，這種變化既可以是正向的，也可以是逆向的。</p><p>　　2.金屬熱電阻的工作原理：&

17、lt;/p><p>　　金屬的電阻值隨著溫度的改變而改變，呈線性遞增關(guān)系。</p><p>　?。?）鉑熱電阻工作原理；</p><p>　?。?）銅熱電阻工作原理。</p><p>　　3.熱敏電阻的特點 </p><p><b>　?。?）機械性能</b></p><p>

18、<b>　　（2）體積小</b></p><p><b>　　（3）靈敏度高</b></p><p>　?。?）復(fù)現(xiàn)性差，互換性差，非線性，測量范圍小。</p><p>　　4. 熱敏電阻的主要參數(shù)</p><p><b>　　（1）耗散系數(shù)</b></p>&l

19、t;p><b>　?。?）熱容</b></p><p><b>　　（3）電阻溫度系數(shù)</b></p><p><b>　?。?）標稱電阻值</b></p><p><b>　?。?）能量靈敏度</b></p><p><b>　　（6）額

20、定功率</b></p><p><b>　?。?）時間常數(shù)</b></p><p>　　5.用于測量溫度的熱敏電阻結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜。沒有外保護層的熱敏電阻只能用于干燥的環(huán)境中，在潮濕、腐蝕性等惡劣環(huán)境下只能使用密封的熱敏電阻。</p><p>　　測量時先對儀表進行標定。將絕緣的熱敏電阻放入32℃（表頭的零位）的溫水中，待熱量平衡

21、后，調(diào)節(jié)RP1，使指針在32℃上，再加熱水，用更高一級的溫度計監(jiān)測水溫，使其上升到45℃。待熱量平衡后，調(diào)節(jié)RP2，使指針在45℃上。再加入冷水，逐漸降溫，反復(fù)檢查32-45℃范圍內(nèi)刻度的準確性。</p><p>　　6.（1）A/D轉(zhuǎn)換啟動子程序。</p><p>　　ADST： PUSH ACC ；開中斷</p><p>

22、　　SETB EA ；外中斷1定義為跳變出發(fā)</p><p>　　SETB IT1 ;送ADC0809口地址</p><p>　　MOV DPTR,#0BFFFH ；選通IN0通道</p><p>　　MOV A,#00H ；啟動A/D轉(zhuǎn)換&

23、lt;/p><p>　　MOVX @DPTR,A ；</p><p>　　NOP ；</p><p>　　NOP ；</p><p>　　NOP ；</p><

24、p>　　NOP ；</p><p>　　NOP ；</p><p>　　SETB EX1 ；開外中斷1</p><p>　　POP ACC</p><p><b>　　RET</b&

25、gt;</p><p><b>　　·</b></p><p><b>　　·</b></p><p><b>　　·</b></p><p>　　(2) A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷處理程序。</p><p>　　ADINT1

26、 PUSH PSW ；保護現(xiàn)場</p><p>　　PUSH ACC</p><p>　　PUSH DPH</p><p>　　PUSH DPL</p><p>　　MOV DPTR,#0BFFFH</p><p>　　MOVX A,@DPTR

27、 ；讀A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果</p><p>　　MOV 60H,A ;送入片內(nèi)RAM的60H單元中</p><p>　　MOV A,#00H ；再次啟動IN0通道</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　POP DPL

28、 ；恢復(fù)現(xiàn)場</p><p>　　POP DPH </p><p>　　POP ACC</p><p>　　POP PSW</p><p><b>　　RET1</b></p><p><b>　　四.單片機部分</b></p>&l

29、t;p>　　MCS-51系列單片機提供全雙工串行通信接口RXT、TXD，其內(nèi)部具有兩個相互獨立的接收、發(fā)送緩沖器SBUF和兩個特殊功能寄存器PCON、SCON，利用這兩個特殊功能寄存器來控制串行口的工作方式和波特率，輔以一定的通信協(xié)議，可以將緩沖器中的數(shù)據(jù)、指令發(fā)送給上位機。</p><p>　　下面這段程序是發(fā)送數(shù)據(jù)，再將接收的數(shù)據(jù)跟發(fā)送出去的數(shù)據(jù)比較，若相同則進行，不同則重新發(fā)送一次。串行通信是采用工作

30、方式1，波特率是9600b/s，發(fā)送數(shù)據(jù)是中斷方式，接送數(shù)據(jù)是查詢方式。定時器Tl選用工作方式2，初值為#0FDH，晶振頻率12Hz。</p><p><b>　　ORG 0000H</b></p><p>　　SJMP START</p><p>　　ORG 0023H ；串行中斷人口地址</p>

31、;<p><b>　　SJMP STR</b></p><p>　　ORG 0030H ；程序開始</p><p>　　START:MOV SP，#60H ；設(shè)堆棧起始地址</p><p>　　MOV TMOD，#20H ；選T1定時模式2

32、</p><p>　　MOV PCON,#80H ；SMOD=1</p><p>　　MOV TH1,#0FDH ；串行通信的波特率為9600HZ</p><p>　　SETB TR1 ；啟動定時器T1</p><p>　　CLR ET1

33、 ；關(guān)定時器T1中斷</p><p>　　MOV SCON,#50H ；串行口方式1工作，允許接收。</p><p>　　SETB EA ；開總中斷</p><p>　　SETB ES ；開串行口中斷</p><

34、p>　　MOV 30H,A ；存數(shù)據(jù)</p><p>　　MOV SBUF,A ；發(fā)送數(shù)據(jù)</p><p>　　SJMP $ ；等待中斷</p><p>　　STR: MOV R2,#1 </p><p>　　AJMP ST

35、R1</p><p>　　LOOP: DJNZ R2,STR3 ；兩次發(fā)送不成功則放棄</p><p>　　MOV A,30H ；重新發(fā)送數(shù)據(jù)</p><p>　　MOV SBUF,A</p><p><b>　　JNB TI,$</b></p>

36、;<p>　　STR1:CLR TI ；清除T1</p><p>　　CLR ES ；關(guān)串行中斷允許</p><p>　　ACALL DELAY </p><p>　　JNB RI,LOOP ；50ms后仍

37、沒收到PC機的回復(fù)則重新發(fā)送</p><p>　　MOV A,SBUF ；從緩沖器讀數(shù)據(jù)</p><p><b>　　CLR RI</b></p><p>　　CJNE A,30H,LOOP ；若數(shù)據(jù)不同則重新發(fā)送</p><p>　　STR3:SETB ES

38、 ；開串行中斷允許</p><p><b>　　RETI</b></p><p>　　DELAY: MOV R0,#50</p><p>　　DELAY2:MOV R1,#0FAH</p><p>　　DELAY1:NOP</p><p><b>　　

39、NOP</b></p><p>　　DJNZ R1,DELAY1</p><p>　　DJNZ R0,DELAY2</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　END</b></p><p>　　五.基本人機接口設(shè)計</p&g

40、t;<p>　　本系統(tǒng)采用4個LED數(shù)碼管為顯示單元，其中3個為溫度數(shù)值，一個為溫度單位。如圖所示，譯碼器采用74LS47芯片。</p><p>　　74LS47的A、B、C、D分別接上P1.0~P1.3口，P1.4到P1.7分別介紹數(shù)碼管的公共級。BI/RBO、RBI、LT分別街上P2.4到P2.6。</p><p>　　74LS47是數(shù)字集成電路，用于將BCD碼轉(zhuǎn)化成數(shù)碼

41、塊中的數(shù)字，譯碼為編碼的逆過程。它將編碼時賦予代碼的含義“翻譯”過來。實現(xiàn)譯碼的邏輯電路成為譯碼器。譯碼器輸出與輸入代碼有唯一的對應(yīng)關(guān)系。74LS47是輸出低電平有效的七段字形譯碼器，它在這里與數(shù)碼管配合使用，下表列出了74LS47的真值表，表示出了它與數(shù)碼管之間的關(guān)系。 </p><p>　　(1)LT(——)：試燈輸入，是為了檢查數(shù)碼管各段是否能正常發(fā)光而設(shè)置的。當LT(——)=0時，無論輸入A3 ，A2 ，

42、A1 ，A0為何種狀態(tài)，譯碼器輸出均為低電平，若驅(qū)動的數(shù)碼管正常，是顯示8。 </p><p>　　(2)BI(—)：滅燈輸入，是為控制多位數(shù)碼顯示的滅燈所設(shè)置的。BI(—)=0時。不論LT(——)和輸入A3 ，A2 ，A1，A0為何種狀態(tài)，譯碼器輸出均為高電平，使共陽極數(shù)碼管熄滅。 </p><p>　　(3)RBI(——-)：滅零輸入，它是為使不希望顯示的0熄滅而設(shè)定的。當對每一位A3

43、= A2 =A1 =A0=0時，本應(yīng)顯示0，但是在RBI(——-)=0作用下，使譯碼器輸出全為高電平。其結(jié)果和加入滅燈信號的結(jié)果一樣，將0熄滅。 </p><p>　　(4)RBO(———)：滅零輸出，它和滅燈輸入BI(—)共用一端，兩者配合使用，可以實現(xiàn)多位數(shù)碼顯示的滅零控制。 </p><p><b>　　六. 附錄</b></p><p>

44、;<b>　　七.總程序</b></p><p><b>　　ORG 0000H</b></p><p><b>　　AJMP MAIN</b></p><p>　　ORG 0003H ;外部中斷0入口地址</p><p><b>　　AJMP ORQ&

45、lt;/b></p><p>　　ORG 0023H ;串行口中斷入口地址</p><p><b>　　AJMP MSG</b></p><p><b>　　ORG 0030H</b></p><p>　　MAIN: MOV SP,#60H ;設(shè)堆棧起始地

46、址</p><p>　　SETB EA ;開總中斷</p><p>　　SETB EX0 ;開外部中斷0</p><p>　　SETB IT0 ;外部中斷0邊緣觸發(fā)</p><p>　　MOV TMOD,#20H ;選T1定時模式2</p><p>　　

47、MOV PCON,#80H ;SMOD=1</p><p>　　MOV TH1,#0FDH ;波特率=9600HZ</p><p>　　MOV SCON,#50H ;串行口方式1工作，允許接收</p><p>　　SETB TR1 ;啟動定時器T1</p><p>　　CLR ET1

48、 ;關(guān)定時器T1中斷</p><p>　　SETB IP.4 ;串口中斷優(yōu)先級高</p><p>　　SETB P3.4 </p><p>　　MOV 33H,#0</p><p>　　MOV 32H,#0</p><p>　　MOV 31H,#0</p><p

49、>　　MOV DPTR,#7FFFH ;ADC0809地址</p><p>　　MOVX @DPTR,A ;啟動ADC0809</p><p>　　CLR P3.4 ;保持數(shù)據(jù)</p><p>　　HEAD: MOV A,33H ;循環(huán)顯示溫度數(shù)值</p><p>　　ADD A,#1

50、0H</p><p><b>　　MOV P1,A</b></p><p><b>　　MOV A,32H</b></p><p>　　ADD A,#20H</p><p><b>　　MOV P1,A</b></p><p><b>　　MO

51、V A,31H</b></p><p>　　ADD A,#40H</p><p><b>　　MOV P1,A</b></p><p>　　MOV A,#83H</p><p><b>　　MOV P1,A</b></p><p><b>　　AJMP

52、HEAD</b></p><p>　　ORQ: CLR EX0 ;關(guān)外部中斷0</p><p>　　PUSH PSW;PSW進堆棧</p><p>　　PUSH ACC;ACC進堆棧</p><p>　　PUSH DPH;DPTR進堆棧</p><p><b&g

53、t;　　PUSH DPL</b></p><p>　　MOV DPTR,#7FFFH </p><p>　　MOVX A,@DPTR;從ADC0809中取數(shù)據(jù)</p><p>　　SETB P3.4 ;采樣數(shù)據(jù)</p><p>　　MOV 30H,A ;把數(shù)據(jù)保存到30H單元<

54、/p><p>　　JNB P3.5,ORQ1</p><p><b>　　SETB ES</b></p><p>　　MOV SBUF,A </p><p>　　CLR (2FH).0 ;用于確定已經(jīng)串行口發(fā)送</p><p><b>　　SETB ES</b>&

55、lt;/p><p>　　MOV SBUF,A</p><p>　　JNB (2FH).0,$ ;等待串行通信結(jié)束</p><p>　　ORQ1: CALL BCD ; BCD8421</p><p>　　SETB EX0 ;開外部中斷0</p><p>　　MOVX @DPTR,A

56、;再次選中ADC0809</p><p>　　CLR P3.4 ;保持數(shù)據(jù)</p><p><b>　　POP DPL</b></p><p><b>　　POP DPH </b></p><p><b>　　POP ACC</b></p>&

57、lt;p><b>　　POP PSW</b></p><p><b>　　RETI</b></p><p>　　MSG: PUSH PSW</p><p><b>　　PUSH ACC</b></p><p>　　SETB (2FH).0 <

58、;/p><p><b>　　MOV R6,#1</b></p><p>　　JMP STR1 </p><p>　　LOOP: DJNZ R6,STR3 ;兩次發(fā)送不成功則放棄</p><p>　　MOV A,30H </p><p>　　MOV SBUF,A<

59、/p><p><b>　　JNB TI,$</b></p><p>　　STR1: CLR TI ;清TI</p><p>　　CLR ES ;關(guān)串行口中斷 </p><p>　　LCALL DELAY</p>&l

60、t;p>　　JNB RI,LOOP ;若此時，PC還沒回復(fù)，則重新發(fā)送</p><p>　　MOV A,SBUF ;接收數(shù)據(jù)</p><p>　　CLR RI </p><p>　　CJNE A,30H,LOOP ;比較，不等則重新發(fā)送

61、 </p><p><b>　　POP ACC</b></p><p><b>　　POP PSW</b></p><p>　　STR3: RETI </p><p>　　BCD: MOV A,30H</p><p>　　MOV DPTR,#TABL

62、E</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV B,#64H</p><p>　　DIV AB ;除以100，商為百位存于A，余數(shù)存于B</p><p>　　MOV 33H,A ;百位存放在33H單元</p>&

63、lt;p>　　MOV A,B ;余數(shù)送A</p><p>　　MOV B,#0AH</p><p>　　DIV AB ;除以10，商為十位存于A，余數(shù)為個位存于B</p><p>　　MOV 32H,A ;十位存放在32H單元&l

64、t;/p><p>　　MOV 31H,B ;個位存放在31H單元</p><p><b>　　RET </b></p><p>　　DELAY: MOV R0,#50 ;延時程序</p><p>　　DELAY2:MOV R1,#0FAH<

65、;/p><p>　　DELAY1:NOP</p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　DJNZ R1,DELAY1</p><p>　　DJNZ R0,DELAY2</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　TAB

66、LE: DB 00,01,02,03,03,04,05,05 ;采樣數(shù)據(jù)列表</p><p>　　DB 06,07,07,08,09,09,10,11</p><p>　　DB 11,12,13,14,14,15,16,16</p><p>　　DB 17,18,19,19,20,21,21,22</p><p>　　DB 2

67、3,24,24,25,26,27,27,28</p><p>　　DB 29,30,30,31,32,33,33,34</p><p>　　DB 35,36,36,37,38,39,40,40</p><p>　　DB 41,42,43,44,44,45,46,47</p><p>　　DB 48,48,49,50,51,52,52,53&l

68、t;/p><p>　　DB 54,55,56,57,57,58,59,60</p><p>　　DB 61,62,62,63,64,65,66,67</p><p>　　DB 68,69,69,70,71,72,73,74</p><p>　　DB 75,76,77,77,78,79,80,81</p><p>　　DB

69、82,83,84,85,86,87,88,88</p><p>　　DB 89,90,91,92,93,94,95,96</p><p>　　DB 97,98,99,100</p><p><b>　　END</b></p><p><b>　　八、參考文獻</b></p><p

70、>　　⑴陳 林，張細先 對采樣保持電路的分析 電氣技術(shù)與自動化 2003</p><p>　?、葡?青 采樣保持原理在模擬電路中的應(yīng)用 電子技術(shù)與應(yīng)用 2003</p><p>　　⑶郭大江，羅運先，吳雄英 微弱信號采樣保持電路的分析 信息技術(shù) 2009</p><p>　　⑷董曉丹 windows下實現(xiàn)PC機與單片機AT89C51的串