溫度檢測課程設計

1、<p>　　課 程 設 計</p><p>　　課程名稱 單片機原理與應用 </p><p>　　課題名稱 溫度檢測設計 </p><p>　　專 業(yè) 電氣工程及其自動化 </p><p>　　班 級 電氣工程0607 </p>&

2、lt;p>　　課 程 設 計 任 務 書</p><p>　　課程名稱 單片機原理與應用 </p><p>　　課 題 溫度檢測設計 </p><p>　　專業(yè)班級 電氣工程0607 </p><p>　　學生姓名 <

3、;/p><p>　　學 號 </p><p>　　指導老師 </p><p>　　審 批 </p><p>　　任務書下達日期 2009年 6 月 8 日</

4、p><p>　　任務完成日期 2009年 6月 19 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、設計任務與要求…………………………………………(1)</p><p>　　二、80C51單片計算機的組成原理………………………（2）</p><p>　　1. 組成框圖及內部

5、總體結構 ……………………………（2）</p><p>　　2. 單片機各口及其負載能力、接口要求 ………………（3）</p><p>　　3. MCS—51單片機的引腳功能……………………………（5）</p><p>　　三、硬件電路設計……………………………………………(6)</p><p>　　1. 溫度檢測和變送器 ………………………

6、……………(6)</p><p>　　2. 顯示器接口電路 …………………………………… (7)</p><p>　　3. 溫度檢測系統(tǒng)總電路 …………………………………(7)</p><p>　　四、軟件的設計 ………………………………………………(8)</p><p>　　1. 軟件總體流程圖 ………………………………………(8)&l

7、t;/p><p>　　2. 主程序與各部分程序 …………………………………(9)</p><p>　　3. 程序調試…………………………………………………（9）</p><p>　　五、總結…………………………………………………………(10)</p><p>　　參考文獻 ………………………………………………………(11)</p>

8、<p><b>　　設計任務與要求</b></p><p>　　自動控制系統(tǒng)在各個領域尤其是工業(yè)領域中有著及其廣泛的應用，溫度控制是控制系統(tǒng)中最為常見的控制類型之一。隨著單片機技術的飛速發(fā)展，通過單片機對被控對象進行控制日益成為今后自動控制領域的一個重要發(fā)展方向， 電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關量都是常用的主要被控參數(shù)。例如：在冶金工業(yè)、化工生產、電力工程、

9、造紙行業(yè)、機械制造和食品加工等諸多領域中，人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應爐和鍋爐中的溫度進行檢測和控制。采用MCS-51單片機來對溫度進行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高被控溫度的技術指標，從而能夠大大提高產品的質量和數(shù)量。因此，單片機對溫度的控制問題是一個工業(yè)生產中經(jīng)常會遇到的問題。</p><p>　　1.設計題目：熱敏電阻式溫度檢測。</p><

10、;p>　　要求實現(xiàn)熱敏電阻式溫度的采集處理和顯示。</p><p>　　2.功能和指標：將熱敏電阻兩端電壓經(jīng)A/D轉換變換成數(shù)字量，然后通過軟件方法測出溫度值，再進行現(xiàn)實處理。要求顯示范圍為0-99度，當溫度低于30度時，發(fā)出長嘀聲報警和光報警，當溫度高于60度時，啟動直流電機散熱。</p><p>　　3.設計目的：掌握80C51單片機應用系統(tǒng)的軟、硬件設計方法。</p>

11、;<p>　　4.設計要求：（1）設計80C51單片機控制系統(tǒng)的硬件電路原理圖； </p><p>　　（2）完成各主要部分的程序框圖；</p><p>　?。?）用匯編語言編寫各部分的程序。</p><p>　　二、80C51單片計算機的組成原理</p><p>　　1、組成框圖及內部總體結構</p><p

12、>　　圖2-1為80C51單片機功能結構框圖</p><p>　　80C51 芯片內部集成了 CPU、RAM、ROM、定時/計數(shù)器和I/O口等各功能部件，并由內部總線把這些不見連接在一起。</p><p>　　80C51單片機內部包含以下一些功能部件：</p><p>　　(1) 一個8位CPU；</p><p>　　(2) 一個片

13、內振蕩器和時鐘電路；</p><p>　　(3) 4KB ROM（80C51有4KB掩膜ROM，87C51有4KB EPROM，80C31片內有無ROM）；</p><p>　　(4) 128B內RAM；</p><p>　　(5) 可尋址64KB的外ROM和外RAM控制電路；</p><p>　　(6) 兩個16位定時/計數(shù)器；&l

14、t;/p><p>　　(7) 21個特許功能寄存器；</p><p>　　(8) 4個8位并行I/O口，共32條可編程I/O端線；</p><p>　　(9) 一個可編程全雙工串行口；</p><p>　　(10) 5個中斷源，可設置成2個優(yōu)先級。</p><p>　　外時鐘源

15、 外部事件計數(shù)</p><p>　　中斷 控制 并 行 口 串行通信</p><p>　　圖2-1 80C51單片機功能結構框圖</p><p>　　2、單片機各口及其負載能力、接口要求</p><p>　　80C

16、51共有4個8位并行I/O端口,共32個引腳</p><p>　　(1)P0口——8位雙向I/O口。</p><p>　　在不并行擴展外存儲器(包括并行擴展I/O口)時, P0口可用作雙向I/O口。</p><p>　　在并行擴展外存儲器(包括并行擴展I/O口)時, P0口可用于分時傳送低8位地址(地址總線)和8位數(shù)據(jù)信號(數(shù)據(jù)總線)。位結構如圖2-4所示。P0口能

17、驅動8個LSTTL門。 </p><p>　　圖2-2 P0口位結構</p><p>　　(2) P1口——8位準雙向I/O口(“準雙向”是指該口內部有固定的上拉電阻)。位結構如圖2-5所示。</p><p>　　P1口能驅動為4個LSTTL門。</p><p>　　圖 2-3 P1口位結構</p><p>　　(

18、3) P2口——8位準雙向I/O口。</p><p>　　在不并行擴展外存儲器(包括并行擴展I/O口)時, P2口可用作雙向I/O口。在并行擴展外存儲器(包括并行擴展I/O口)時, P2口可用于傳送高8位地址(屬地址總線) 。P2口能驅動4個LSTTL門。P2口的位結構如圖2-6所示，引腳上拉電阻同P1口。在結構上，P2口比P1口多一個輸出控制部分。</p><p>　　圖 2-4 P2

19、口位結構</p><p>　　(4) P3口——8位準雙向I/O口。</p><p>　　可作一般I/O口用,同時P3口每一引腳還具有第二功能,用于特殊信號輸入輸出和控制信號(屬控制總線)。P3口驅動能力為4個LSTTL門。</p><p>　　圖 2-5 P3口位結構</p><p>　　P3口第二功能如下表:</p>&l

20、t;p>　　上述4個I/O口,各有各的用途。 在不并行擴展外存儲器(包括并行擴展I/O口)時, 4個I/O口都可作為雙向I/O口用。在并行擴展外存儲器(包括并行擴展I/O口)時, P0口專用于分時傳送低8位地址信號和8位數(shù)據(jù)信號,P2口專用于傳送高8位地址信號。P3口根據(jù)需要常用于第二功能,真正可提供給用戶使用的I/O口是P1口和一部分未用作第二功能的P3口端線。</p><p>　　3. MCS—51單片

21、機的引腳功能</p><p>　　80C51單片機一般采用雙列直插DIP封裝，共40個引腳，圖2-2a為引腳排列圖。圖2-2b為邏輯符號圖。40個引腳大致可分為4類：電源、時鐘、控制和I/O引腳。</p><p>　　圖2-6 80C51（80C31、87C51）引腳圖</p><p><b>　　三、硬件電路設計</b></p>

22、<p>　　1、溫度檢測和變送器</p><p>　?。?）熱敏電阻溫度轉換原理</p><p>　　熱敏電阻是近年來發(fā)展起來的一種新型半導體感溫元件，由于它具有靈敏度高、體積小、重量輕、熱慣性小、壽命長以及價格便宜等優(yōu)點,因此應用非常廣泛。熱敏電阻與普通熱電阻不同，它具有負的電阻溫度特性，當溫度升高時，電阻值下降，其特性曲線如圖3-1所示。</p><p&

23、gt;　　圖3-1 熱敏電阻特性曲線</p><p>　　熱敏電阻的阻值-溫度特性曲線是一條指數(shù)曲線，非線性度較大，因此，在使用時要進行線性化處理。線性化處理雖然能改善熱敏電阻的特性曲線，但比較復雜。為此，在要求不高的一般應用中，常常作出在一定的溫度范圍內溫度與阻值成線性關系的假定，以簡化計算。使用熱敏電阻是為了感知溫度，給熱敏電阻通以恒定電流，電阻兩端就可測到一個電壓，然后通過下面公式求得溫度：</p&

24、gt;<p><b>　　—被測溫度;</b></p><p>　　—與熱敏特性有關的溫度參數(shù)；</p><p>　　—熱敏電阻有關的系數(shù)；</p><p>　　—熱敏電阻兩端的電壓。</p><p>　　根據(jù)這一公式，如能測得熱敏電阻兩端的電壓，再知道參數(shù)和參數(shù)，則可計算出熱敏電阻的環(huán)境溫度，也就是被測得

25、溫度。這樣，就把電阻隨溫度的變化關系轉化為電壓隨溫度的變化關系了。數(shù)字式電阻溫度計設計工作的主要內容，就是把熱敏電阻兩端電壓值經(jīng)A/D轉換變成數(shù)字量，然后通過軟件方法計算出溫度值，再進行顯示等處理。所以采取ADC0809芯片來讀取電壓值。</p><p>　　2、 顯示器接口電路</p><p>　　圖3-2 LED顯示器接口電路</p><p>　　3、

26、 溫度檢測系統(tǒng)總電路</p><p>　　圖3-3 單片機溫度檢測系統(tǒng)電路原理圖</p><p><b>　　四、軟件的設計</b></p><p>　　硬件平臺結構一旦確定，大的功能框架即形成。軟件在硬件平臺上構筑，完成各部分硬件的控制和協(xié)調。系統(tǒng)功能是由軟硬件共同實現(xiàn)的，由于軟件的可伸縮性，最終實現(xiàn)的系統(tǒng)功能可強可弱，差別可能很大。因此，軟

27、件是本系統(tǒng)的靈魂。軟件采用模塊化設計方法，不僅易于編程和調試，也可減小軟件故障率和提高軟件的可靠性。同時，對軟件進行全面測試也是檢驗錯誤排除故障的重要手段。由于編程多涉及到數(shù)值運算，比較復雜，還有LCD的菜單界面設計都是需要多重選擇判斷，這里我們選用了移值性好、結構清晰的匯編語言來實現(xiàn)編程。</p><p><b>　　軟件總體流程</b></p><p>　　軟件總

28、體設計主要完成各部分的軟件控制和協(xié)調。本系統(tǒng)主程序模塊主要完成的工作是對系統(tǒng)的初始化，包括掃描鍵盤和液晶的初始化，啟動無線接收模塊，發(fā)送顯示數(shù)據(jù)，同時對鍵盤進行掃描，等待外部中斷，程序的流程圖如圖4-1所示</p><p>　　圖4-1 流程圖</p><p><b>　　主程序與各部分程序</b></p><p>　　由于排版和格式要求，

29、主程序和部分程序見附錄B中的程序清單。</p><p><b>　　3、系統(tǒng)調試</b></p><p><b>　?。?）系統(tǒng)調試</b></p><p><b>　　<1>檢查硬件連接</b></p><p>　　包括各元器件的正確使用，例如：地線、電源線的接口

30、。檢查電路板，各線路是否正確連接，各元器件是否安全焊上，是否牢固等等。</p><p>　　<2> 檢查軟件系統(tǒng)</p><p>　　1、根據(jù)系統(tǒng)的原理結構檢查各流程圖是否正確，再根據(jù)流程圖來檢查程序是否也正確。</p><p>　　2、分別寫出各指令的正確含義，包括中斷定時延時時間和初始化時方式字和控制口地址。</p><p>

31、　　3、將所有程序組織起來，在軟件環(huán)境下運行，檢查程序是否正確。通過對硬件和軟件系統(tǒng)的認真檢查，反復測試，結果系統(tǒng)檢測成功，可以進一步運行調試。</p><p>　　4、運行調試：在電腦輸入程序后，各硬件連接正確無誤時，接上電源，輸入命令開始運行調試。</p><p><b>　　(2)測試結果</b></p><p>　　本系統(tǒng)基本上能符合設

32、計者的要求，因條件所限還未有實際的運行。</p><p><b>　　五、總結</b></p><p>　　隨著日子一天天的流逝，課程設計也接近了尾聲。經(jīng)過兩周的奮戰(zhàn)我的課程設計終于完成了。在沒有做課程設計以前覺得課程設計只是對這學期所學單片機知識的單純總結，但是通過這次做課程設計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。課程設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一

33、種提高。通過這次課程設計使我明白了自己原來知識還比較欠缺，自己要學習的東西還太多；以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次課程設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質。</p><p>　　在這次課程設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們大家能更好的理解知識，所

34、以在這里非常感謝幫助過我的每位同學。</p><p>　　我的心得總結也就這么多了，但是，總之，不管是學會的還是未學的很懂的同學都覺得困難比較多，經(jīng)歷了開始時的彷徨，因為凡事開頭難，不知道如何入手。但是道路雖曲折，可前途是光明的，只要堅持到底，最后終于做完后會有種如釋重負和油然而生的成就感覺。此外，還得出一個結論：書到用時方恨少，知識需要實踐，因為知識只有通過應用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學會了，但真正到用的時

35、候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。</p><p>　　在此要感謝我的各位指導老師對我悉心的指導，感謝老師給我的幫助。在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經(jīng)驗和自學并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大

36、大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設計做的也不太好，但是在設計過程中所學到的東西是這次畢業(yè)設計的最大收獲和財富，使我終身受益。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 張迎新.《單片微型計算機原理、應用及接口技術》.國防工業(yè)出版社</p><p>　　[2] 張鑫

37、。單片機原理及應用 北京：電子工業(yè)出版社</p><p>　　[3] 何立明 MCS-51單片機應用系統(tǒng)設計（系統(tǒng)配置與接口技術） 北京：北京航空航天 大學出版社[4] 陳明熒.8051單片機課程設計實訓教材  北京:清華大學出版社 [5] 胡漢才.單片機原理及其接口技術  北京:清華大學出版社 [6] 徐淑華&#

38、160;程退安 姚萬生 .單片機微型機原理及應用 哈爾濱工業(yè)大學出版社 </p><p>　　[7] 余永權權，汪明慧，黃英編著。單片機在控制系統(tǒng)中的應用。北京：電子工業(yè)出版社 </p><p>　　[8] 武鋒 PIC系列單片機的開發(fā)應用技術。北京：電子工業(yè)出版社</p><p><b>　　附錄</b>

39、;</p><p>　　附錄A 系統(tǒng)原理圖</p><p>　　附錄B 程序清單</p><p>　　ED_0EQU 30H</p><p>　　LED_1 EQU 31H</p><p>　　LED_2 EQU 32H</p><p>　　ADCEQU35H&l

40、t;/p><p>　　TCNTAEQU36H</p><p>　　TCNTBEQU37H</p><p>　　H_TEMPEQU38H;溫度上限</p><p>　　L_TEMPEQU39H;溫度下限</p><p>　　FLAGBIT00H</p><p&

41、gt;　　H_ALMBITP3.0</p><p>　　L_ALMBITP3.1</p><p>　　SOUNDBITP3.7</p><p>　　CLOCKBITP2.4</p><p>　　ST BIT P2.5</p><p>　　EOC BIT P2.6</p>

42、<p>　　OE BIT P2.7</p><p><b>　　ORG 00H</b></p><p>　　SJMPSTART</p><p><b>　　ORG0BH</b></p><p>　　LJMPINT_T0</p><p><b&g

43、t;　　ORG1BH</b></p><p>　　LJMPINT_T1</p><p>　　START:MOVLED_0,#00H</p><p>　　MOVLED_1,#00H</p><p>　　MOVLED_2,#00H</p><p>　　MOVDPTR,#TABLE<

44、/p><p>　　MOVH_TEMP,#153</p><p>　　MOVL_TEMP,#77</p><p>　　MOVTMOD,#12H</p><p>　　MOVTH0,#245</p><p>　　MOVTL0,#0</p><p>　　MOVTH1,#(65536-

45、1000)/256</p><p>　　MOVTL1,#(65536-1000)MOD 256</p><p>　　MOVIE,#8aH</p><p><b>　　CLRC</b></p><p>　　SETBTR0;為ADC0808提供時鐘</p><p>　　WAIT:

46、SETBH_ALM</p><p>　　SETBL_ALM</p><p><b>　　CLR ST</b></p><p><b>　　SETB ST</b></p><p>　　CLR ST;啟動轉換</p><p>　　JNB EOC,$</

47、p><p><b>　　SETB OE </b></p><p>　　MOV ADC,P1;讀取AD轉換結果</p><p><b>　　CLR OE</b></p><p>　　MOVA,ADC</p><p>　　SUBBA,#77 ;判斷是否低于

48、下限</p><p><b>　　JCLALM</b></p><p>　　MOVA,H_TEMP</p><p>　　MOVR0,ADC</p><p>　　SUBBA,R0;判斷是否高于上限</p><p><b>　　JCHALM</b><

49、/p><p><b>　　CLRTR1</b></p><p><b>　　LJMPPROC</b></p><p>　　PROC:MOV A,ADC ;數(shù)值轉換</p><p>　　MOV B,#100</p><p><b>　　DIV AB&l

50、t;/b></p><p>　　MOV LED_2,A</p><p><b>　　MOV A,B</b></p><p>　　MOV B,#10</p><p><b>　　DIV AB</b></p><p>　　MOV LED_1,A</p>

51、<p>　　MOV LED_0,B</p><p>　　LCALLDISP</p><p>　　SJMP WAIT</p><p>　　INT_T0:CPLCLOCK ;提供ADC0808時鐘</p><p><b>　　RETI</b></p><p>　　I

52、NT_T1: MOVTH1,#(65536-1000)/256</p><p>　　MOVTL1,#(65536-1000)MOD 256</p><p>　　CPLSOUND</p><p>　　INCTCNTA</p><p>　　MOVA,TCNTA</p><p>　　DISP:MOV

53、A,LED_0;數(shù)碼顯示子程序</p><p>　　MOVCA,@A+DPTR</p><p><b>　　CLRP2.3</b></p><p><b>　　MOVP0,A</b></p><p>　　LCALLDELAY</p><p><b&

54、gt;　　SETBP2.3</b></p><p>　　MOVA,LED_1</p><p>　　MOVCA,@A+DPTR</p><p><b>　　CLRP2.2</b></p><p><b>　　MOVP0,A</b></p><p>　

55、　LCALLDELAY</p><p><b>　　SETBP2.2</b></p><p>　　MOVA,LED_2</p><p>　　MOVCA,@A+DPTR</p><p><b>　　CLRP2.1</b></p><p><b>　　MO

56、VP0,A</b></p><p>　　LCALLDELAY</p><p><b>　　SETBP2.1</b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DELAY:MOVR6,#10</p><p>　　D1:MOV

57、R7,#250</p><p><b>　　DJNZR7,$</b></p><p>　　DJNZR6,D1</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DELAY2:MOVR5,#20</p><p>　　D2:MOVR6,#20&l

58、t;/p><p>　　D3:MOVR7,#250</p><p><b>　　DJNZR7,$</b></p><p>　　DJNZR6,D3</p><p>　　DJNZR5,D2</p><p><b>　　RET</b></p><p>

59、;　　TABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H</p><p>　　DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH</p><p><b>　　END</b></p><p>　　電氣與信息工程系課程設計評分表</p><p>　　指導教師簽名：________________</p>