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1、精选优质文档-倾情为你奉上智能仪器课程设计说明书学生姓名： 学 号： 学 院： 机电工程学院 专 业： 电子信息工程技术 题 目： 智能温度计 指导教师： 职称： 一.课程设计的目的：本课程是电子信息工程技术专业的专业基本能力训练课程，其目的是通过本课程设计，使学生掌握智能仪器的一般设计方法，熟悉系统硬件和软件的一般开发环境和开发流程，为设计和开发智能仪器打下坚实的基础。培养学生基于单片机应用系统的分析和设计能力和专业知识综合应用能力，同时提高学生分析问题和解决问题的能力以及实际动手能力，为日后工作奠定良好的基础。二.设计题目：智能型温度测量仪的设计三.内容和要求四.组织方式1.智能型温度测量
2、仪的设计功能要求配合温度传感器，实现温度的测量；具有开机自检、自动调零功能；使用220V/50Hz交流电源，设置电源开关、电源指示灯和电源保护功能。主要技术指标测量温度范围：0120测量误差：1%显示方式：4位LED数码管显示被测温度值。目录l 一：智能仪器课程设计指导书l 二：摘要l 三：引言:l 四 智能温度计的设计梗概l 五：系统硬件组成l 六：系统硬件组成 温度传感器AD590l 七：放大器l 八：3A/D转换器MC14433放大器l 九： LED显示器l 十：性能弊端处理l 十一：总结l 十二：体会l 十三：参考文献l 十四：程序清单l 摘要：本论文叙述了应用单片机AT89C51构成
3、的智能温度计主要的功能、硬件的组成和软件的设计。该系统的功能是通过温度传感器对温度进行采集，然后通过A/D转换器MC14433进行模数转换，传给单片机进行处理，从而实现温度的实时显示。整个系统结构紧凑、简单可靠、操作灵活、功能强、性能价格比高，较好地满足了现代农业生产和科研的需要。单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多应用场合的需要，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点，因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、高级计算器、家用电器等领域的应用日益广泛，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。单片机的潜力越来越被人们
4、所重视。特别是当前用CMOS工艺制成的各种单片机，由于功耗低，使用的温度范围大，抗干扰能力强、能满足一些特殊要求的应用场合，更加扩大了单片机的应用范围，也进一步促使单片机性能的发展。而现在单片机在农业上也有了很多的应用。 关键词： 温度传感器；A/D转换器；实时显示引言:单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多应用场合的需要，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点，因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、高级计算器、家用电器等领域的应用日益广泛。1 智能温度计的设计梗概下图是智能温度计的基本组成方框。主要由温度传感器，
5、放大器，A/D转换器，单片机控制，LED显示器，电源等组成。温度传感器是把温度转换成电压（或电流）的器件。不同的温度传感器，输出电压的范围也差别很大。放大器的主要功能是把微弱的温度电压信号放大到（02）伏或（05）伏的范围内，以便进行A/D转换。一方面控制A/D转换器实现模拟信号到数字信号的转换，另一方面将采集到的数字温度电压值，经过计算处理，得到相应的温度值，送到LED显示器以数字形式显示测量的温度。LED显示器用于显示测量温度的结果。智能温度计的基本组成如图1所示温度传感器放大器 A/D转换器 单片机8951LED显示器电源图1 智能温度计方框图2 系统硬件组成硬件组成如图2所示图2 测量
6、摄氏（）温度的电路原理。假定 ：温度测量范围：0150 摄氏（） 温度数字显示： 000.0 或112.8等，十进制小数点后一位2.1 温度传感器AD590图中用电位器R1调零点，用R2调增益，方法如下：在0 oC时调整W1使输出Vo273.2mV。然后在100 时调W2使Vo373.2mV。然后反复多次，直至0 时Vo273.2mV，100 时Vo373.2mV为止。最后在室温下进行校验。例如，若室温为25，那么Vo应为298.2mV。0 和100 环境的产生方法：冰水混合物是0 的环境，沸水为100 环境。2.2 放大器放大器由运算放大器A组成，常用的芯片有：LF335，LF336，CA3
7、140等，主要功能是把模拟的温度电压信号放大到A/D转换器要求的输入电压范围。A/D转换器MC14433要求，模拟输入电压的范围为：02V。W3的作用是抵消温度传感器AD590在摄氏0时产生的温度电压Vo273.2mV，使放大器A的输出电压为0.0V。放大器A的放大倍数选择为10，保证温度在0150范围内变化，而放大器的输出电压在01。50V的范围内。电位器W2用于调整放大器的放大倍数。2.3 A/D转换器MC14433图3是主要框图和引脚的分布图3 MC14433的方框图和引脚引脚引线功能如下：G 被测电压VX和参考电压VR的模拟接地端VR 外接参考电压端（+2V或+200Mv）VX 被测电
8、压输入端R1，R1/C1，C1 外接积分电阻R1和积分电容C1元件端。外接元件典型值：当量程为2V时，C = 0.1F,R = 470k；当量程为200mV时，C1 = 0.1F, R1 = 27kC01,C02 外接失调电容C0端。C0典型值为0.1FDU 数据显示控制端。当DU和EOC（引脚14）连接时，每次A/D转换都输出CLKI，CLKO 时钟振荡器外接电阻RC端， RC的典型值为470k，时钟频率随RC增加而下降VEE 模拟负输入端。典型值为-5VVSS 数字地，除CLKO端外所有输出端的低电平基准。当VSS与VAG相连（即数字地和模拟地相连）时，输出电压幅度为VAGVDD（0V+5
9、V）；当VSS与VEE（-5V）相连，输出电压幅度为VEEVDD（-5V+10V）。实际应用时一般是VSS与VAG相连EOC 转换结束控制端（输出）。每当一个A/D转换周期结束，EOC端输出一个宽度为时钟周期1/2宽度的正脉冲 过量程标志输出端。平时为高电平。当VXVR时（被测电压输入绝对值大于参考电压），端输出低电平DS1DS4 多路选通脉冲输出端，对应DS1千位，对应DS4个位。每个选通脉冲宽度为18个时钟脉冲，两个相邻脉冲之间间隔为2个时钟周期Q0Q3 BCD码数据输出线。其中为Q0最低位，Q3为最高位。当DS2 、DS3和 DS4选通期间，Q0Q3除了表示千位的0或1外，还表示了转换值
10、的正负极性和欠量程还是过量程VDD 正电源端。典型值为+5V2.4 LED显示器共阴极LED显示器的阳极和单片机CPU的P1口连接，显示段码由CPU通过P1口传送到LED显示器的阳极。位扫描码由单片机8051的P2口低四位输出，经同相驱动器传送到LED显示器的阴极，选通LED显示器的数位，P2.3，P2.2,P2.1,P2.0输出电平为0111时，选通左边的第一位数字，P2.3，P2.2,P2.1,P2.0输出电平为1011时，选通左边的第二位数字，P2.3，P2.2,P2.1,P2.0输出电平为1101时，选通左边的第三位数字，P2.3，P2.2,P2.1,P2.0输出电平为1110时，选通
11、左边的第四位数字。2.5 系统核心单片机部分单片机AT89C51有内部RAM，可以作为各种数据区使用，内部闪电存储器存放智能温度计的控制程序。它的主要功能是控制MC14433，实现温度的数字值采集，完成温度的数字采集值到对应数字温度的转换计算，并把计算的数字温度转换相应的显示段码，控制LED显示器以动态扫描方式进行温度显示。3 性能弊端处理为增强系统在工作现场的抗干扰能力，在硬件设计方面采取了一系列措施，例如，信号的输入输出采用电平转换、光电隔离；正确配置接地系统，处理好共地信号；强电信号和弱电信号分开走线，传输线尽可能使用双绞线和屏蔽电缆；设置时钟监视电路，自动监视运行状态，出现故障自动处理
12、，同时具有硬件自诊断功能，避免“死机”现象发生等等。4系统核心单片机部分下图是智能温度计的流程图。因为智能温度计的控制和计算相对简单，由该流程方框图可见，该主程序是循环线性结构。在初始化时，清除内部RAM，设定标志位和标志单元，设置堆栈指针，检测LED显示器工作是否正常等。它主要包括了下述一些子程序：（1）从A/D转换器MC14433读取温度数字电压子程序：查询A/D转换状态，一旦本次A/D转换结束，CPU将温度电压的BCD码数字值送到RAM中的输入缓冲区存放。（2）温度电压数字值到温度数字转换子程序；将缓冲区中的温度电压数字BCD码转换为实际的温度十进制数字。（3）温度数字到LED显示段码转
13、换子程序：把温度十进制数字转换成相应的LED显示段码，存放在显示段码缓冲区供LED显示器显示传送子程序（4） LED显示段码到LED显示器显示传送和动态扫描子程序（5） BCD码加，减，乘，除子程序；（6） BCD码在缓冲器间传送子程序；调用A/D输入数字值到数字温度转换子程序，将数字温度电压值转换为其相应的温度数字，存放到数字温度的缓冲区调用送LED显示器显示子程序，将数字温度缓冲区的内容变换为相应的LED显示段码，然后调用动态扫描子程序，将段码送LED显示器显示开始初始化，设堆栈指针，清除RAM缓冲区，初始化LED显示器，显示8888一秒，调用MC14433的A/D转换程序，对温度进行采样
14、，送LED显示器，显示当前温度调用MC14433的A/D转换子程序，将温度的电压数字值存放到内部A/D输入数据缓冲区（7） 其它专用子程序；图4 程序流程图程序流程如图4所示5 总结本课程设计叙述了智能温度计的设计，包括硬件组成和软件的设计，该系统在硬件设计上主要是通过温度传感器对温度进行采集，把温度转换成变化的电压，然后由放大器将信号放大，通过A/D转换器，MC14433将模拟温度电压信号转化为对应的数字温度信号电压。其硬件设计中最核心的器件是单片机89C51，它一方面控制A/D转换器实现模拟信号到数字信号的转换，另一方面，将采集到的数字温度电压值经计算机处理得到相应的温度值，送到LED显示
15、器，以数字形式显示测量的温度。整个系统的软件编程就是通过汇编语言对单片机MT89C51实现其控制功能。整个系统结构紧凑，简单可靠，操作灵活，功能强大，性能价格比高，较好的满足了现代农业生产和科研的需要。6 体会通过本次的设计，参考了大量的资料，让我认识到了单片机功能的强大，让我学到了很多，受益匪浅。在黄老师的帮助下完成了本次课程设计，我深感欣慰，最重要的就是我深深的感受到师生互动的魅力。参考文献.李朝青PC机及单片机数据通信技术M 北京航空航天大学出版社2000.何立民单片机应用技术选编M 北京航空航天大学出版社1993.周明德微型计算机硬件软件及其应用M 清华大学出版社1980.金伟正单线数
16、字温度传感器的原理与应用J.电子技术应用2000(6):6668.李广弟单片机基础M.北京航空大学出版社.1994年6月.何立民单片机应用系统设计系统配置与接口技术北京航空航天大学出版社1995.马明建. 数据采集与处理技术西安交通大学出版社. 1997专心-专注-专业程序清单ORG 0000HLJMP MAINORG 0013HLJMP SUBORG 0100HMAIN: MOV SP,#40HMOV A，#78HMOV R7，#09H MOVX A,DPTR MOV R0,A CLR C SUBB A,#34HJNC LOOP1 CLR C MOV A,R0 SUBB A,#3AHJC L
17、OOPMOV A,R0ACALL TEMPLOOP:MOV DPTR,#EF00HMOV R1,#0F8HMOV A，#33HMOVX R1，AMOV A,R0MOVC A,A+DPTRDEC R1MOVX R1,AMOV A,R2INC R1MOVX R1,AINC R0MOV A,R2CLR CRRC AMOV R2,AMOV A,#00HMOV DPTR,#00F8HMOVX DPTR,AAJMP GO LOOP1: MOV P1,#8FHAJMP GOLOOP2: MOV P1,#0BFH GO : POP DPHPOP DPLPOP ACCPOP PSWRETIENDTEMP: MO
18、V DPTR,TABLE MOV A,R0 MOV B,#04H CLR C MUL AB JNC NOO INC DPH NOO: MOVC A,A+DPTR MOV 80H,A INC DPTR MOVC A,DPTR MOV 81H,A AJMP LOOP ORG 0300HTAB: DB 3FH 06H 5BH 4FH 66H 6DH 7DH 07H 7FH 6FH 77H 83HMAIN:MOV 20H,#0 MOV 21H,#0 MOV R0,#3CH MOV R1,#12 LCALL CLEAR SETB PT0ML2: NOP NOP NOP MOV A,P1 CJNE A,#
19、0FBH,ML3 AJMP MAIN ML3: MOV A,PIN1 INC A SUBB A,PIN3 CJNE A,#0,ML4 AJMP TEST0 ML4: JC TEST0 JNB E1,TEST0 AJMP COMPPTEST0:MOV PIN3,#0 MOV A,P1 CJNE A,#0FDH,TEST AJMP EXIT TEST:MOV A,P1 CJNE A,#0FFH,TEST1 EXIT:MOV R0,#79H MOV R1,#50H HEX: ACALL HEXASC MOV R2,#6 MOV R0,#5AH ACALL INI CLR FLAG3 SJMP HER
20、ECOMPP:AJMP COMPSECOO:JNB P1.5,SSECO AJMP SECOSSECO:AJMP SECMINII:JNB P1.5,MMINI AJMP MINIMMINI:AJMP MINHOURR:JNB P1.5,HHOUR AJMP HOURHHOUR:AJMP HOUTEST1:JNB P1.0,SETTTEST2:SETB EA JNB P1.4,EXIT JNB P1.5,DEAL AJMP TESTSETT:CLR EA MOV C,P1.4 MOV F0,C JNB P1.1,SECOO JNB P1.2,MINII JNB P1.3,HOURR AJMP
21、TEST2 DEAL:SETB E1 JNB P1.4,OVER MOV R0,#49H MOV R1,#6 ACALL CLEAR MOV B,#3 MOV A,PIN1 MUL AB ADD A,R4 MOV PIN,A MOV A,PIN1 CJNE A,#4,AAA MOV PIN1,#0 MOV PIN2,#3EH MOV PIN,#3CH AAA: JNB P1.4,OVER JNB P1.1,SECOO JNB P1.2,MINII JNB P1.3,HOURR AJMP AAAOVER:SETB E2 INC PIN1 MOV R2,#6 MOV R0,#3AH MOV R1,
22、PIN1 ACALL INI MOV R0,#49H MOV R2,#3 MOV R1,PINZIP: MOV A,R0 MOV R1,A INC R0 MOV A,R0 SWAP A ORL A,R1 MOV R1,A INC PIN INC R0 INC R1 DJNZ R2,ZIP AJMP EXITCOMP:MOV A,PIN2 CJNE A,#4AH,J AJMP OVRJ: MOV R0,PIN2 MOV R1,#7EH MOV R2,#3JJJ:MOV A,R0 ANL A,#0F0H SWAP A XRL A,R1 JNZ ENDD DEC R1 MOV A,R0 ANL A,
23、#0FH XRL A,R1 JNZ ENDD DEC R1 DEC R0 DJNZ R2,JJJ SETB FLAG2 INC PIN3 AJMP TESTENDD:MOV A,PIN2 ADD A,#3 MOV PIN2,A AJMP COMPOVR: MOV PIN2,#3EH AJMP TESTHOUR:ACALL DELY MOV R0,#7EH JNB F0,SUB1 ACALL DAAD1 MOV A,R2 XRL A,#24H JNZ ML0 ACALL CLR0 AJMP ML0 MINI:ACALL DELY MOV R0,#7CH JNB F0,SUB1 ACALL DAA
24、D1 MOV A,R2 XRL A,#60H JNZ ML0 ACALL CLR0 AJMP ML0 SECO:ACALL DELY MOV R0,#7AH JNB F0,SUB1 ACALL DAAD1 MOV A,R2 XRL A,#60H JNZ ML0 ACALL CLR0 ML0: MOV R0,#79H MOV R1,#50H ACALL HEXASC MOV R2,#6 MOV R0,#5AH ACALL INI AJMP SETTSUB1:SETB F0 ACALL SUB AJMP ML0 CLEAR:MOV R0,#0 INC R0 DJNZ R1,CLEAR RETHOU
25、: ACALL DELY SETB E0 MOV R0,#4EH ACALL DAAD1 MOV A,R2 XRL A,#24H JNZ ML00 ACALL CLR0 AJMP ML00 MIN: ACALL DELY SETB E0 MOV R0,#4CH ACALL DAAD1 MOV A,R2 XRL A,#60H JNZ ML00 ACALL CLR0 AJMP ML00 SEC: ACALL DELY SETB E0 MOV R0,#4AH ACALL DAAD1 MOV A,R2 XRL A,#60H JNZ ML00 ACALL CLR0 ML00:MOV R0,#49H MO
26、V R1,#30H ACALL HEXASC MOV R2,#6 MOV R0,#3AH MOV R1,PIN1 INC R1 ACALL INI AJMP AAADELY:MOV R1,#0FFHA1: MOV R2,#0FFHLOOP:NOP NOP NOP DJNZ R2,LOOP DJNZ R1,A1 RET PITO:PUSH PSW PUSH 0E0H PUSH DPH PUSH DPL SETB PSW.3 MOV A,P1 MOV TL0,#01H MOV TH0,#1FH CJNE A,#0FDH,SSS MOV TL0,#0EDH MOV TH0,#0FBH SSS: JN
27、B P1.5,GETNUMDDD: MOV A,2FH DEC A MOV 2FH,A JNZ RET0 MOV 2FH,#10H MOV R0,#7AH ACALL DAAD1 MOV A,R2 XRL A,#60H JNZ RET0 ACALL CLR0 MOV R0,#7CH ACALL DAAD1 MOV A,R2 XRL A,#60H JNZ RET0 ACALL CLR0 MOV R0,#7EH ACALL DAAD1 MOV A,R2 XRL A,#24H JNZ RET0 ACALL CLR0RET0:SETB TR0 POP DPL POP DPH POP 0E0H POP
28、PSW RETIGETNUM: JB FLAG1,EE MOV R1,#49H MOV R2,#6CO: MOV R1,#0 INC R1 DJNZ R2,CO SETB FLAG1EE: AJMP DDDDAAD1:MOV A,R0 DEC R0 SWAP A ORL A,R0 ADD A,#1 DA A MOV R2,A ANL A,#0FH MOV R0,A MOV A,R2 INC R0 ANL A,#0F0H SWAP A MOV R0,A SETB FLAG3 RETSUB: DEC R0 DEC R0 CJNE R0,#0FFH,RET2 INC R0 CJNE R0,#0,AA
29、 DEC R0 MOV R0,#0 RETAA: DEC R0 MOV R0,#9 INC R0 DEC R0 CJNE R0,#0FFH,RET2 MOV R0,#0 SETB FLAG3RET2: RETSUB0: DEC R0 DEC R0 CJNE R0,#0FFH,RET2 INC R0 CJNE R0,#0,BB DEC R0 MOV R0,#0 RETBB: DEC R0 MOV R0,#9 INC R0 DEC R0 CJNE R0,#0FFH,RET3 MOV R0,#0 SETB FLAG3RET3: RETCLR0: CLR A MOV R0,A DEC R0 MOV R
30、0,A SETB FLAG3 RETFUL0: MOV A,#6 MOV R0,A DEC R0 CLR A MOV R0,A SETB FLAG3 RET INI: ORL TMOD,#20H MOV TH1,#0fdH MOV TL1,#0fdH MOV SCON,#50H MOV PCON,#80H SETB TR1 MOV A,#0CH MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TI MOV R3,#2REC2: MOV R2,#2REC: MOV A,R0SND: MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TI DEC R0 DEC R0 DJNZ R2,REC MOV
31、A,#3AH MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TI DJNZ R3,REC2 MOV R2,#2REC1: MOV A,R0 MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TI DEC R0 DEC R0 DJNZ R2,REC1 JB E0,REE AJMP JJ RETREE: MOV SBUF,#24H JNB TI,$ CLR TI DJNZ R1,REE EEE: JNB E2,JJ CLR E2 CLR E0E: MOV SBUF,#0DH JNB TI,$ CLR TIJJ: JNB FLAG2,ENDS MOV R3,#5RE: MOV SBUF,#30H JNB TI,$ CLR TI DJNZ R3,RE CLR FLAG2 ENDS: RET