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1、目录1 问题描述 . 1 2 需求分析 . 2 3 概要设计 . 5 3.1 模块划分 . 5 3.2完整硬件电路图 . 5 3.3 主要模块流程图 . 5 4 详细设计 . 8 5 测试分析 . 12 6 结束语. 14 参考文献 . 15 致谢 . 16 附录源程序代码 . 17 附录系统整体电路图 . 21 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 22 页 - - - - - - - - - 1 1 问题描述设计一个温度自动控制系统， 采用温度传感器接收外界
2、环境的温度信号，将信号产生的电流变化通过模数转换电路将温度信号转换为数字信号，再将数字信号传到单片机中进行分析处理并将其输出到四位七段译码显示器显示。可手动调节温度传感器的温度值，用于模拟加热器的温度变化，当温度低于100C时，喇叭就会报警， 发出 “ 嘀” 的声音，同时蓝色LED亮，启动继电器使加热器工作，继续调高温度，当温度大于110C时喇叭又会发出 “ 嘀” 的报警声，同时红色LED亮，关闭继电器使加热器停止加热。正常温度下绿色LED亮，继电器断开，喇叭不叫。程序源代码采用汇编语言编写。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - -
3、- - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 22 页 - - - - - - - - - 2 2 需求分析设计一个温度报警器， 先要有一个温度传感器， 用来传送温度信息， 由于传感器的信号是模拟信号， 则需要一个运算放大电路， 把信号按比例放大， 通过单片机内的模数转换程序将信号转换成数字信号，单片机采用AT89C51，p1.0、p1.1、p1.7作为数字信号输入端口，在外界温度信号传进单片机后需要将信号有输出到显示器上显示， 以直观的看到外界温度的具体数值，我采用共阴极的四位七段译码显示器，p0.0至p0.7端口作为显示信号输出端口，当温度变化时，单片机需要对不同的
4、温度范围做出反应， 则我用p2.7作为控制喇叭的端口，p1.2至p1.4作为控制LED灯亮灭的端口，p2.6作为继电器的控制端口。因此可知该实验中要用到的元件如下：图 2.2 AT89C51 单片机图 2.1 四位七段译码显示器名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 22 页 - - - - - - - - - 3 图 2.3 温度信号采集器图 2.4 继电器图 2.5 喇叭报警器名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - -
5、 - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 22 页 - - - - - - - - - 4 图 2.6 温度指示灯名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 22 页 - - - - - - - - - 5 3 概要设计3.1 模块划分本设计共包含3个模块：3.1.1 主程序模块初始化单片机各端口， 对各个子模块进行统一的调用与管理，首先调用模数转换子程序ad_conv获取外界温度信号，并将其转化为对应的数字信号，再调用温
6、度判断及显示子程序display，对温度的大小进行分析，并与设定好的温度临界值比较， 根据它们的大小关系控制喇叭是否报警及LED亮哪一种颜色以及选择继电器的通断。在这个过程中始终将温度值显示到显示器。3.1.2 模数转换模块实现对温度传感器的模拟信号到数字信号的转化。温度传感器感知外界温度，再用运算放大电路将温度传感器产生的电流按比例放大，得到放大后的温度模拟信号，以p0.0、p0.1、p0.7为模拟信号输入端，通过单片机内部的模数转换程序将模拟信号换算成对应的数字信号。并将得到的数字信号输出到p0口。3.1.3 温度判断及显示模块将单片机的p0口与四位七段译码显示器的输入端相连，显示器采用共
7、阴极。同时单片机内部温度分析程序将实时的外界温度与设定的临界值比较，以p2.7口作为喇叭信号输出口， 当温度低于临界最小值或高于临街最大值时置位p2.7，喇叭发出“嘀”的警告声；以p1.2、p1.3、p1.4分别作为绿、红、蓝三种颜色的LED发光二极管的控制端口，低电平有效。其中当温度在临界范围内时，清零p1.2，置位p1.3、p1.4，低于临界最小值时，清零p1.4，置位p1.2、p1.3、p2.6，高于临界最大值时，清零p1.2、p2.6, 置位p1.2、p1.4。3.2 完整硬件电路图完整硬件电路图请见附录系统整体电路图。3.3 主要模块流程图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 -
8、 - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 22 页 - - - - - - - - - 6 开始温度信号采集模数转换程序ad_conv数码显示温度大小分析数码显示结束图 3.1 主程序流程图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 22 页 - - - - - - - - - 7 开始a=110?a110?clr p2.7clr p1.2 setb p1.3 setb p1.4 s
9、etb p2.7clr p1.3 setb p1.2 setb p1.4clr p2.6a=10?a10?clr p2.7clr p1.2 setb p1.3 setb p1.4 setb p2.7clr p1.4 setb p1.2 setb p1.3setb p2.6sjmp s4NYNNYYY显示器clr p2.7clr p1.2 setb p1.3 setb p1.4N图 3.2 温度判断及显示流程图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 22 页 - -
10、 - - - - - - - 8 4 详细设计主要模块的算法描述（1）主程序cs bit p1.7 clk bit p1.0 do bit p1.1 ad_tmp equ 30h ad_tmp_1 equ 31h ad_tmp_2 equ 32h ad_tmp_3 equ 33h org 0000h ljmp main org 0030h main:clr p2.0 clr p2.7 start:lcall ad_conv ; 调用模数转换lcall display ; 调用显示模块ljmp start ; 不断循环，使显示器总是显示当前温度（2）模数转换程序ad_conv:setb cs c
11、lr clk nop nop clr cs nop nop setb clk nop nop 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 22 页 - - - - - - - - - 9 clr clk nop nop setb clk nop nop mov r0,#08h ad_read:clr clk mov c,do rlc a setb clk nop nop djnz r0,ad_read setb cs mov ad_tmp,a ret （3）显示控制程
12、序display:mov a,ad_tmp mov dptr,#tab1 movc a,a+dptr cjne a,#110,s1 ; 将实际温度与110C比较; 等于110C时，喇叭不叫，只亮绿灯s0:clr p2.7 clr p1.2 setb p1.3 setb p1.4 sjmp s4 s1:jnc s2 cjne a,#100,s3 ;CY=1时再与100 C比较 ;等于100 C时，喇叭不叫，只亮绿灯名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 22 页
13、- - - - - - - - - 10 clr p2.7 clr p1.2 setb p1.3 setb p1.4 sjmp s4 ;大于110 C时，喇叭叫，只亮红灯，关闭继电器s2:setb p2.7 clr p1.3 setb p1.2 setb p1.4 clr p2.6 sjmp s4 s3:jnc s0 ;小于100 C时，喇叭叫，只亮蓝灯 , 打开继电器setb p2.7 clr p1.4 setb p1.2 setb p1.3 setb p2.6 sjmp s4 s4:mov b,#100 div ab mov ad_tmp_1,a mov a,b mov b,#10 div
14、 ab mov ad_tmp_2,a mov ad_tmp_3,b mov dptr,#tab mov a,ad_tmp_1 movc a,a+dptr 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 22 页 - - - - - - - - - 11 mov p0,a setb p2.1 lcall dly clr p2.1 mov a,ad_tmp_2 movc a,a+dptr mov p0,a setb p2.2 lcall dly clr p2.2 mov a
15、,ad_tmp_3 movc a,a+dptr mov p0,a setb p2.3 lcall dly clr p2.3 ret tab:db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h db 80h,90h,88h,83h,0c6h,0a1h,86h,8eh tab1:db 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18 db 19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34 db 35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49
16、 db 50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66 db 67,68,69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80 db 81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,91,92,93 db 94,95,96,97,98,99,100,101,102,103,104,105,106 db 107,108,109,110,111,112,113,114,115,116 db 117,118,119,120 dly:mov r4,#2 ret 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - -
17、- - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 22 页 - - - - - - - - - 12 5 测试分析实验结果截图：以下实验截图来自温度报警器仿真时的截图，截图所描述的情况符合这个温度报警器的设计要求， 从图可看出， 仿真完美表现出了温度报警器设计的功能要求：图 5.1 当温度小于100 C 如 90 C 时，表明温度过低，喇叭报警，蓝灯亮, 继电器开图 5.2 当温度属于100 C 到 110 C 时，如 105 C 表明温度正常，喇叭不报警，绿灯亮名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - -
18、- - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 22 页 - - - - - - - - - 13 图 5.3 当温度大于110 C 时，如 112 C，此时不报警，亮绿灯，继电器关名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 22 页 - - - - - - - - - 14 6 结束语通过这次课程设计我学到了很多东西，重新学习了并熟悉了单片机技术，同时也认识到了许多的不足， 在课程设计过程中遇到的最大的问
19、题就是程序代码那一块，在改变传感器温度值的过程中，要编写程序使单片机对温度作出判断，喇叭哪个时候叫， 哪个时候不叫， 指示灯该怎么亮 （一开始搞设计时没有加进指示灯的，后来发现和喇叭的原理是一样的，都是一些端口高低电平的转换，不怎么复杂就加进去了，其中红色代表温度过高，蓝色代表温度过低，绿色代表正常）有一个问题我一直没注意到， 就是在代码中我在s1子程序中的jnc s2的下一行多加了一个指clr p2.7（功能是低于110 C时喇叭不叫），而我的要求是低于100 C和高于110C时喇叭报警， 于是在低于100 C时喇叭应该是连续叫的，而又在执行s2时被清零，又在执行s3时（当低于100 C时喇
20、叭报警）又被置1，所以就出现了低于100 C时声音变成断断续续的了， 而且CPU变得工作不正常。在课程设计刚开始的那个星期四早上我上自习的时候，自己在本子上重新编了一次， 可能是注意力集中一些了吧，我突然就想到了是这个问题了，此外在每次的判断转移指令执行以后要记得及时调用s4显示子程序，要不然在温度变化的过程中就会出现不显示的情况，这次的课程设计我学到了很多宝贵的编程的经验，我觉得这是最大的收获！名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 22 页 - - - -
21、- - - - - 15 参考文献1 江世民基于Proteus 的单片机应用技术北京：电子工业出版社，2009 2 李泉溪单片机原理与应用技术北京：北京航空航天大学出版社，2009 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 22 页 - - - - - - - - - 16 致谢非常感谢李老师对我们的细心详细的指导，要不是李老师很仔细的检查我的课程设计，并从中发现我的诸多错误，我现在也没法这么快的把课程设计完成。李老师为人随和亲切， 上课时总是不忘记鼓励我们, 老
22、师非常耐心地给我们讲了这次课程设计应该要注意的地方，我们应该用什么心态去看待这次的课程设计，他说对课程设计对学生是有很大帮助的，这可以提高我们的动手能力和协同能力，所以李老师要求我们一定要认真对待！老师的鼓励使我认识到以后还要多学习各种电子方面的书籍，多进行操作，提高动手能力和理论水平! 在这次课程设计中我也遇到了比较多的问题，不过李老师每次都是不厌其烦给我们批改了，经过李老师的仔细批改， 错误都解决了。 老师无微不至的关怀和谆谆的教诲，高深的学术造诣让我获益匪浅，也让我学到了很多的关于课程设计的宝贵的经验，这是一生受益的事情！所以，再一次由衷的的感谢李老师，谢谢！名师资料总结 - - -精品
23、资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 22 页 - - - - - - - - - 17 附录源程序代码cs bit p1.7clk bit p1.0 do bit p1.1 ad_tmp equ 30h ad_tmp_1 equ 31h ad_tmp_2 equ 32h ad_tmp_3 equ 33h org 0000h ljmp main org 0030h main:clr p2.0 ; 高位数码管不显示clr p2.7 start:lcall ad_conv ; 调用模数转换l
24、call display ; 调用显示子程序ljmp start ;*模数转换子程序 * ad_conv:setb cs clr clk nop nop clr cs nop nop setb clk nop nop clr clk nop nop 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 22 页 - - - - - - - - - 18 setb clk nop nop mov r0,#08h ad_read:clr clk mov c,do rlc a se
25、tb clk nop nop djnz r0,ad_read setb cs mov ad_tmp,a ret ;*显示子程序 (s4 为显示控制模块 )* display:mov a,ad_tmp mov dptr,#tab1 movc a,a+dptr cjne a,#110,s1 s0:clr p2.7 clr p1.2 setb p1.3 setb p1.4 sjmp s4 s1:jnc s2 cjne a,#100,s3 clr p2.7 clr p1.2 setb p1.3 setb p1.4 sjmp s4 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - -
26、 - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 22 页 - - - - - - - - - 19 s2:setb p2.7 clr p1.3 setb p1.2 setb p1.4 sjmp s4 clr p2.6 s3:jnc s0 setb p2.7 clr p1.4 setb p1.2 setb p1.3 setb p2.6 sjmp s4 s4:mov b,#100 div ab mov ad_tmp_1,a mov a,b mov b,#10 div ab mov ad_tmp_2,a mov ad_tmp_3,b mov dp
27、tr,#tab mov a,ad_tmp_1 movc a,a+dptr mov p0,a setb p2.1 lcall dly clr p2.1 mov a,ad_tmp_2 movc a,a+dptr mov p0,a 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 22 页 - - - - - - - - - 20 setb p2.2 lcall dly clr p2.2 mov a,ad_tmp_3 movc a,a+dptr mov p0,a setb p2
28、.3 lcall dly clr p2.3 ret tab:db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h db 80h,90h,88h,83h,0c6h,0a1h,86h,8eh tab1:db 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18 db 19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34 db 35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49 db 50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,
29、62,63,64,65,66 db 67,68,69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80 db 81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,91,92,93 db 94,95,96,97,98,99,100,101,102,103,104,105,106 db 107,108,109,110,111,112,113,114,115,116 db 117,118,119,120 dly:mov r4,#2 ret end 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 22 页 - - - - - - - - - 21 附录系统整体电路图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 22 页，共 22 页 - - - - - - - - -