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1、赣 南 师 范 学 院物理与电子信息学院课程设计设计报告书基于AT89S52单片机的单片机温度检测显示报警器姓 班级： 学号 指导老师： 时间： 2012年1月1号 目 录内容摘要1关键词1Abstract1Keywords11绪论22 系统设计22.1 设计任务与要求22.2 方案的选择与论证33 系统硬件设计43.1 主控器模块53.2 数码管显示模块63.3 A/D转换模块6 3.4 硬件元件清单84软件设计与仿真84.1主程序设计94.2 仿真软件简介94.3 仿真结果104.4 系统调试124.5 误差分析12结束语13附录：程序清单13参考文献17内容摘要：该温度报警系统以AT89
2、C51单片机为核心控制芯片，实现温度检测报警功能的方案。该系统能实时采集周围的温度信息进行显示，程序内部设定有报警上下限，根据应用环境不同可设定不同的报警上下限。该系统实现了对温度的自动监测，为设备的正常运行提供了条件，在工业中具有一定的实用价值和广泛的应用前景。另外该方案显示部分采用数码管来显示温度。关键词： AT89C51 ADC0808 温度检测 报警Abstract：The temperature alarm system AT89C51 control chip, realize temperature detection alarm function scheme. The sys
3、tem can collect real-time temperature information around that internal procedures set alarm equipped, according to different application environment can be set different alarm upper. The system realizes the automatic monitoring of temperature, for the normal operation of the equipment provided a con
4、dition, in the industry has certain practical value and broad application prospect. In addition the scheme shows part adopts digital tube to display temperature.Keywords： AT89C51 ADC0808 Temperature detecting alarm1绪论目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和
5、数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用必须重视。温度是一个十分重要的物理量，对它的测量与控制有十分重要的意义。随着现代工农业技术的发展及人们对生活环境要求的提高，人们也迫切需要检测与控制温度。在控制领域中，对温度的控制有着举足轻重的作用。例如陶瓷的烧烤，只有控制住温度的适度，才能制作出一件完美的艺术品，否则只是一件废品；还有如酿酒的过程，也需要对温度进行控制。可见，在生活的许多方方面面都有着对温度进行感知
6、和控制的需要。本次设计的目的就是基于AT89C51单片机设计一个温度检测,报警的系统，该系统能实时采集周围的温度信息进行显示，程序内部设定有报警上下限，根据应用环境不同可设定不同的报警上下限。该系统实现了对温度的自动监测，为设备的正常运行提供了条件，在工业中具有一定的实用价值和广泛的应用前景。2 系统设计2.1 设计任务与要求2.1.1 设计任务基于AT89C51单片机设计温度检测报警，可以实时采集周围的温度信息进行显示，并且可以根据应用环境不同设定不同的报警上下限。2.1.2 设计要求（1）实时温度检测并显示其对应的值。 ( 2 ) 具有温度报警功能。 ( 3 )可以设报警置温度上下限。2.
7、2 方案的选择与论证2.2.1 总体设计方案方案一：基于STC89C51单片机通过读取温度传感器DS18B20测量温度后存储的数据，之后送去数码管显示。当高于或低于一定温度将分别利用红黄灯报警。此方案由于DS18b20测量温度范围为55+125，在工业生产中此范围较小。而且由于编程时采用I2C通信，因此读取数据是时序要求较高，程序编写复杂。本方案电路复杂，灵活性不高，效率低，不利于系统的扩展，对信号处理比较困难。方案二：采用51系列单片机作为整机的控制单元，将0-5V模拟电压信号通过AD0808模数转换成模拟温度值0-255，然后通过数码管显示其温度值。此方案设计简单，编程容易，并且增宽了测量
8、温度范围。本设计采用第二种方案。为了能够使系统具备检测温度的大小，利用51系列单片机为主控制器，通过AD0808检测由电位器分压输出的的电压值，从而输出模拟温度值0-255送入单片机，并且由其送去数码管显示，其中数码管通过74HC573驱动显示。2.2.2 显示部分采用了键盘/显示器接口控制器。不仅简化接口引线，而且减小了软件对键盘/显示器的查询时间，提高了CPU的利用率。采用三位半的数字电压表直接对输出电压采样并显示输出实际电压值，一旦系统工作异常，出现预制值与输出值偏差过大，用户可以根据该信息予以处理。3 系统硬件设计本系统由主控模块、彩屏显示模块、温度检测模块、报警模块和设定报警温度5个
9、模块组成，系统硬件组成框图如图1所示。系统总体电路原理图如图2所示。图1系统硬件组成框图图2 系统电路原理图3.1主控器模块本系统控制器芯片采用AT89C51单片机，其管脚图如图3所示。AT89C51单片机AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器，是低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。如图4单片机电路连接图。 图3 管脚图 图 4 单片机电路连接图 AT89C51管脚介绍: VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TT
10、L门电流。 图2.2.2（1） AT89C51管脚 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口。RST：复位输入。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在F
11、LASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 3.2 数码管显示模块图5为液晶显示电路模块，图中为一个四位八段数码管，其接法为共阴极接法。图5数码管显示电路3.3 A/D转换模块 图6 A/D转换电路图图7 DAC0808引脚图A/D转换电路图、ADC0808引脚图分别如图6、7所示。DAC0808各引脚功能 ADC0808是采样分辨率为8位的
12、、以逐次逼近原理进行模/数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。 ADC0808芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如右图所示。各引脚功能如下： 15和2628（IN0IN7）：8路模拟量输入端。 8、14、15和1721：8位数字量输出端。 22（ALE）：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。 6（START）：AD转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。 9（OE）：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当AD转换结束时，此端输入一个高
13、电平，才能打开输出三态门，输出数字量。 10（CLK）：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。 12（VREF（+）和16（VREF（-）：参考电压输入端 11（Vcc）：主电源输入端。 13（GND）：地。 2325（ADDA、ADDB、ADDC）：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路 3.4硬件元件清单系统元器件清单见表1。表1 系统元器件清单器件数量器件数量AT89C511LED2四段八位数码管1ADC08081蜂鸣器1三极管90131排阻（10k）1电容（33p）2电阻（330）2滑动变阻器（1K）1晶振器1电阻（10k）1电容（10uF）1开关14软件设计与仿真本系
14、统程序包括主程序、键盘扫描子程序、发送键码子程序、发送数据子程序、接收命令子程序等。主程序用于系统初始化，子程序调度等。键盘扫描子程序用于扫描键盘状态，将被按键的位置号存入缓冲器中。发送键码子程序用于将缓冲区键的接通码或断开码发送给单片机接口。发送数据子程序用于将数据发给单片机接口。接收命令子程序用于接收单片机接口发来的键盘命令。4.1主程序设计主程序流程图如图9所示。图8 主程序流程图4.2 仿真软件简介Proteus是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：（1）实现了单片
15、机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。（2）支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：ARM7(LPC21xx)、 8051/52系列、AVR系列、PIC10/12/16/18系列、HC11系列以及多种外围芯片。（3）提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和
16、调试环境，如Keil C51 uVision2、MPLAB等软件。（4）具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。Proteus7.5是目前最好的模拟单片机外围器件的工具，可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU及其外围电路（如LCD、RAM、ROM、键盘、马达、LED、AD/DA、部分SPI器件、部分IIC器件等）。软件编译采用KEIL C51软件，Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过
17、汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。4.3 仿真结果 4.3.1 正常情况数码管显示的数字在77153范围内，且报警等都不亮，蜂鸣器不发出声音，结果如图9. 图9 正常情况4.3.2 低于温度下限数码管显示温数字低于77，P3.1为低电平，故在这路上的LED灯亮，蜂鸣器发出声音，结果如图10。. 图10 低于下限4.3.3
18、高于温度上限数码管显示数字高于153，P3.0为低电平，故在这路上的LED灯亮，蜂鸣器发出声音，结果如图11。. 图11 高于上限4.4 系统调试在调试过程中主要是对程序的修改，特别是延时子程序。开始延时较短时，三个数码管同时显示但不稳定的显示这些温度。如果延时较长则温度数字不会同时显示出来。通过修改程序，将延时调到适中，系统正常工作。4.5 误差分析产生误差的因素主要有一下几点：（1）在参数选择的时候没有完全匹配；（2）数字电压表只能读出3位有效数字；（3）基准电压设定不适中；（4）转换位数不高。 结束语回顾起此次单片机课程设计，我仍感慨颇多，从理论到实践，在接近一月的日子里，可以说得是苦多
19、于甜，但是可以学到很多的的东西，不仅是学习上的，而且是关于做人做事方面的感悟。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，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。我在设计的过程中遇到了许多问题，同时也发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说不懂一些元器件的使用方法，对汇编语言掌握得不透彻。还有，这次的设计让我明白了求人不如求己，虽然我们要讲究合作，但更重要的是自己，只有自己懂，自己做，才不会在关键时刻掉链子。别人终究是一个陪衬，路总是要自己走
20、，属于自己的任务就要自己搞。所以，我们必须要时刻强大自己，别人终究是别人。这个过程虽然不是很平坦，肯定会遇到各种各样的问题，但一旦征服了它那它就是你的东西了，当这样的厚积达到一定程度那你就能享受到薄发那刻的辉煌。附录：程序清单LED_0EQU 30HLED_1 EQU 31HLED_2 EQU 32HADCEQU35HTCNTAEQU36HTCNTBEQU37HH_TEMPEQU38H;温度上限L_TEMPEQU39H;温度下限FLAGBIT00HH_ALMBITP3.0L_ALMBITP3.1SOUNDBITP3.7CLOCKBITP2.4ST BIT P2.5EOC BIT P2.6OE
21、BIT P2.7ORG 00HSJMPSTARTORG0BHLJMPINT_T0ORG1BHLJMPINT_T1START:MOVLED_0,#00HMOVLED_1,#00HMOVLED_2,#00HMOVDPTR,#TABLEMOVH_TEMP,#153MOVL_TEMP,#77MOVTMOD,#12HMOVTH0,#245MOVTL0,#0MOVTH1,#(65536-1000)/256MOVTL1,#(65536-1000)MOD 256MOVIE,#8aHCLRCSETBTR0;为ADC0808提供时钟WAIT:SETBH_ALMSETBL_ALMCLR STSETB STCLR S
22、T;启动转换 JNB EOC,$SETB OE MOV ADC,P1;读取AD转换结果CLR OEMOVA,ADCSUBBA,#77 ;判断是否低于下限JCLALMMOVA,H_TEMPMOVR0,ADCSUBBA,R0;判断是否高于上限JCHALMCLRTR1LJMPPROCLALM:;低温报警CLRL_ALMSETBTR1CLRFLAGLJMPPROCHALM: ;高温报警CLRH_ALMSETBTR1SETBFLAGLJMPPROCPROC:MOV A,ADC ;数值转换MOV B,#100DIV ABMOV LED_2,AMOV A,BMOV B,#10DIV ABMOV LED_1,
23、AMOV LED_0,BLCALLDISPSJMP WAITINT_T0:CPLCLOCK ;提供ADC0808时钟RETIINT_T1:MOVTH1,#(65536-1000)/256MOVTL1,#(65536-1000)MOD 256CPLSOUNDINCTCNTAMOVA,TCNTAJBFLAG,I1 ;判断是高温警报还是低温警报CJNEA,#30,RETUNE;低温警报声SJMPI2I1:CJNEA,#20,RETUNE;高温警报声I2:MOVTCNTA,#0INCTCNTBMOVA,TCNTBCJNEA,#25,RETUNEMOVTCNTA,#0MOVTCNTB,#0LCALLDE
24、LAY2RETUNE:RETIDISP:MOVA,LED_0;数码显示子程序MOVCA,A+DPTRCLRP2.3MOVP0,ALCALLDELAYSETBP2.3MOVA,LED_1MOVCA,A+DPTRCLRP2.2MOVP0,ALCALLDELAYSETBP2.2MOVA,LED_2MOVCA,A+DPTRCLRP2.1MOVP0,ALCALLDELAYSETBP2.1RETDELAY:MOVR6,#10D1:MOVR7,#250DJNZR7,$DJNZR6,D1RETDELAY2:MOVR5,#20D2:MOVR6,#20D3:MOVR7,#250DJNZR7,$DJNZR6,D3D
25、JNZR5,D2RETTABLE: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66HDB 6DH,7DH,07H,7FH,6FHEND参考文献1 孙涵芳.MCS-51/96系列 单片机原理及应用（修订版）.北京航空航天大学出版社.1994 2 李朝青.单片机原理及接口技术（第3版）.北京航空航天大学出版社.20053 周润景、袁伟亭、景晓松.Proteus在MCS-51&ARM7系统中的应用百例.电子工业出版社.20064 阎石. 数字电子技术基础（第四版）.高等教育出版社.20045王幸之 钟爱琴. AT89系列单片机原理与接口技术M.北京：北京航空航天大学出版社，2004.6谭浩强.C程序设计
26、（第二版）M.北京：清华大学出版社，19997赵亮.单片机C语音编程与实例M.北京：人民邮出版社，2004.8康华光.电子技术基础数字部分（第四版）M.北京：高等教育出版社，1998.9张毅刚.单片机原理及应用M.北京：高等教育出版社，2003.10杨振江.A/D、D/A转换器接口技术与实用电路M.西安：西安电子科技大学出版社.赣南师范学院 2011 2012 学年第一学期课程设计行政班级： 学号： 姓名： 课程论文题目：单片机温度检测显示报警器 设计要求：（1）实时温度检测并显示其对应的值。 ( 2 ) 具有温度报警功能。 ( 3 )可以设报警置温度上下限。教师评语：教师签字：年 月 日选课班级： 任课教师： 成绩：