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1、电气工程学院 微机原理与接口技术 课程设计设计题目： 温度计 课程设计成绩评定表姓 名 潘树霞学 号10292013 课程设计题目： 温度计 课程设计答辩或提问记录：成绩评定依据：课程设计预习报告及方案设计情况（30）：课程设计考勤情况（15）：课程设计调试情况（30）：课程设计总结报告与答辩情况（25）：最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）指导教师签字： 年 月 日 微机原理与技术接口 课程设计任务书一、课程设计题目：温度计 二、课程设计要求1. 根据具体设计课题的技术指标和给定条件，独立进行方案论证和电路设计，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整；2. 查阅有关参考资料和手
2、册，并能正确选择有关元器件和参数，对设计方案进行仿真；3. 完成预习报告，报告中要有设计方案，设计电路图，还要有仿真结果；4. 进实验室进行电路调试，边调试边修正方案；5. 撰写课程设计报告最终的电路图、调试过程中遇到的问题和解决问题的方法。三、进度安排1时间安排序 号内 容学时安排（天）1方案论证和系统设计12完成电路仿真，写预习报告13电路调试24写设计总结报告与答辩1合 计5设计调试地点：电气楼4102执行要求微机原理与接口技术课程成绩优秀的可以自拟题目，其余的同学都是指定题目。，每组不得超过2人，要求学生在教师的指导下，独力完成所设计的详细电路（包括计算和器件选型）。严禁抄袭，严禁两篇
3、设计报告雷同。摘要随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术, 本文主要介绍了一个基于89C51单片机的测温系统，详细描述了利用数字温度传感器AD590开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行了介绍,该系统可以方便的实现实现温度采集和显示，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣
4、环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。关键词：单片机，温度计，89C51，AD590，AD0832 AbstractWith the progress of the times and development, microcontroller technology has spread to our life, work, scientific research, and each domain. It has become a relatively mature technology. This paper introduces a temperature measurement sys
5、tem based on 89C51 microcontroller, and a detailed description of the process of using digital temperature sensor AD590 temperature measurement system development, focusing on the hardware sensors in a single connection. Software programming and system flowing of each module are analyzed in detail a
6、nd on the part of the circuit are introduced. The system can achieve the realization of temperature acquisition and display and convenient. It is very convenient to use. It has high accuracy, wide measuring range, high sensitivity, small size, low power consumption. It is suitable for our daily live
7、s and industrial, agricultural production in the temperature measurement, but also can be used as a temperature processing module embedded in other systems, as other auxiliary system. The system has simple structure, strong anti-jamming capability, and it is suitable for harsh environment on-site te
8、mperature measurement. It has wide application prospect. Key words: SCM, thermometer, 89C51， AD590, AD0832 目录 第一章、系统方案设计 （一）、实验元件介绍 （二）、设计思路第二章、仿真第三章、调试第四章、结论第五章、心得体会与建议参考文献附录：元器件清单 20第一章 系统方案设计（一）、实验元件介绍1、感温元件AD590（1）AD590的主要特性：AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流传感器,是一种已经IC化的温度感测器,它会将温度转换为电流。其规格如下：a、 度每增加1
9、,它会增加1A输出电流b、 可测量范围-55至150c、 供电电压范围+4V至+30V（2）AD590管脚图及元件符号（3）AD590工作原理AD590相当于一个温度控制的恒流源，输出电流大小只与温度有关，且与温度成正比。只需一个精密电阻，就可以将电流（温度）信号转化为电压信号，总的灵敏度系数通过该电阻设定。AD590的温度系数是1A/K，即温度每增加1K，它会增加1A输出电流。其输出电流是以绝对温度零度-273为基准，每增加1，它会增加1A输出电流，因此 0到100时AD590输出电流为273A到373A。（4）电流-电压转换电路电压-电流转换电路图中，AD590输出端输出电流，经过10K的
10、电阻，转换为电压值。OP07为一射极跟随器，A=1，用于提高输入阻抗。两个二极管用于隔离干扰。电流-电压转换公式如下：AD590的灵敏度：经过10K电阻后： 具体温度-电压值对应如下表摄氏温度/AD590电流/A经10K电压/V0273.22.73210283.22.83220293.22.93230303.23.03240313.23.13250323.23.23260333.23.332100373.23.7322、ADC0832通过特定的电流-电压转换电路之后，可得到与温度相对应的电压。但是若想显示，需要得到数字信号才行。所以需要用ADC0832。ADC0832为8位分辨率A/D转换芯片
11、，其最高分辨可达256级，芯片的模拟电压输入在0-5V之间。其引脚图及说明如下：引脚功能说明：u CS_ 片选使能，低电平芯片使能。u CH0 模拟输入通道0，或作为IN+/-使用。u CH1 模拟输入通道1，或作为IN+/-使用。u GND 芯片参考0 电位（地）。u DI 数据信号输入，选择通道控制。u DO 数据信号输出，转换数据输出。u CLK 芯片时钟输入。u Vcc/REF 电源输入及参考电压输入（复用）输入格式配置位选择通道号CH0CH1CH0CH1差分LL+-LH-+单端HL+HH+ADC0832时序：当CS由高变低时，选中ADC0832。在时钟的上升沿，Din端的数据移入AD
12、C0832内部的多路地址移位寄存器。在第一个时钟期间，Din为高，表示启动位，紧接着输入两位配置位。当输入启动位和配置位后，选通输入模拟通道，转换开始。转换开始后，经过一个时钟周期延迟，以使选定的通道稳定。ADC0832接着在第4个时钟下降沿输出转换数据。数据输出时先输出最高位(D7-D0)；输出完转换结果后，又以最低位开始重新输出一遍数据(D7-D0)，两次发送的最低位共用。当片选CS为高时，内部所有寄存器清0，输出变为高阻态。实验中我们由CH0输入模拟量，Dout输出数字量。我们把ADC0832的CS、CLK、Dout、Din端分别连接在P3.3、P3.2，P3.1，P3.0端，所以ADC
13、0832的片选、时钟信号、启动位和配置位均通过置位端口实现。由于是CH0输入模拟信号，所以配置位为10（B）。ADC0832为单端输出模式。由于AD是串行输入输出，故前3个脉冲上升沿完成设置，第411个脉冲下降沿后取1位AD转换的结果，在第1118个脉冲下降沿后第二次取AD转换结果，将两次结果进行比对，如果一致，则完成转换，关ADC0832；如果不一致，则重新开始转换。经AD转换后，数字量D与温度值的转换如下所示：3、51单片机实验中将用51单片机作为将数字信号输出为数码显像管显示数字的转换芯片，用汇编程序控制单片机不同输出端口的高低电平，即可控制数码显像管显示的数字。4、数码显像管实验中所用
14、的是较为普遍的4个8位显像管，显示的数字分别有不同的输出位所对应。其字形表为1-10：3FH, 06H, 5BH, 4FH, 66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH。（二）、设计思路1、设计要求选用温度传感器AD590实现温度采集、摄氏温度显示，温度精度达到0.1度，测量范围零下10度到零上100度电路由温度传感器（AD590），电压-电流转换电路，AD转换器，51单片机和显示模块组成。AD590属于电流输出型传感器，其输出的电流经电压-电流转换电路变为模拟电压信号，通过AD转换器变为数字量。此数字量输入单片机，单片机直接控制显示。显示模块由四个LED数码显示管和若干阻排组成。电路板连
15、接如下图：10k电阻8051单片机ADC08324个数码显示管AD5902、程序设计框图及汇编语句：系统程序包括主程序、AD子程序、BCD子程序和显示子程序。实验中由于需要显示小数，所以需要借助100/51得到的小数位。具体计算过程如下：程序中将R7作为存储ADC0832输出8位的位。实验测得在0100的过程中，AD590经过10k电阻，经过ADC0832转换之后的范围为8BH-BEH，其中共有51个数，反映的是0100的变化。由于100/51=1.96=2-0.04，所以2可以作为整数显示的基础位，0.04可作为小数显示的基础位。这样就可以实现实验要求的功能。在ADC0832输出8BH-A4
16、H的时候，小数位都不会超过1，所以就在整数位将其输出的数值乘以2之后减1，然后送到数码显像管显示；小数位就用其输出的数值乘以4，再用100减去这个数，作为小数位的数，送给数码显像管显示。这就是我们设计的温度计的基本原理。当然，由于ADC0832的原因，在CLK口输入的时钟信号需要从单片机中发出，所以还需要用SETB，CLR，DELAY等语句产生时钟信号。程序框图如下：开始输入使能信号，使之开始工作输入通道控制字产生时钟脉冲，输出两字节数据调用显示子程序调用子程序调用BCD子程序初始化 AD子程序结束（返回）主程序两字节数据是否相等？否是否将值送入R7开始否关显示显示缓存区内容送A，查字形表字型
17、码送P0口，字位码送P1口延时2ms变量调整，3位显示完成？是结束（返回）显示子程序实验程序ADDIBIT P3.0 ;伪指令ADDOBIT P3.1ADCLKBIT P3.2ADCS BIT P3.3LED1EQU40H ;第一个LED的字形地址偏移量放在40HLED2EQU41H ;第一个LED的字形地址偏移量放在41HLED3EQU42H ;第一个LED的字形地址偏移量放在42HLED4EQU43H ;第一个LED的字形地址偏移量放在43H ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0030HMAIN: MOV SP,#60H MOV R4,#5TEST: LCALL ADC083
18、2 ;调用AD转换程序 LCALL BCDCON ;调用数值转换程序LP: LCALL DISPLAY ;调用显示程序 DJNZ R4,LP SJMP TESTADC0832: SETB ADDI ;初始化通道选择 CLR ADCLK NOP NOP CLR ADCS ;拉低/CS端 NOP NOP SETB ADCLK ;拉高CLK端 NOP NOP CLR ADCLK ;拉低CLK端,形成下降沿 SETB ADDI NOP NOP SETB ADCLK ;拉高CLK端 NOP NOP CLR ADCLK ;拉低CLK端,形成下降沿2 CLR ADDI ;1-0选择1通道 NOP NOP S
19、ETB ADCLK ;拉高CLK端 NOP NOP CLR ADCLK ;拉低CLK端,形成下降沿3 SETB ADDI NOP NOP MOV R7,#8 ;准备送下后8个时钟脉冲AD1: MOV C,ADDO ;接收数据 MOV ACC.0,C RL A ;左移一次 SETB ADCLK NOP NOP CLR ADCLK ;形成一次时钟脉冲 NOP NOP DJNZ R7,AD1 ;循环7次 MOV C,ADDO ;接收数据 MOV ACC.0,C SETB ADCS ;拉高/CS端 CLR ADCLK ;拉低CLK端 SETB ADDO ;拉高数据端,回到初始状态 MOV 30H,A
20、;数据放在30H ADD A,#7 MOV 30H,A RETBCDCON:CLR C SUBB A,#139 ;与0摄氏度作判断 JNC ABOVEZERO ;有借位往下执行，没有借位跳转ABOVEZEROBELOWZERO: MOV A,#139 SUBB A,30H MOV B,#05H MUL AB MOV B,#64H MUL AB MOV R1,A MOV A,B MOV B,#0AH DIV AB MOV LED1,0AH ;最高位显示负号 MOV LED2,B ;显示个位 MOV A,R1 MOV B,#64H MUL AB MOV A,B MOV B,#0AH DIV AB
21、MOV LED3,A ;显示第一位小数 MOV LED4,B ;显示第二位小数 RETABOVEZERO: MOV B,#05H MUL AB MOV B,#64H MUL AB MOV R1,A MOV A,B MOV B,#0AH DIV AB MOV LED1,A ;显示十位 MOV LED2,B ;显示个位 MOV A,R1 MOV B,#64H MUL AB MOV A,B MOV B,#0AH DIV AB MOV LED3,A ;显示第一位小数 MOV LED4,B ;显示第二位小数 RETDISPLAY: ;显示子程序 SETB P0.2 SETB P0.3 SETB P0.4
22、 SETB P0.5 MOV DPTR,#TAB MOV A,40H MOVC A,A+DPTR ;查字形表 MOV P2,A ;P2口作字形 ,P0口做字位 CLR P0.5 ;开 ACALL DELAY SETB P0.5 ;关 MOV DPTR,#TAB MOV A,41H MOVC A,A+DPTR ;查字形表 MOV P2,A SETB P2.7 CLR P0.4 ACALL DELAY SETB P0.4 MOV DPTR,#TAB MOV A,42H MOVC A,A+DPTR ;查字形表 MOV P2,A CLR P0.3 ACALL DELAY SETB P0.3 MOV D
23、PTR,#TAB MOV A,43H MOVC A,A+DPTR MOV P2,A CLR P0.2 ACALL DELAY SETB P0.2 RETDELAY:MOV R7,#01HDELAY1:MOV R6,#0FFH DELAY2:DJNZ R6,DELAY2DJNZ R7,DELAY1 RETTAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,40H RET第二章 仿真电路原理图：PCB图：第三章 调试第四章 结论温度传感器AD590实现温度采集、摄氏温度显示，温度精度达到0.1度，测量范围零下10度到零上100度电路由温度传感器（AD59
24、0），电压-电流转换电路，AD转换器，51单片机和显示模块组成。AD590属于电流输出型传感器，其输出的电流经电压-电流转换电路变为模拟电压信号，通过AD转换器变为数字量。此数字量输入单片机，单片机直接控制显示。显示模块由四个LED数码显示管和若干阻排组成。 第五章心得体会与建议 通过本次课程设计，我对AD590、AD0832的结构有了更全面的认识，也更明白了它们的工作原理，对我以后的学习和工作都有了很大的帮助。在做课程设计的过程中，我们遇到了一些问题，例如在数码管显示温度时，在第一位的后面多了一个小数点，通过查阅课本修改程序，实现了小数点的去除；再比如，数码管显示温度时，开始正常显示，但升温后在降温字形显示不正确，通过更换数码管，更换芯片，发现时接触不良，最后成功解决了这个问题。在解决这些问题的过程中，我受益良多。首先，补充了一部分知识；其次，我又一次体会到了合作的重要性；再次，学会了用多种方法解决问题等。参考文献1李维波，MATLAB在电气工程中的应用，中国电力出版社，20072胡汉才，单片机原理及其技术接口，清华大学出版社，2007附录1：元器件清单 元器件数量（个）AD5901AD08321742452OP071LED数码显示管4电阻若干电容若干二极管若干