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1、单片机与掌握技术课程设计单片机与掌握技术课 程 设 计成绩评定表设计课题：单片机温度采集系统学院名称：电气工程学院专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师：设计地点：河南工业大学设计时间：2023.1.3-2023.1.9指导教师意见：成绩：签名：年月日1设计功能要求1、设计背景2、题目具体要求二方案论证 1、CPU 的选择2、A/D 转换器的选择3、显示电路的选择4、系统设计方框图三硬件电路设计1、时钟电路的设计2、复位电路的设计3、动态显示电路设计4、A/D 转换电路设计5、分频电路设计6、系统原理图7、元件清单四软件设计1、软件主程序流程图2、系统程序五、设计总结单片机与掌握技术课程设
2、计目录2单片机与掌握技术课程设计设计功能要求1、设计背景温度是工业掌握中中主要的被测参数，随着电子技术和微型计算机的快速进展，微机的测量和掌握技术在工业进展中起到了举足轻重的作用。单片机具有处理力量强、运行速度快、功耗低等优点。应用在温度测量方面简洁便利、测量范围广、精度高，从而提高了生产效率。因此本设计就是以单片机为核心设计温度采集系统，将采集的信号通过转换以数字方式显示。2、题目要求请自行设计一个温度采集系统，要求按 1 路/s 的速度挨次检测 8 路温度点， 测温范围为+20-+100，测量精度为 1%。要求用 5 位数码管显示温度，最高位显示通道号，次高位显示“-“,低三位显示温度值。
3、二方案论证在日常生活及工农业生产中，常常要用到温度的检测及掌握，传统的测温元件有热电偶和热电阻。本设计以单片机为核心，通过热电阻进展温度检测经 A/D 转换之后，通过显示电路显示测量的温度值，总体元器件的选择主要是CPU、模数转换器和显示电路。1、CPU 的选择本次设计以CPU 选用AT89C5l作为掌握芯片AT89C51 的构造简洁并可以在编程器上实现闪耀3单片机与掌握技术课程设计式的电擦写达几万次以上使用便利等优点。AT89C51 是一种带 4K 字节闪耀可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能 CMOS8 位微处理器，俗称单片机。由于将多功能 8 位 CPU 和闪耀存储器组合在单个芯片中，
4、ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微掌握器，为很多嵌入式掌握系统供给了一种敏捷性高且价廉的方案。AT89C51 的引脚构造图所图示, 其管脚说明如下：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，每脚可吸取 8TTL 门电流。当P1 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。P1 口：P1 口是一个内部供给上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入， P1 口被外部下拉为低电寻常，将输
5、出电流，这是由于内部上拉的原因。在 FLASH 编程和校验时，P1 口作为低八位地址接收。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，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原因。P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进展存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进展读写时，P2 口输出其特别功能存放器的内容。P2 口在 FLASH 编程和校验时接
6、收高八位地址信号和掌握信号。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。当 P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流ILL这是由于上拉的原因。P3 口同时为闪耀编程和编程校验接收一些掌握信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电寻常间。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4单片机与掌握技术课程设计的地位字节。在FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在寻常，ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲
7、信号，此频率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要留意的是：每当用作外部数据存储器时， 将跳过一个 ALE 脉冲。如想制止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。此时， ALE 只有在执行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，该引脚被略微拉高。假设 微处理器在外部执行状态 ALE 制止，置位无效。/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 信号将不消灭。/EA/VPP ： 当/EA 保持低电寻常， 则在此期间外部程序存储器000
8、0H-FFFFH，不管是否有内部程序存储器。留意加密方式1 时，/EA 将内部锁定为 RESET；当/EA 端保持高电寻常，此间内部程序存储器。在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源VPP。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。2、A/D 转换器的选择目前应用较多的 A/D 转换器是 ADC0809，ADC0809 是一种八路模拟输入八路数字输出的转换器件，主要特性如下：区分率：8 位转换时间：次/64 个时钟周期电源：+5V模拟输入电压范围：单极性 0-5V， 具有可控三态输出锁存器。以上数据满足设计要求，所以选用
9、ADC08093、显示电路的选择5单片机与掌握技术课程设计在单片机应用中常用的显示器是 LED，由于LED 显示器具有功耗低、配置敏捷、线路简洁、安装便利、寿命长且价格低廉等优点。本设计用 8155 芯片掌握七段显示器动态显示数据。4、系统设计方框图时钟电路显示电路AT89C51单片机复位电路A/D转换电路三硬件电路设计1、时钟电路的设计晶振的频率打算了微掌握器的时钟频率，8051 晶振的频率范围，0 Hz 33 MHz。电容器 C1、C2 起稳定振荡频率、快速起振的作用。电容值一般为 2040 pf 。微掌握器内部有一个高增益运算放大器和一个反响电阻器，当外接晶振后，就构成了自激振荡器并产生
10、振荡时钟脉冲。以下图是晶振电路的原理图：2、复位电路的设计本设计承受上电复位形式，上电瞬间 RST 获得高电平，随着电容放电，高电平渐渐消逝，但是高电平保持的时间能保证单片机实现复位操作。单片机运行过6单片机与掌握技术课程设计程中按下 S1，也可实现复位操作。以下图为复位电路的原理图：3、动态显示电路设计显示电路承受动态显示原理，由 8155 芯片实现I/O 扩展，8155 输入口接单片机的P0 口。承受共阴极七段显示器，最高位显示通道号，依次是“-”，温度值的百位、十位、个位，显示器的段码值由 8155的PA 口输出，PB 口输出位选信号，只有选中的显示器才会显示数值。以下图是显示电路的原理
11、图：4、A/D 转换电路设计ADC0809 和单片机的连接主要原理是单片机的三总线构造掌握7单片机与掌握技术课程设计掌握ADC0809 的启动、复位和锁存地址等操作。P0 口接 0809 的输出端，P2.0-P2.2、P2.4 用于锁存通道地址，P2.3 检测转换完毕信号，P2.5 供给输出允许信号，P2.6 启动转换。温度采集承受 78L05 热电阻将温度信号转化为电压信号，但是 78L05 的输出电压较低，会导致精度降低，经放大器放大之后接 0809 的一个通道入口。以下图是A/D 转换电路的原理图：5、分频电路设计ADC0809 需要供给时钟信号，单片机在工作时ALE 引脚输出2MHZ
12、时钟信号，需要分频后供 0809 做时钟信号使用。以下图是ADC0809 芯片的分频电路：6、系统原理图8单片机与掌握技术课程设计9单片机与掌握技术课程设计7、元件清单位号规格位号规格位号规格U1AT89C51U11SN74F04DS1按钮开关U28155U12SN74F04DDS1Amber-CCU3ADC0809Y112MHZDS2Amber-CCU4SN74F74DR110KDS3Amber-CCU5SN74F74DR2500DS4Amber=CCU674LS244R31KDS5Amber-CCU7运放R41KU13SN74F004DU878L05C130pFU9SN74F04DC230
13、pFU10SN74F04D四软件设计C310uF1、软件主程序流程图10单片机与掌握技术课程设计初始化0809初始化是否转换完毕NY二进制转BCD动态显示N8通道显示完毕？Y初始化2、系统程序ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0030HMAIN:MOV R3,#08HLP1:MOV R1,#00HMOV A,R1 MOV 40H,AMOV 41H,#10HINC R1MOV P2,A; 选择通道 0SETB P2.4;锁存地址SETB P2.6;启动发送器发送LP2:JNB P2.3,LP2;等待转换完毕SETB P2.5;允许数据输出MOV A,P0MOV B,#100;转换数
14、据DIV ABMOV 42H,AMOV A,BMOV B,#10DIV ABMOV 43H,A11MOV 44H,B SETB RS0单片机与掌握技术课程设计显示程序MOV R0，#0200H;指向 8155 掌握口MOV A,#4FH; A 口,B 口输出MOVX R0,ADIR:MOV R0,#40H;指向存储数据区MOV R5,#05H;五个数码管MOV R6,#10HMOV R7,#FFH MOV DPTR,#TABDIR1: MOV A,#00HMOV R1,#0202H;指向 PB 口MOV A,R0;取要显示的数MOVC A,A+DPTRMOV R1,#0201;指向 PA 口M
15、OV R1,#0202HMOVX R1,A HERE:DINZ R7，HEREINC R0 CLR C MOV A,R6 RRC AMOV R6,A;位选字移位DJNZ R5,DIR1;未显示完返回CLR RS0DINZ R3,LP1TAB:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,40H END五、设计总结我的毕业设计课题是基于 AT89C51 单片机的温室检测系统。该课程是以单片机 8051 为核心，以热敏电阻为测温元件对温度进展有效的测量,通过 ADC0809 芯片将电压信号转化为数字信号，经过单片机处理后通过 8155 芯片扩展的 I/O 以
16、动态方式显示，再加上相应的时钟电路、复位电路、分频电路，最终编写程序， 温度采集系统的设计就完成了。在设计之初由于对该课题不是很生疏，所以只能每天找资料，在找了一些相关课题的资料后才着手此次课题的设计。除了了解相关设计的硬件原理电路图 外，还要了解具体的型号，生疏相关软件的使用，如 AutoCAD、Protel、Word 等，12单片机与掌握技术课程设计虽然在实际操作过程中遇到了很多困难，但经过不懈努力还是完成了本课程的设计。在这一周的设计中，不仅使我增长了很多课堂上所学不到的学问，而且还让我对 A/D 转换和扩展 I/O 有了更深入的了解。课程设计收获很多，我体会到做什么事情都应当认真认真，遇到问题的时候应当准时找资料或者找教师把问题弄清楚，这对我以后的人生阅历也是一个无比的财宝！13