[单片机课设]4路温度采集与显示系统设计徐)

工业大学《单片机与接口技术》课程设计（论文）题目：4路温度采集与显示系统设计院（系）：专业班级：学号：学生姓名：指导教师：教师职称：起止时间：课程设计（论文）任务及评语院（系）：信息科学与工程学院教研室：自动化学号学生姓名专业班级课程设计（论文）题目4路温度采集与显示系统设计课程设计（论文）任务该系统应具备如下功能要求采用8751单片机作控制器，选用ADC0809、显示电路及外扩的RAM、EPROM一起构成4路温度采集与显示系统。1、采用8051单片机。2、采用3位LED数码管，显示整数值。3、外扩2KBRAM和4KBEPROM4、检测范围是0℃┈+100℃。5、开机或复位后，在LED最右端显示“H”，以提示系统正常；6、正常运行时，不断采集温度并送显示。自选合适的单片机芯片组成单片机应用系统，该系统应满足如下设计要求：1、单片机最小系统设计；2、单片机与A/D转换接口电路设计；3、温度检测及变换电路设计；4、要求认真独立完成所规定的全部内容；所设计的内容要求正确、合理；5、按学校规定的书写格式，撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在4000字以上；指导教师评语及成绩成绩：指导教师签字：年月日目录第1章方案论证.....................................................................错误!未定义书签。1引言.............................................................................错误!未定义书签。2结构框图.....................................................................错误!未定义书签。第2章硬件设计.....................................................................错误!未定义书签。2.1四路温度采集与显示系统原理................................错误!未定义书签。2.2单片机最小系统设计................................................错误!未定义书签。2.3扩展系统设计...........................................................................................6第3章软件设计.....................................................................................................93.1程序框图....................................................................................................93.2程序设计..................................................................................................10第4章课程设计总结...........................................................................................14参考文献.................................................................................................................151设计任务要求利用LM35D实现了局部温度范围的监测。即利用电压型温度传感器LM35D采集室温并产生10mv/℃的电压信号；采用A/D转换器将放大后的模拟信号转化为数字信号；实时显示转换后的室温；通过单片机实现高温，低温报警。经实验调试，用该方法对0-100℃范围温度测温时，测量误差为+0.4℃。LM35D是精度集成的电路温度传感器，线性好（10Mv/℃），宽量程（0℃-100℃），它的输出电压与摄氏温度线性成比例，无需外部校准或微调来提供±0.4的常用的室温精度，编程时易于实现。LM35D采集到的微弱电压信号经过放大器OP07放大十倍后送入A/D转换器（ADC0809）的输入端，ADC0809将模拟信号转化为数字信号后传给8051，选用4个共阴极8段数码显示管用于静态显示当前测量温度。用单片机RXD和TXD外接74LS164移位寄存器驱动数码管，使LED八段数码管动态显示室温。2方案比较方案一采用8031作为控制核心,以使用最为普遍的器件ADC0809作模数转换,控制上使用对电阻丝加电使其升温和开动风扇使其降温。此方案简易可行,器件的价格便宜,但8031内部没有程序存储器,需要扩展,增加了电路的复杂性,且ADC0809是8位的模数转换,不能满足本题目的精度要求。方案二采用比较流行的AT80C51作为电路的控制核心,AT80C51不但与8051，8052指令，管脚完全兼容，而且其片内的程序存储器采用FLASH工艺，用户可以用电的方式瞬间擦除、改写。AT80C51单片机还支持在线编程，用户通过简单的电路连接就可以将电脑里的程序下载到单片机中，减少调试程序时不断拆卸和插入给芯片带来的损坏。此外AT80C51单片机有8KB的程序存储器和256B的数据存储器，不需外部扩展存储芯片，可以降低硬件电路的复杂度。此方案电路简单并且可以满足题目中的各项要求的精度。综上所述，我们选择方案二。3．单元电路设计四路温度采集与显示主要由温度采集与A/D转换、8051单片机、外扩2KBRAM、外扩4KBEPROM和3位数字显示系统五部分组成。构成整个系统的五部分功能如下：1温度采集电路。（1）电压型温度传感器LM35DLM35D输出电压正比摄氏温度成正比，其灵敏度为10mV/℃；温度范围0℃-100℃；电压为4-30V，可直接用温控电路的电源，但要加一个隔离二极管及平滑电容C；精度为±1℃；最大线性误差为±0.5℃；静态电流为80uA；输出电压接数字万用表2V直流电压档，可读出分辨率为0.1℃的温度读数。如表上读数为28mV，即温度为28.7℃。该传感器的最大特点是使用时无需外围元件，也无需调试和校正（标定），把测温传感器与放大电路做在一个硅片上，形成一个集成温度传感器。（2）放大电路图1为系统的放大电路部分。LM35D灵敏度为10mV/℃，如果室温为26℃，那么经LM35D采集室温后得到的电压信号为0.26mV，将此信号在整个硬件系统和软件系统中放大100倍，之后将其送入驱动电路，即可在LED数码管上显示室温。LM35D的输出端经过15k的电阻和10uF的电容可使采集到的与温度成比例（10mV/℃）的电压信号更稳定；在放大电路中，取R6为1K是因为好计算放大倍数，R5用20K的滑动变阻器使这个0.26mV的微弱电压信号在0—20的放大倍数范围内可调试，在此，将其放大5倍，因此需要将R5调至10K，这样经放大器OP07放大后的6脚输出就为放大十倍的电压信号2.6V。放大电路如图2-1所示：2A/D转换电路由ADC0809来完成。ADC0809的引脚功能如下：ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。ADC0809的引脚结构图如图2-2所示：IN0－IN7：8条模拟量输入通道ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0－5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。地址输入和控制线：4条ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A，B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。A，B和C为地址输入线，用于选通IN0－IN7上的一路模拟量输入。通选择表如下表所示。表2-1通道选择表图2-2ADC0809的引脚结构图123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:10-Jul-2007SheetofFile:D:\新建文件夹\新建文件夹(2)\BACKUP~11.DDBDrawnBy:EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD108051D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE1174LS373A08A17A26A35A44A53A62A71A823A922A1019A1121CE18OE/VPP20D09D110D211D313D414D515D616D7172732A08A17A26A35A44A53A62A71A823A922A1019E18G20W21D09D110D211D313D414D515D616D7176116IN-026msb2-1212-220IN-1272-3192-418IN-2282-582-615IN-312-714lsb2-817IN-42EOC7IN-53ADD-A25IN-64ADD-B24ADD-C23IN-75ALE22ref(-)16ENABLE9START6ref(+)12CLOCK10ADC0809abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpA1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR974LS164A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR974LS164A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR974LS164+5VVCC6MC133pfC233pfR1200R21KK1+C322uf+5VQQCKD11OP07OP07OP07OP0715K15K15K15K1K1K1K1K10uf10uf10uf10uf20K20K20K20K+12V+12V+12V+12V-12V-12V-12V-12VLM35DLM35DLM35DLM35D+5V+5V+5V+5VIN0IN1IN2IN3IN0IN1IN2IN3图2-1放大电路CBA选择的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7数字量输出及控制线：11条ST为转换启动信号。当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。EOC为转换结束信号。当EOC为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE＝1，输出转换得到的数据；OE＝0，输出数据线呈高阻状态。D7－D0为数字量输出线。CLK为时钟输入信号线。因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ，VREF（＋），VREF（－）为参考电压输入。ADC0809与8051的接线图如图2-3所示：123456ABCD654321DCBATitleNumberRevis