基于AT89S52单片机温度采集毕业设计论文.docx

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基于AT89S52单片机温度采集毕业设计论文

摘要：

本设计为基于单片机805l设计的实时温度采集仪。

采用一个以单片机为核心的重小系统。

访问系统有：

单片机．显示器，键盘、串口通讯、模拟开关、A／D转换器等以及整个系统中所要需要的电源组成的一个系统，对于超过此限的温度数据将产生报警信号。

关键词：

单片机温度采集A／D转换器

引言：

近年来，随着大规模集成电路的发展，单片机继续朝快速，高性能方向发展，从位、8位单片机发展到16位，32位单片机。

单片机主要用于控制，它的应用领域遍及各行各业，大到航天飞机，小至日常生活中的冰箱、彩电，单片机都可以大显其能。

单片机在家用电器业中应用得十分广泛：

例如全自动冼衣机、智能玩具；除了上述传统领域外，汽车、电子工业在国外也是单片机应用十分广泛的一个领域。

它成本低、集成度高j功耗低、控制功能多、能灵活的组装成各种智能控制装置，由它构成的智能仪表解决了长期以来测量仪器中的误差的修正、线性处理等问题。

本文设计的就是利用805l单片机进行管理和控制的，具有能采集并显示温度，对于超出范围的温度发出蜂鸣声警报的温度采集系统。

1系统设计

采用Intel公司生产的805l单片机作为主控制器进行对采集到的信号处理再输送给八段数码显示。

Intel公司生产的8051是一个低功耗，字长为8位的单片微型计算机，由中央处理器、片内128BRAM、片内4KBROM、两个16位的定时计数器、四个8位的I／O口（P0、Pl、P2、P3）、一个全双工的串行口、五个中断源以及时钟等组成。

它具有体积小，重量轻，抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好。

本设计是以单片机为核心的最小温度采集系统。

它主要是采用热敏传感器采集温度并进行信号处理。

再经过A／D转换电路转换成数字信号后，送给单片机进行信号处理与计算。

计算的结果从显示台上显示出来。

。

本设计中模块的功能如下：

（1）温度采集电路：

将被测温度量经过温度传感器转换为供给A／D转换的电量。

（2）A／D转换电路：

是将电量转换成可供单片机识别接收的二进制数值。

（3）单片机：

对接收到的二进制数值按照设计目的进行相应的处理。

（4）显示器：

是将采集到的温度并经过单片机的处理完毕后的结果显示出来，让人们能看到此时此处的温度值。

1.1硬件电路设计

硬件线路如下图所示

由图可知，ADC0809输出部分直接与89C51的P1口相连；ADC0809的CLOCK端与89C51的ALE相连；P2.O与ADC0809的START和ALE脚相连；ADC0809的OE端与P2.1相连，通过对P2.O和P2.1的置位，启动A/D和读取A/D转换结果；P2.2与ADC0809的转换结束信号EOC相连，可以采用查询测得；P2.5～P2.7分别与ADC0809的通道地址线A、B、C相连，通过对P2.5～P2.7分别置位修改来选择不同的输入通道；通过串行输出，其中CD4094

（1）作为LED显示的段码，CD4094

（2）分别控制4只LED的位选。

本设计中只用了3路模拟量输入（IN0～IN2），模拟检测参数为温度。

温度的检测应当是由温度传感器转换成电信号，再经过放大到合适的幅度送A／D转换器转换成数字量。

为了设计方便，采用电位器改变电压来模拟输入量。

2模块设计及软件应用

2．1电源模块

本系统对供电要求不高，只要有l2V／40mA和5V／30mA就足够了。

所以我只采用一块12V／50InA和5V／28mA。

所以本系统是采用7812与7805两稳压管构成。

2．2温度采集模块

在温度采集模块里面本文采用的是热电偶。

热电偶是一种感温元件，它能将温度信号转换成热电势信号，通过电气测量仪表的配合，就能测量出被测的温度。

热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。

其优点是：

（1）测量精度高。

因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。

（2）测量范围广。

常用的热电偶从一15～lOO℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到一269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃。

（3）构造简单，使用方便。

热电偶通常是由两种不同的金属丝组成．而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。

常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。

所调测量。

而本设计所谈到的温度采集系统主要是应用在普通场合的测量，故采用标准热电偶。

热电偶的输出是一个随温度变化的电压信号，它必须加上补偿电路才能正常工作，并且用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系，允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。

非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的它的输出也要转换为O～10V的电压范围传送A／D转换电路。

当温度传感器感应到温度范围在一l5～loo℃，通过放大器进行放大，可变电阻阻值变大，把温度转变为电压，通过RDO一，RDO+，RDP—OUT输出。

没有感应到时，放大器没有工作，无信号输出，RDO一，RDO+，RDP一0uT输出的电平可以判断出温度传感器是否检到温度。

温度采集模块电路（如图）

2．3显示模块

由于各位的段选线并联，段选码的输出都是相同的。

因此，同一时刻如果各位位选线都处于选通状态，4位LED将显示相同的字符。

若要各位LED能够显示出与本位相应的字符，就必顺采用扫描显示方式，即在某一时刻，只让某一位的位选线处于选通状态，而其他各位的位选线处于截止状态，同时，段选线上输出对应显示位的字符字形码。

4位LED轮流选通，由于人限的视觉暂留现象，只要每位显示间隔足够短，就可得到多位同时亮的效果。

系统无需扩展程序存储器。

可根据系统程序大小选择片内带不同容量闪存的单片机，这里我采用ADC0809，该单片机每个I／O口的拉电流只有l～2mA，但在灌电流驱动状态下能达到20mA左右，如果采用共阴极管需要加驱动电路，而采用共阳极管则不需要驱动电路，可使电路得到简化。

2．4A／D转换模块

2．4．1805l单片机的引脚描述

Intel公司生产的8051单片机为字长8位的单片微型计算机，由中央处理器、片内RAM、片内ROM、两个16位的定时计数器、四个8位的r／O口（P0、PI、P2、P3）、一个全双工的串行口、五个中断源以及时钟等组成。

芯片结构图如图6所示。

下面按其引脚功能分为四部分叙述这40条引脚的功能。

（1）主电源引脚VcC和VssVcc——（40脚）接+5V电压}VSS一一（20脚）接地。

（2）外接晶体引脚XTALl和XTAL2XTALl（19脚）接外部晶体的一个引脚。

XTAL2（18脚）接外晶体的另一端。

（3）控制或与其它电源复用引脚RsT／VPD、ALE／PROG、PSEN和EA／VPP

（a）RsT／VPD（9脚）当振荡器运行时，在此脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。

（b）ALE／PROG（30脚）：

当访问外部存贮器时，ALE（允许地址锁存）的输出用于锁存地址的低位字节。

即使不访问外部存储器，ALE端仍以不变的频率周期性地出现正脉冲信号，此频率为振荡器频率的l／6。

因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。

对于EPROM单片机（如8751），在EPROM编程期间，此引脚用于输入编程脉冲（PR0G）。

（c）PSEN（29脚）：

此脚的输出是外部程序存储器的读选通信号。

（d）EA／VPP（引脚）：

当EA端保持高电平时，访问内部程序存储器，但在PC（程序计数器）值超过0FFFH（对851／875l／80C51）或1FFFH（对8052）时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。

当EA保持低电平时，则只访问外部程序存储器，不管是否有内部程序存储器。

对于常用的8051来说，无内部程序存储器，所以EA脚必须常接地。

（4）输入／输出（I／O）引脚PO、Pl、P2、P3（共32根）

（a）PO口（39脚至32脚）：

是双向8位三态I／O口，在外接存储器时，与地址总线的低8位及数据总线复用，能以吸收电流的方

式驱动8个LS型的TTL负载。

（b）P1口（1脚至8脚）：

是准双向8位I／O口。

（c）P2口（21脚至28脚）：

是准双向8位I／O口。

（d）P3口（10脚至17脚）：

是准双向8位I／O口，在MCS5l中，和单片机直接接口。

ADC0809的内部逻辑结构

由图7可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A／D转换器和一个三态输出锁存器组成这8个引脚还用于专门功能，是复用双功能口。

4.274LS164引脚图及引脚功能（如图）

74LS164引脚图

CLOCK：

时钟输入端

CLEAR：

同步清除输入端（低电平有效）

A，B：

串行数据输入端

QA－QH：

输出端

当清除端（CLEAR）为低电平时，输出端（QA－QH）均为低电平。

串行数据输入端（A，B）可控制数据。

当A、B任意一个为低电平，则禁止新数据输入，在时钟端（CLOCK）脉冲上升沿作用下Q0为低电平。

当A、B有一个为高电平，则另一个就允许输入数据，并在CLOCK上升沿作用下决定Q0的状态。

2．4．2ADC0809转换的原理及应用

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。

它是逐次逼近武A／D转换器，可以。

多路开关

可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A／D转换器进行转换。

三态输出锁器用于锁存A／D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数

据。

（2）引脚结构（见图8）

图8ADC0809引脚图

IN0一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IN0一IN7上的一路模拟量输入。

数字量输出及控制线：

ll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}0E=0，输出数据线呈高阻状态。

D7一DO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。

（3）ADC0809应用说明

（a）ADC0809内部带有输出锁存器。

可以与AT89s51单片机直接相连。

（b）初始化时，使ST和OE信号全为低电平。

（c）送要转换的哪一通道的地址到A，B，C端口上。

（d）在ST端给出一个至少有10011s宽的正脉冲信号。

（e）是否转换完毕，我们根据E0c信号来判断。

（f）当EOC变为高电平时，这时给0E为高电平，转换的数据就输出给单片机了。

A／D转换器的转换速率就是能够重复进行数据转换的速度，即每秒转换的次数。

而完成一次A／D转换所需的时间，则是转换速率的倒数。

启动ADC0809的工作过程：

先送通道号地址到ADDA～ADDC，由ALE信号锁存通道号地址后，让START有效启动A／D转换，即执行一条MOVX@DPTR，A指令产生WR信号，使ALE．START有效，锁存通道号并启动A／D转换。

A／D转换完后，EOC端发出一正脉冲，接着执行MOVXA，@DPTR产生RD信号，使0E端有效。

，打开锁存器三态门，8位数据就读入到cPu中。

a8051单片机与ADC0809的接口连接如图9所示

b热敏电阻与ADC0809连接方式（如下图）

热敏电阻与ADC0809连接图

程序流程图

主程序流程图如图所示，T0中断服务程序流程图如图所示，温度采样及模数转换子程序流程图如图所示，温度计算子程序流程图如图所示。

主程序参考框图

定时中断T0服务程序参考框图

定时中断T1服务程序参考框图

温度巡回检测子程序参考框图

显示子程序参考框图

软件程序：

定时器TO中断服务程序

定时器T1中断服务程序

显示子程序

温度巡检子程序

4结语：

本课题是设计了一个以单片机为核心的最小温度采集系统。

它主要是采用热敏传感器采集温度并进行信号处理。

经过A／D转换电路转换成数字信号后，送给单片机进行信号处理与计算。

计算的结果从八段数码管上显示出来。

致谢信

大学生活一晃而过，回收走过的岁月，心中倍感激动，当我写完这篇毕业论文的时候，有一种如释重负的感觉，感慨良多。

首先诚挚的感谢我的论文指导老师东方老师，她在忙碌的教学工作中挤出时间来审查、修改我的论文，尤其是对一个在校外工作实习学生最大的关怀，在这里我想对她说一声谢谢，还有教过我的所有老师，你们的严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；你们循序善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪.

感谢三年中陪伴在我身边的同学、朋友，感谢他们为我提出的有

益的建议和意见，有了他们的支持、鼓励和帮助，我才能充实的度过了三年的学习生活.

最后要感谢的就是养育我的父母，他们给了我无私的爱，我深知他们为我求学和生活所付出的巨大的牺牲和努力，至今我一直无以为报，在这里仅表达我对他们的深深地思念和感恩。

在这里我想对他们说一声，爸妈儿子不会令你们失望的.

最后，衷心的感谢在百忙之中抽出时间审阅论文的各位老师，谢谢！

8参考文献

1、《单片机应用技术选编》 何立民.北京航空航天大学出版社

2、《51系列单片机高级实例开发指南》 李军.北京航空航天大学出版社

3、《单片机原理及接口技术》 李朝青.北京航空航天大学出版社

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