我毕业设计温度计LED显示仪18B20[1]

1、 题目 专 业：应用电子技术 班级： 姓名： 学号：0601032018 同组同学： 2008.12 目录 一引言1） 二智能温度计地基本组成方框 1） 三系统硬件组成 2） （一）温度传感器AD590及其应用2） （二）放大器3） （三）A/D 转换器 MC1443 3）- （四）LED 显示器4） （五）系统核心单片机部分闪电存储器型器件 AT89C515） 10) （六）其它10） 四智能温度计地流程图 五系统主程序12) 六总结和体会 22) 七参考文献 23) 个人资料整理_仅限学习使用_ 智能温度计设计 江海职业技术学院电子062刘强 摘要本论文叙述了应用单片机 AT89C51构成

2、地智能温度计主要地功能、硬件 地组成和软件地设计.该系统地功能是通过温度传感器对温度进行采集，然后通过 A/D转换器MC14433进行模数转换，传给单片机进行处理，从而实现温度地实时显示. 整个系统结构紧凑、简单可靠、操作灵活、功能强、性能价格比高，较好地满足 了现代农业生产和科研地需要.b5E2RGbCAP 关键词单片机 温度传感器A/D转换器 实时显示 一、引言 单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多应用场合地需要，加之单 片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点，因此, 在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、高级计算器、家

3、用电器等领域 地应用日益广泛，并且正在逐步取代现有地多片微机应用系统单片机地潜力越来越被人们 所重视特别是当前用 CMO工艺制成地各种单片机，由于功耗低，使用地温度范围大，抗干扰 能力强、能满足一些特殊要求地应用场合，更加扩大了单片机地应用范围，也进一步促使单 片机性能地发展而现在单片机在农业上也有了很多地应用.p1EanqFDPw 温度是日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域最常遇到地一个物理量 测量温度地基本方法是使用温度计直接读取温度最常见到地测量温度地工具是各种各样地 温度计，例如，水银玻璃温度计，酒精温度计，热电偶或热电阻温度计等它们常常以刻度地形 式表示温度地高低，人们必

4、须通过读取刻度值地多少来测量温度利用单片机和温度传感器 构成地电子式智能温度计就可以直接测量温度，得到温度地数字值，既简单方便，又直观准 确 DXDiTa9E3d 二、智能温度计地基本组成方框 图1 1是智能温度计地基本组成方框主要由温度传感器，放大器，A/D转换器，单片机控 制丄ED显示器，电源等组成温度传感器是把温度转换成电压或电流）地器件，温度传感器 输出电压地大小随温度地高低变化而变化，电压值地变化范围从几个微伏到几个毫伏不同地 温度传感器，输出电压地范围也差别很大放大器地主要功能是把微弱地温度电压信号放大到 0 2）伏或0 5）伏地范围内，以便进行 A/D转换A/D转换器把放大后地模

5、拟温度电压 信号转换成对应地数字温度电压信号单片机8051是智能温度计地控制核心，一方面控制 A/D转换器实现模拟信号到数字信号地转换，另一方面将采集到地数字温度电压值，经过计算 处理，得到相应地温度值，送到LED显示器以数字形式显示测量地温度丄ED显示器用于显示 测量温度地结果 RTCrpUDGiT 图1 1智能温度计方框图 、系统硬件组成 L1 p(i T /ixtO jethll T 0123 o J 2 PL当量程为 200mV时,C1 = 0.1 卩 F, R1 = 27k Q EmxvxOtOco C01,C02 外接失调电容C0端.C0典型值为0.1卩F DU 数据显示控制端.当

6、DU和EOC引脚 14）连接时，每次A/D转换都输出 CLKI,CLKO时钟振荡器外接电阻RC端，RC地典型值为470k Q ,时钟频率随 RC增加而 下降 VEE模拟负输入端.典型值为-5V VSS数字地,除CLKO端外所有输出端地低电平基准 .当VSS与VAGI目连 即数字地和模 拟地相连）时，输出电压幅度为 VAS VDD0W +5V；当 VSS与VEE-5V相连，输出电压 幅度为 VEi VDD-5V +10V）.实际应用时一般是 VSS与VAG相连SixE2yXPq5 EOC转换结束控制端 VR时 被测电压输入绝对值大于参 考电压），OR端输出低电平 DS1DS4多路选通脉冲输出端，

7、对应DS1千位，对应DS4个位每个选通脉冲宽度为 18个时钟脉冲，两个相邻脉冲之间间隔为2个时钟周期kavU42VRUs Q（Q3 BCD码数据输出线其中为Q0最低位，Q3为最高位当DS2、DS3和DS4选通 期间，Q0Q3除了表示千位地 0或1外，还表示了转换值地正负极性和欠量程还是过量程 y6v3ALoS89 VDD正电源端典型值为+5V MC14433地外部连接电路 尽管MC14433外部连接元件很少，为使其工作于最佳状态，也必须注意外部电路地连接 和外接元件地选择，其实际连接电路如图11 18 所示为了提高电源抗干扰地能力，正、负 电源分别通过去耦电容 0.047卩F、0.02卩F与V

8、SS（VAG相连 M2ub6vSTnP MC14433和单片机8051采用查询方式连接.MC14433地多路选通脉冲输出端和 BCD码数 据输出端Q0-Q7和单片机地P0 口连接EOC端和8051地/INT0连接，单片机8051通过不断 查询/INT0端地状态，了解MC14433地每次A/D转换是否结束，在A/D转换结束后，经P0 口 读取A/D转换地结果，存入CPU内部地输入数据缓冲区.MC1403是高精度地基准源2.5V）， 它地输出经10K可调电位器，调整到2.0V提供MC14433地基准电压 OYujCfmUCw 四）、LED显示器 LED显示器由4位共阴极LED显示器组成，采用动态分

9、时扫描方式采用4位共阴极LED 示器使为了保证温度超过 100C时，测量结果仍能保持在小数点后一位显示 ，例如：1104 C， 提高测量显示精度 eUts8ZQVRd 共阴极LED显示器地阳极和单片机CPU地 P1 口连接，显示段码由CPU通过P1 口传送 到LED显示器地阳极位扫描码由单片机8051地P2 口低四位输出，经同相驱动器传送到 LED显示器地阴极，选通LED显示器地数位，P2.3，P2.2，P2.1，P2.0 输出电平为0111 时， 选通左边地第一位数字 ,P23,P22,P21,P20输出电平为1011时，选通左边地第二位 数字,P23,P22,P21,P20 输出电平为11

10、01 时，选通左边地第三位数 字,P23,P22,P21,P20 输出电平为1110时，选通左边地第四位数字 sQsAEJkW5T 五）、系统核心单片机部分-闪电存储器型器件 AT89C51 单片机AT89C51有内部RAM，可以作为各种数据区使用，内部闪电存储器存放智能温度 计地控制程序它地主要功能是控制MC14433,实现温度地数字值采集，完成温度地数字采集 值到对应数字温度地转换计算，并把计算地数字温度转换相应地显示段码，控制LED显示器 以动态扫描方式进行温度显示.GMslasNXkA AT89系列单片机是 ATMEL公司生产地.这是当前最新地一种电擦写8位单片机,与MCS- 51系列

11、完全兼容，有超强地加密功能，可完全替代87C51/52和8751/52.它物美价廉，深受用 户欢迎.TIrRGchYzg 与87C51相比,AT89系列地优越性在于，其片内闪电存储器地编程与擦除完全用电实 现；数据不易挥发，可保存10年；编程/擦除速度快，全4K字节编程只需时 3s,擦除时间约 用10ms； AT89系列了实现在线编程；也可借助电话线进行远距离编程.7EqZcWLZNX AT89C51是一种低功耗、高性能内含4K字节闪电存储器Flash Memory ）地8位CMOS 微控制器.这种器件系以ATMEL高密度不挥发存储技术制造，与工业标准MCS-51指令系统和 引脚完全兼容.片内

12、闪电存储器地程序代码或数据可在线写入，亦可通过常规地编程器编程. 例如,MP-100这样一种经济型地编程器，它支持通用 EPROM等各种存储器、PAL、GAL以及 INTEL、ATMEL和 PHILIPS等各公司地全系列 51单片机地编程.ME5103和ME5105仿真器支 持AT89系列所有器件地调试、仿真和编程.lzq7IGf02E AT89C51具有下列主要性能： .4KB可改编程序Flash存储器 可经受1,000次地写入/擦除周期） .全静态工作：0Hz24MHz .三级程序存储器保密 .128 X 8字节内部RAM .32条可编程I/O线 .2个16位定时器/计数器 .6个中断源

13、.可编程串行通道 .片内时钟振荡器 另外,AT89C51是用静态逻辑来设计地，其工作频率可下降到0 Hz,并提供两种可用软件 来选择地省电方式空闲方式ldle Mode ）和掉电方式 Power Down Mode ）.在空闲 方式中,CPU停止工作，而RAM定时器/计数器、串行口和中断系统都继续工作.在掉电方式 中,片内振荡器停止工作，由于时钟被“冻结”，使一切功能都暂停，只保存片内RAM中地内 容,直到下一次硬件复位为止 .zvpgeqJ1hk .Vcc 电源端 （b.GND 接地端 .XTAL1 接外部晶体地一个引脚.在单片机内部，它是构成片内振荡器地反相放大 器地输入端.当采用外部振荡

14、器时，该引脚接收振荡器地信号,既把此信号直接接到内部时钟 发生器地输入端.NrpoJac3v1 （b.XTAL2接外部晶体地另一个引脚.在单片机内部，它是上述振荡器地反相放大器地 输出端采用外部振荡器时，此引脚应悬浮不连接 1nowfTG4KI （3.控制或与其它电源复用引脚RST ALE/PROG /PSEN和/EA/Vpp （a.RES 复位输入端当振荡器运行时，在该引脚上出现两个机器周期地高电平将使 单片机复位 （b.ALE/PROG 当访问外部存储器时，ALE地址锁存允许）地输出用于锁存地址地低 位字节即使不访问外部存储器,ALE端仍以不变地频率 此频率为振荡器频率地1/6 ）周期 性

15、地出现正脉冲信号因此，它可用作对外输出地时钟，或用于定时目地然而要注意地是： 每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲在对Flash存储器编程期间，该引脚还用 于输入编程脉冲V/PROG fjnFLDa5Zo 如果需要地话，通过对专用寄存器. /PSEN程序存储允许/PSEN）输出是外部程序存储器地读选通信号当 AT89C51/LV51由外部程序存储器取指令 或常数）时，每个机器周期两次/PSEN有效 ./EA/Vpp外部访问允许端要使CPU只访问外部程序存储器 地址为0000H FFFFH，则/EA端必须保持低电平 接到GND端）.然而要注意地是，如果保密位LB1被编程， 复位时在内部

16、会锁存/EA端地状态.V7l4jRB8Hs 当/EA端保持高电平 接Vcc端）时，CPU则执行内部程序存储器中地程序 在Flash存储器编程期间，该引脚也用于施加12V地编程允许电源 VppP果选用12V 编程） PO端口 P00P07 ） P0是一个8位漏极开路型双向I/O端口 作为输出口用 时，每位能以吸收电流地方式驱动8个TTL输入，对端口写1时，又可作高阻抗输入端 用 mZkklkzaaP 在访问外部程序和数据存储器时，它是分时多路转换地地址 P1端口 P10P17 ） P1是一个带有内部上拉电阻地8位双向I/O端口 P1地 输出缓冲器可驱动 P2端口 P20P27 ） P2是一个带有

17、内部上拉电阻地8位双向I/O 端口 P2地 输出缓冲器可驱动 LI rst GHD 咋口 si ATagCsi 3 24 MMl 图1 5 Flash编程 图1 6程序地校验 Figure 4. Verifying the Flash SEE FLASH PRO&RAVVIF+G- 旳口E$ TABLE ADDR - OOOOFFFH P1 J nd D ” ra.3 rU P2 & PS.7 ALE Pfl P3T X1AL2 EA run AST GI4D AT09C51 PGM &MA - USE KX PVLXUPSI IN Flash Programming and Verifica

18、tion Waveforms- Hlgh-voHage Mode (Vpp= 12V) P1.0 Pl .7 P2.0 P2 3 PORT 0 ALEPHOG Vpp P27 (ENABLE) P34 (ADY；BSY) DAW IN BJSY IEA 卩 Y PROGRAM VI LL)北空 VER|FlCATlflN ADDRESS J SvQT XLOOlC 1 LOGIC C 图1 7 Flash编程和校验地波形 高电平编程方式） 8）准备就绪/忙信号 字节编程地过程也可通过 RDY/BSY输出信号来监视.在编程期间，当ALE变为高电平 后,P3.4RDY/BSY ）端地电平被拉低，表

19、示忙 正在编程）状态.编程完毕后，P3.4地电平变 高表示就绪状态 .BkeGulnkxl 9）程序地校验 如果加密位LB1和LB2没有被编程，那么就可以对 AT89C51内部已编好地程序进行校验 这时采用图6所示地引脚接法.程序存储器地地址仍由P1端口和P2端口地P2.0P2.3输 入，数据由P0端口输入 P2.6、P2.7和P3.6、P3.7地电平见表 1-4./PSEN 保持低电平，而 ALE、/EA和RST保持高电平.校验时,在P0端口上要求外接约10KQ左右地上拉电 阻.PgdOOsRIMo 程序加密位不能直接校验加密位地校验可通过观察它们地功能是否被允许来进行 Flash存储器编程

20、和程序校验时地时序图见图17咼电平编程）和图1 8低电压编 程）. Flash Programming and Verification Waveforms Low-vottage Mode (Vpp = 5V) P1.0 * P1.7 P2.0 * P23 POHT 0 ALE.PHCG tA.VPF 限了 ENABLE. P3J_ (HUr/BSY- PAOGAANMING :DO OUT ” * HD7 Vt 图1 8 Flash编程和校验地波形 低电压编程方式） 六）、其它 为增强系统在工作现场地抗干扰能力，在硬件设计方面采取了一系列措施，例如，信号地 输入/输出采用电平转换、光电隔离；正确配置接地系统，处理好共地信号；强电信号和弱 电信号分开走线，传输线尽可能使用双绞线和屏蔽电缆；设置WDT时钟监视电路，自动监 视CPU运行状态，出现故障自动处理，同时具有硬件自诊断功能，避免“死机”现象发生等 等.3cdXwckm15 四.智能温度计地流程图 在软件设计上，采用了良好地人机交互环境，可通过选择功能热键执行特定地程序，如任 意设定检测参数值，选择显示方式和控制模式等，还可设置优先权直接进行人为干预以便达 到灵活控制地目地，如果某一检测通道被键设置成关闭，那么不管此通道外部情况如何，系统 均不作任何反应 h8c52WOngM 为了提高系统