单片机温度数据采集系统实验报告

1、基于单片机的温度数据采集系统实验报告班级：电技 10 1班姓 名：田波平学 号： 1012020188 指导老师：仲老师 题目：基于单片机的温度数据采集系统 一设计要求1被测量温度范围：0120C，温度分辨率为0.5 C。2被测温度点： 2 个，每 5 秒测量一次。3显示器要求：通道号 2 位，温度 4 位<精度到小数点后一位）。 显示方式为定点显示和轮流显示。4键盘要求： <1）定点显示设定； <2）轮流显示设定； <3）其他功能键。 二设计内容1单片机及电源模块设计 单片机可选用AT89S51及其兼容系列，电源模块可以选用7805等稳压组件，本机输入电压范围 9-1

2、2v 。2存储器设计 扩展串行 I2C 存储器 AT24C02。 要求：AT24C02 的 SCK 接 P3.2 AT24C02 的 SDA 接 P3.42传感器及信号转换电路温度传感器可以选用PTC热敏电阻，信号转换电路将 PTC输出阻值转换为 0-5V。3A/D 转换器设计A/D 选用 ADC0832要求：ADC0832 的 CS端接 P3.5ADC0832勺 DI 端接 P3.6ADC0832勺 DO端接 P3.7 ADC0832勺 CLK端接 P2.14显示器设计。6位共阳极LED显示器，段选<a-h）由P0 口控制，位选由 控制。数码管由2N5401驱动。5键盘电路设计。6 个

3、按键， P2.2-P2.7 接 6 个按键， P3.4 接公共端，采用动态扫描方式检 测键盘。6系统软件设计。系统初始化模块，键盘扫描模块，数据采集模块，标度变换模块、显示模三设计报告要求设计报告应按以下格式书写：<1）封面；<2）设计任务书；<3）目录；<4）正文；<5）参考文献。 其中正文应包含以下内容： <1）系统总体功能及技术指标描述；<2）各模块电路原理描述；<3）系统各部分电路图及总体电路图 <用PROTE绘制）；<4）软件流程图及软件清单； <5）设计总结及体会。四、参考资料1、李全利，单片机原理及接口技术，高等教

4、育出版社， 20042、于永， 51 单片机常用模块与综合系统设计实例精讲，电子工业出版社， 2007目录 一项目研究意义 二项目研究内容1. 单片机及电源模块设计2. 存储器设计3. A/D 转换器设计4. 显示器设计5. 键盘电路设计6. 系统软件设计 三项目心得 四参考文献 一项目的研究意义21 世纪的今天，科学技术的发展日新月异，科学技术的进步同时也带动了 测量技术的发展，现代控制设备不同于以前，它们在性能和结构发生了翻天覆 地的变化。我们已经进入了高速发展的信息时代，测量技术是当今社会的主 流，广泛地深入到应用项目的各个领域。温度是工业、农业生产中常见的和最基本的参数之一，在生产过程

5、中常需 对温度进行检测和监控，采用微型机进行温度检测、数字显示、信息存储及实 时控制，对于提高生产效率和产品质量、节约能源等都有重要的作用。伴随工 业科技、农业科技的发展，温度测量需求越来越多，也越来越重要。但是在一 些特定环境温度监测环境范围大 , 测点距离远 , 布线很不方便。这时就要采用无 线方式对温度数据进行采集。本设计是以Atmel公司的AT89C52单片机作为控制核心，通过 ADC0832莫数转 换对所测的温度进行数字量变化，且通过数码管进行相应的温度显示。因为采用微型机进行温度检测、数字显示、信息存储及实时控制，对于提 高生产效率和产品质量、节约能源等都有重要的作用，并且温度参数

6、对工业生 产的重要性，所以温度测量系统的精确度和智能化一直受到企业的重视。所以 学习并研究温度测量及相关知识可做为一个较为实用的课题的方向，能获得较 实用的知识和方法。因此温度测控技术是一个很实用、也很重要的技术，值得 去研究掌握。 它应用的领域也相当广泛，可以应用到消防电气的非破坏性温度检测，电力、 电讯设备的过热故障预知检测，空调系统的温度检测，各类运输工具之组件的 过热检测，保全与监视系统之应用，医疗与健诊的温度测试，化工、机械等设备温度过热检测。因此前景是相当的可观。二研究内容1. 单片机及电源莫块设计单片机：AT89C52简介如图5.1-1所示为AT89C52芯片的引脚图。兼容标准

7、MCS-51指令系统的 AT89S52单片机是一个低功耗、高性能 CHMO的单片机，片内含4KB在线可编 程 Flash 存储器的单片机。它与通用 80C51 系列单片机的指令系统和引脚兼 容。AT89C52单片机片内的Flash可允许在线重新编程，也可用通用非易失性 存储编程器编程；片内数据存储器内含 128字节的RAM有40个引脚，32个外部双向输入/输出1/0 ）端口。具有两个16位可编程疋时器；中断系统是具有6个中断源、5个中断矢量、2级中断优先级的中断结构；震荡器频率0至V33MHZ因此我们在此选用 12MHZ的晶振是比较合理的；具有片内看门狗定时器；具有断电标志 P0F等等。AT8

8、9S51具有PDIP、TQFP和PLCC三种封装形式8。6P1.0(T2)VCCP11(T2EX)P0.0(AD0)Pl,2PO.lfADl)P1JP0.2(AD2)PL4P0.3(AD3)Pl.5PO.(AD-1)Pl.6PO.5(AD5)Pl.7P0.6(AD6)RSTP07(AD7)P3.0(RXD)EA(TP)P3.1(T?®)ALEfPROG)P3.2ONT0)PSENP3J(INT1)P2.7(A15)P3.4(TO)P2.6(A14)PJ.5(TljP2J(A13)P3.6 陛)P2.4(A12)P3,7(RO)P2.3(A11)XTAL2P2.2(A10)XTAL1P

9、21(A9)GNDP2.0(A8)789图5.1-1 AT89S52 引脚图o 1 2 3TV-6-.8901i 1 1 1 - 1 - 11 - 1 一 1 - 1 - 1>4 -3938373635343332JI30r 29182726252423222140上图就是PDIP封装的引脚排列，下面介绍各引脚的功能。5.2 AT89C52引脚说明P0 口： 8位、开漏级、双向I/O 口。P0 口可作为通用I/O 口，但须外接上 拉电阻；作为输出口，每各引脚可吸收8各TTL的灌电流。作为输入时，首先应将引脚置1。P0也可用做访问外部程序存储器和数据存储器时的低8位地址/数据总线的复用线。

10、在该模式下，P0 口含有内部上拉电阻。在 FLASH编程时， P0 口接收代码字节数据；在编程效验时，P0 口输出代码字节数据（需要外接上拉电阻。P1 口： 8位、双向I/0 口，内部含有上拉电阻。P1 口可作普通I/O 口。输出缓冲器可驱动四个 TTL负载；用作输入时，先将引脚置1,由片内上拉电阻将其抬到高电平。P1 口的引脚可由外部负载拉到低电平，通过上拉电阻提供电 流。在FLASH并行编程和校验时，P1 口可输入低字节地址。在串行编程和效验 时，P1.5/M0-SI，P1.6/MIS0和P1.7/SCK分别是串行数据输入、输出和移位脉 冲引脚。P2 口：具有内部上拉电阻的8位双向I/O

11、口。P2 口用做输出口时，可驱动 4各TTL负载；用做输入口时，先将引脚置 1，由内部上拉电阻将其提高到高电 平。若负载为低电平，贝U通过内部上拉电阻向外部输出电流。CPU访问外部16位地址的存储器时，P2 口提供高8位地址。当CPU用8位地址寻址外部存储 时，P2 口为P2特殊功能寄存器的内容。在 FLASH并行编程和校验时，P2 口可 输入高字节地址和某些控制信号。P3 口：具有内部上拉电阻的8位双向口。P3 口用做输出口时，输出缓冲器 可吸收4各TTL的灌电流；用做输入口时，首先将引脚置1,由内部上拉电阻抬位高电平。若外部的负载是低电平，贝U通过内部上拉电阻向输出电流。在与 FLASH并

12、行编程和校验时，P3 口可输入某些控制信号。P3 口除了通用I/O 口功 能外，还有替代功能，如表5.3-1所示。表5.3-1 P3口的替代功能引脚符号说明P3.0RXD串行口输入P3.1TXD串行口输出P3.2/INT0外部中断0P3.3/INT1外部中断1P3.4T0T0定时器的外部的计数输入P3.5T1T1定时器的外部的计数输入P3.6/WR外部数据存储器的写选通P3.7/RD外部数据存储器的读选通RST复位端。当振荡器工作时，此引脚上出现两个机器周期的高电平将系 统复位。ALE/"：当访问外部存储器时，ALE<fe许地址锁存）是一个用于锁存地址的低8位字节的书粗脉冲。在

13、Flash编程期间，此引脚也可用于输入编程脉 冲二一）。在正常操作情况下，ALE以振荡器频率的1/6的固定速率发出脉 冲，它是用作对外输出的时钟，需要注意的是，每当访问外部数据存储器时， 将跳过一个ALE脉冲。如果希望禁止 ALE操作，可通过将特殊功能寄存器中位 地址为8EH那位置的“ 0”来实现。该位置的“ 1”后。ALE仅在MOV或MOVC 指令期间激活，否则ALE引脚将被略微拉高。若微控制器在外部执行方式，ALE禁止位无效。=7：外部程序存储器读选取通信号。当AT89S51在读取外部程序时，每个机器周期 将PSEN激活两次。在此期间内，每当访问外部数据存储器时，将 跳过两个二7信号。丁/

14、Vpp :访问外部程序存储器允许端。为了能够从外部程序存储器的 0000H 至FFFFH单元中取指令，丸必须接地，然而要注意的是，若对加密位 1进行编 程，则在复位时，匕的状态在内部被锁存。执行内部程序缸应接VCC不当选择12V编程电源时，在 Flash编程期 间，这个引脚可接12V编程电压。XTAL1振荡器反向放大器输入端和内部时钟发生器的输入端。XTAL2振荡器反相放大器输出端9。电源模块：电源电路电源变压器是将交流电网220V的电压变为所需要的电压值。交流电经过二 极管整流之后，方向单一了，但是电流强度大小还是处在不断地变化之中。这 种脉动直流一般是不能直接用来给集成电路供电的，而要通过

15、整流电路将交流 电变成脉动的直流电压。因为此脉动的直流电压还含有较大的纹波，必须通过 滤波电路加以滤除，从而得到平滑的直流电压。滤波的任务，就是把整流器输 出电压中的波动成分尽可能地减小，改造成接近稳恒的直流电。但这样的电压 还随电网电压波动，一般有 ±0%左右的波动，负载和温度的变化而变化，因而 在整流、滤波电路之后，还需要接稳压电路。稳压电路的作用是当电网电压波动，负载和温度变化时，维持输出直流电 压稳定。220V交流电通过9V变压器变为9V的交流电，9V交流电通过四个二极管的全桥整流后变为9V直流电，然后经过电解电容470yF）进行一级滤 波，以去除直流电里面的杂波，防止干扰。

16、9V直流电出来后再经过三端稳压器 LM7805稳压成为稳定的5V电源，其中7805的Vin脚是输入脚，接9V直流 电源正极，GND是接地脚，接9V直流电源负极，Vout为输出脚，它和接地脚 的电压就是+5V 了。5V电源出来再经过电解电容的二级滤波，使 5V电源更加 稳定可靠。同时在5V稳压电源加上一个10K的电阻和一个红色发光二极管， 当上电后，红色发光二极管点亮，表示电源工作正常。此时一个稳定输出5V的电源已经设计好，对于本设计它完全能够满足单片机及集成块所需电源的要 求2。电源原理图如图所示。32. 存储器设计本设计采用的是AT24C02外扩存储器工作电压：1.8V5.5V/输出引脚兼容

17、5V128x8(1K>,256x8(2K>,512x8(4K>,1024x8(8K>,2048x8(16K>400KHz<1.8V,2.5V,2.7V,3.6V)1,000,000 次- 数据保存：100年引脚说明串行时钟信号引脚（SCL:在SCL输入时钟信号的上升沿将数据送入 EEPRO件, 并在时钟的下降沿将数据读出。串行数据输入/输出引脚（SDA: SDA引脚可实现双向串行数据传输。该引脚为 开漏输出，可与其它多个开漏输出器件或开集电极器件线或连接。24C04仅使用A2、A1作为硬件连接的器件地址输入引脚，在一个总线上最多 可寻址四个4K器件。A0引脚

18、内部未连接。器件操作时钟及数据传输：SD引I脚通常被外围器件拉高。SD/引脚的数据应在SCL为低 时变化；当数据在SCL为高时变化，将视为下文所述的一个起始或停止命令。起始命令：当SCL为高，SDAfe高到低的变化被视为起始命令，必须以起始命 令作为任何一次读/写操作命令的开始（参见图5。停止命令：当SCL为高，SDA由低到高的变化被视为停止命令，在一个读操作 后，停止命令会使EEPROM进入等待态低功耗模式（参见图5。应答：所有的地址和数据字节都是以8位为一组串行输入和输出的。每收到一 组8位的数据后，EEPRO都会在第9个时钟周期时返回应答信号。每当主控器 件接收到一组8位的数据后，应当在

19、第9个时钟周期向EEPROM返回一个应答信号。收到该应答信号后，EEPROM会继续输出下一组8位的数据。若此时没有得到主控器件的应答信号，EEPROh会停止读出数据，直到主控器件返回一个停止命令 来结束读周期。等待模式：24C01/02/04/08/16特有一个低功耗的等待模式。可以通过以下方法 进入该模式：（a上电（ 收到停止位并且结束所有的内部操作后。器件复位：在协议中断、下电或系统复位后，器件可通过以下步骤复位：1）连续输入9个时钟；2）在每个时钟周期中确保当 SCL为高时SDA也为高； 3）建立一个起始条件。总线时序图2SCL:串行时钟输入.SDA:串行數据输入/输出程序设计如下：vo

20、id start(>开始信号 sda=1。 delay(>。 sck=1。 delay(>。sda=0b delay(>。void stop(>结束信号 sda=0b delay(>。 sck=1o delay(>。 sda=1。delay(>ovoid resp on s(>/应答uchar i。sck=1。delay(>。 while(sda=1>&&i<250> i+。sck=0o delay(>ovoid in it(>/ 初始化sda=1。 delay(>o sck=1od

21、elay(。void write_byte(uchar date/写字节uchar i,temp。temp=date。for(i=0 o i8。i+ temp=temp1。sck=0。delay(。sda=CY。delay(。sck=1。 delay(。sck=0。delay(。sda=1。delay(。uchar read_byte(/读字节uchar i,k。sck=0。delay(。sda=1。delay(。for(i=0。 i8。 i+ sck=1。delay(。k=(k1|sda。sck=0。delay(。return k。void write_add(uchar address,u

22、char date 写入外存储器中start(。write_byte(0xa0。respons(。write_byte(address。respons(。write_byte(date。respons(。stop(。uchar read_add(uchar address从外存储器中读出数据 _uchar datestart(。write_byte(OxaO。resp ons(write_byte(addressresp ons(start(。write_byte(0xa1。resp ons(。date=read_byte(鼻stop(。return data3. A/D转换器设计ADC083

23、是美国国家半导体公司生产的一种8位分辨率、双通道A/D转换芯 片。因为它体积小，兼容性强，性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎，其 目前已经有很高的普及率。学习并使用 ADC083可是使我们了解A/D转换器的原 理，有助于我们单片机技术水平的提高。ADC0832具有以下特点：位分辨率；双通道A/D转换；俞入输出电平与TTL/CMOS相兼容； 5V电源供电时输入电压在05V之间；工作频率为250KHZ，转换时间为32卩S般功耗仅为15mW ； 8P 14P DIPv双列直插)、PICC多种封装；$用级芯片温宽为0OC to +70 C，工业级芯片温宽为40Cto +85C。 引脚图a引脚功能如下

24、:cs_片选使能.低电平芯片使能，CH0模拟输入通道0,或作为IN+/-使用CH1模拟输入通道或作为IN”-使用.GND芯片蔘考0电位（地人DI数据信号输入.选择通道控制“DO数据借号输出.转换数据输出.CLK芯片时钟输入。Vcc/REF电源输入及参考电压输入 ' 复用）芯片接口说明ADC0832为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达 256级，可以适应一般的 模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输 入在05V之间。芯片转换时间仅为32以 据有双数据输出可作为数据校验，以 减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂 接和处理器

25、控制变的更加方便。通过 DI数据输入端，可以轻易的实现通道功能 的选择。功能时序图ADC04321314*1819T 23 i 5610 T1 121318192021CLK_*IIMICS当ADC0832未工作时其CS输入端应为高电平，此时芯片禁用，CLK和DO/DI的电平可任意。当要进行A/D转换时，须先将CS使能端置于低电平并且保持低电 平直到转换完全结束。此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟输入 端CLK输入时钟脉冲，DO/DI端则使用DI端输入通道功能选择的数据信号。在 第1个时钟脉冲的下沉之前DI端必须是高电平，表示启始信号。在第 2、3个脉冲 下沉之前DI端应输入2位数据

26、SGL、Odd）用于选择通道功能，当此2位数据为1”、0”时，只对CH0进行单通道转换。当2位数据为 T、 T时，只对CH1进 行单通道转换。当2位数据为0”、0”时，将CH0作为正输入端IN+，CH1作为 负输入端IN-进行输入。当2位数据为0”、 1”时，将CH0作为负输入端IN-， CH1作为正输入端IN+进行输入。在完成输入启动位、通道选择之后，就可以开始读出数据，转换得到的数据会被送出二次，一次高位在前传送，一次低位 在前传送，连续送出。在程序读取二个数据后，我们可以加上检验来看看数据 是否被正确读取。下面 程序如下：un sig ned char GetValueO832(bit

27、Cha nn el>/AD专换后的数据un sig ned char i,data1=0,data2=0 clk=O。d0=1。di=1 。cs=0。/cs=0时 ADC0832有效clk=1 。/delay(>。clk=0。 /第一个脉冲，开始位d0=1。di=1 。clk=1 。/delay(>。clk=0。 /第二个脉冲，模式选择di=Channel。d0=channel。 /通道选择 clk=1 。/delay(>。clk=0。 /第三个脉冲 ,通道选择d0=1。di=1 。for(i=0。 i<8。 i+> /第一次读数从高到低 ,时钟下降沿有效

28、clk=1 。 clk=0。if(d0=1&&di=1> data1|=0x80>>i。for(i=0。 i<8。 i+> /第二次从低到高读数，下降沿有效if(d0=1&&di=1> data2|=0x01<<i。clk=1 。 delay(>。 clk=0。cs=1。d0=1。di=1 。clk=1 。 if(data1=data2> return(data1>。5.键盘电路设计6个按键，接6个按键，P3.4接公共端，采用动态扫描方式检测键盘6.uint keysca n(> uchar

29、 temp。P33=0。temp=P2&0xf0。 if(temp!=0xf0> Delayms(10>。 temp=P2&0xf0。 if(temp!=0xf0>switch(temp>case 0x70:retur n 1。breakcase 0xb0:retur n 2。breakcase 0xd0:retur n 3。breakcase 0xe0:retur n 4。break显示模块采用6个共阳极数码管，采用动态扫描的方式进行示。电路图如下：1 1.丿丿丿丿丿丿丿丿H/hrmfrffH、Pl(H图6:显示模块void Display(void显示温度的函数P27=0b /选中第一个位选P0 =LEDucADC/2/100。/ 显示Delayms(1。delay1(200。P27=1。P26=0b /选中第一个位选P0 = LEDucADC/2%100/10。/ 显示/Delayms(1 。delay1(200> 。P26=1。P25=0。 / 选中第一个位选P0 = (LEDucADC/2%10-0x80> 。 / 显示 /Delayms(1> 。dela