温度采集实验资料报告材料.doc

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1、word课程设计任务书题目基于AD590的温度测控系统设计一、设计容与要求在单片机实验台上实现智能温度采集系统的设计。要求利用温度传感器AD590采集温度信号，并调理放大采集到的电压信号，用ADC0809进展电压转换，实现温度采集，并将采集温度用数码管静态方式显示出来。设计容包括：1AD590温度采集电路；2ADC0809接口电路；3数码管静态方式实时显示温度；4可按键设置报警上下限。设计要求：1能演示；2能回辩论论过程中提问的问题；3完成设计报告。二、设计原始资料单片机原理与应用教程立南2006年 1月单片机原理与应用教程瑞新2003年07月三、设计完成后提交的文件和图表1计算说明书局部1方

2、案论证报告打印版或手写版2程序流程图3具体程序 2图纸局部：具体电路原理图打印版四、进程安排教学容 地点资料查阅与学习讨论 现代电子技术实验室分散设计 现代电子技术实验室编写报告 现代电子技术实验室成果验收 现代电子技术实验室五、主要参考资料电子设计自动化技术根底马建国、孟宪元编 清华大学出版 2004年4月实用电子系统设计根底 威 2008年1月单片机系统的PROTEUS设计与仿真 靖武 2007年4月摘要温度是工业生产和自动控制中最常见的工艺参数之一。过去温度检测系统设计中,大多采用模拟技术进展设计,这样就不可防止地遇到诸如传感器外围电路复杂与抗干扰能力差等问题;而其中任何一环节处理不当,

3、就会造成整个系统性能的下降。随着半导体技术的高速开展,特别是大规模集成电路设计技术的开展, 数字化、微型化、集成化成为了传感器开展的主要方向。以单片机为核心的控制系统利用汇编语言程序设计实现整个系统的控制过程。在软件方面，结合ADC0809并行8位AD转换器的工作时序，给出80C51单片机与ADC0908并行AD转换器件的接口电路图，提出基于器件工作时序进展汇编程序设计的根本技巧。本系统包括温度传感器，数据传输模块，温度显示模块和温度调节驱动电路，其中温度传感器为数字温度传感器AD590，包括了单总线数据输出电路局部。文中对每个局部功能、实现过程作了详细介绍。关键词：单片机、汇编语言、ADC0

4、809、温度传感器AD590AbstractTemperature is the most mon one of process parameters in automatic control and industrial production. In the traditional temperature measurement system design, often using simulation technology to design, and this will inevitably encounter error pensation, such as lead,plex out

5、side circuit,poor anti-jamming and other issues, and part of a deal with them Improperly, could cause the entire system of the decline. With modern science and technology of semiconductor development, especially large-scale integrated circuit design technologies, digital, miniaturization, integratio

6、n sensors are being an important direction of development.In the control systems with the core of SCM，assembly language programming is used to achieve the control ofthe whole systembining with the operation sequence of ADC0809，the interface circuit diagrams of 80C51 SCM and ADC0809parallel AD conveg

7、er ale givenThebasic skills of assembly language programming based on the operation sequenee of the chip ale put forwardThis system include temperature sensor and data transmission, the moduledisplays module and thermoregulation driven circuit from the sensors intofigures of the temperature sensors

8、AD590, including a list of the data outputcircuit. The text of every part of the functions and procedure at present.Key words：single-chip；assembly language；parallel AD conversion；ADC0809；Temperature sensor AD590目录摘要4Abstract5第一章系统功能原理与硬件介绍71.1 80C51单片机介绍71.2 ADC0809介绍-9l.2.1 ADC0809的主要特点91.2.2 ADC08

9、09芯片的工作原理91.3 AD590的介绍10第二章理论分析12各模块接线与原理说明12AD590采集温度信号模块122.1.2 ADC0809 A/D(模数)转换模块12动态数码管显示模块122.1.4 蜂鸣器超量程报警模块12最小分度、量程与报警温度的算法12最小分度、量程的算法12第三章各模块电路设计13温度测量采集与加热电路模块13并行A/D(模数)转换模块143.3蜂鸣器超量程报警模块153.4可按键设置报警模块15第四章电路与程序设计154.1 程序流程图16程序清单16总结20参考文献20第一章 系统功能原理与硬件介绍该数字温度计利用AD590集成温度传感器与其接口电路完成温度

10、的测量并转换成模拟电压信号，经由模数转换器ADC0809转换成单片机能够处理的数字信号，然后送到单片机80C51中进展处理变换，最后将温度值显示在LED显示器上。系统以80C51单片机为控制核心，加上AD590测温电路、ADC0809模数转换电路、温度数据显示电路以与外围电源等组成。系统组成框图如图1所示。80C51温度显示电源与复位电路等ADC0809模数转化AD590测温电路超量程报警图1 系统组成框图1.1 80C51单片机介绍80C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，可提供以下标准功能：4K 字节闪存，128字节部RAM，32个I/O口线，两个16位定时计数

11、器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片振荡器与时钟电路。同时，80C51可降至0HZ的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时计数器，串行通信口与中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。图2 80C51引脚图引脚功能说明Vcc：电源电压 GND：地 P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，即地址/数据总线复位口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个逻辑门电路，对端口写“1可 作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址低

12、8位和数据总线复用，此时P0激活部的上拉电阻。P1口：P1是一个带有部上拉电阻的8位双向I/O口。P1的输出缓冲级可驱动输入或输出4个TTL逻辑门电路。对端口写“1，通过部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可做输入口。因为部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。P2口：P2是一个带有部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动输入或输出电流4个TTL逻辑门电路。对端口写“1，通过部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作为输入口。因为部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部程序存储器获16位地址的外部数据存储器例如执行 MOVX DPTR指令时，P2

13、口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器如执行 MOVX RI指令时，P2口线上的容也即特殊功能存放器SFR区中R2存放器的容，在整个访问期间不改变。P3口：P3口是一组带有部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动输入或输出4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1时，他们被部上拉电阻拉高并可作为输入口。此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流。RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。 ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE地址锁存允许输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部存储器，ALE仍以时

14、钟振荡频率的1/6输出固定的正脉冲信号，因此它可对输出时钟信号或用于定时。要注意的是：当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。闪存编程期时，该引脚还用于输入编程脉冲。PSEN：程序存储允许输出是外部程序存储器的读选通信号，当80C51由外部程序存储器取指令或数据时，每个机器周期两个PSEN有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，这两次有效的PSEN信号不出现。 EA/VPP:外部访问允许。要使CPU仅访问外部程序存储器地址为0000H-FFFFH，EA端必须保持低电平接地。需注意的是; 如果加密位LB1被编程，复位时部会锁存EA端状态。如 EA端为高电平接VCC端，CPU如此

15、执行部程序存储器中的指令。XTAL1:振荡器反相放大器与部时钟发生器的输入端。XTAL2 :振荡器反相放大器的输出端。1.2 ADC0809介绍l. ADC0809的主要特点ADC0809模数转换器，ADC0809是8通道8位CMOS逐次逼近式A/D转换芯片，片有模拟量通道选择开关与相应的通道锁存、译码电路，A/D转换后的数据由三态锁存器输出，由于片没有时钟需外接时钟信号。芯片的引脚如图21-1,各引脚功能如下：IN0IN7：八路模拟信号输入端。ADD-A、ADD-B、ADD-C：三位地址码输入端。CLOCK：外部时钟输入端。CLOCK输入频率围在101280KHz，典型值为640KHz，此时

16、A/D转换时间为100us。51单片机ALE直接或分频后可与CLOCK相连。D0D7：数字量输出端。OE：A/D转换结果输出允许控制端。当OE为高电平时，允许A/D转换结果从D0D7端输出。 图21-1 ADC0809引脚ALE：地址锁存允许信号输入端。八路模拟通道地址由A、B、C输入，在ALE信号有效时将该八路地址锁存。START：启动A/D转换信号输入端。当START端输入一个正脉冲时，将进展A/D转换。EOC：A/D转换完毕信号输出端。当 A/D转换完毕后，EOC输出高电平。Vref(+)、Vref(-)：正负基准电压输入端。基准正电压的典型值为+5V。1. ADC0809芯片的工作原理

17、ADC0809带有片系统时钟，该时钟与IOCLOCK是独立工作的，无需特殊的速度或相位匹配。当CS为高时，数据输D端处于高阻状态，此时IO CLOCK不起作用。这种CS控制作用允许在同时使用多片ADC0809时，共用IOcLOCK，以减少多路(片)AD使用时的IO控制端口。一组通常的控制时序操作图如下： 图4 TLC549的工作时序1.3 AD590的介绍AD590是AD公司利用PN结构正向电流与温度的关系制成的电流输出型两端温度传感器.热敏器件AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下： 1、流过器件的电流mA等于器件所处环境的热力学温度开尔文度数，即：mA/

18、K式中： 流过器件AD590的电流，单位为mA； T热力学温度，单位为K。 2、AD590的测温围为-55+150。 3、AD590的电源电压围为4V30V。电源电压可在4V6V围变化，电流 变化1mA，相当于温度变化1K。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。 4、输出电阻为710MW。 5、精度高。AD590共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高，在-55+150。 AD590温度感测器是一种已经IC化的温度感测器,它会将温度转换为电流,在8051的各种课本中常看到它,相当常用到。 其规格如下： 温度每增加1,它会增加1A输出电流。 可量测围-5

19、5至150。 供应电压围+4V至30V。 AD590的输出电流值说明如下： 其输出电流是以绝对温度零度(-273)为基准,每增加1,它会增加1A输出电流,因此在室温25时,其输出电流Io=(273+25)=298A。 Vo的值为Io乘上10K,以室温25而言,输出值为2.98V(10K298A)。 量测Vo时,不可分出任何电流,否如此量测值会不准。 AD590的输出电流I=(273+T)A(T为摄氏温度),因此量测的电压V为(273+T)A 10K= (2.73+T/100)V。为了将电压量测出来又需使输出电流I不分流出来,我们使用电压追随器其输出电压V2等于输入电压V。 由于一般电源供应较多

20、零件之后,电源是带杂讯的,因此我们使用齐纳二极体作为稳压零件,再利用可变电阻分压,其输出电压V1需调整至2.73V。 接下来我们使用差动放大器其输出Vo为 (100K/10K)(V2-V1)=T/10V。如果现在为摄氏28度,输出电压为2.8V。图5 AD590的封装与其根本应用电路图6 AD590部电路原理图第二章 理论分析ADC08099温度采集系统采用了AD590采集温度信号，ADC0809转换温度模拟信号，80C51伟福仿真器仿真控制ADC0809转换，静态数码管显示，超量程报警。 各模块接线与原理说明AD590采集温度信号模块将T-DETECT接到ADC0809的IN-0端口，然后用

21、T-CON控制电路加热与否。不需要进展其他的控制。2.1.2 ADC0809 A/D(模数)转换模块ADC0809的三个I/O口分别为EOC、CLK和CS端口，其中CLK为时钟、CS为片选、EOC为转换完毕状态信号。静态数码管显示电路由四只74LS164、四只共阴极LED数码管组成。输入只有两个信号，它们是串行数据线DIN和移位信号CLK。单片机的P3口输出显示段码，经由一片74LS164驱动输出给LED 管，由P 口输出位码，经由74L164输出给LED 管。2.1.4 蜂鸣器超量程报警模块由AT89C51的I/O口直接输出信号到蜂鸣器的控制信号输入端口C，当输入信号为高点平时，蜂鸣器报警。

22、2.2最小分度、量程与报警温度的算法2.2.1最小分度、量程的算法ADC0809工作温度为080，温度与电压成正比。当设定量程与80接近时测量所得温度与实际温度才能相符。ADC0809的A/D输出为00H到FFH，可进展256等分，3能被256整除，以此算法，量程为0，比拟符合要求。，量程为0时A/D输出的数字量为2DH，时A/D输出的数字量为0BFH。报警温度第三章 各模块电路设计温度采集系统由温度采集模块、AD转换模块和温度值显示模块三大局部组成。其中温度采集模块主要用AD590采集温度，并输出一个模拟电压信号，ADC0809接收到模拟信号后，进展/转换把模拟信号转换位数字信号，并行输出一

23、个时钟下降沿输出一次，单片机接到数据后存入累加器，经过一定的转化，经过74LS164输入到七位数码管中，并静态显示出来，当温度超过设定的报警温度，蜂鸣器报警装置自动报警。温度测量采集与加热电路模块T-DETECT接到ADC0809模拟信号输入端IN-0，T-CON接高电平时开始加热。图7 温度测量采集与加热电路原理图图8 参考电压电路3.2 并行A/D(模数)转换模块图9 并行模数转换电路3.4 蜂鸣器超量程报警模块图11 蜂鸣器超量程报警原理电3.5 可按键报警模块通过I/O口控制按键输入，暂存在存放器B,并由P2口通过显示灯显示出来。与暂存在存放器A中数比照，假设A高于B就报警，否如此正常

24、显示。第四章电路与程序设计开始温度采集启动转换进展标度转换将十位、个位、小数位分开处理小数位各位暂存在单片机是否达到报警下限温度执行报警子程序查段码，送静态显示管观察示数完毕是否达到报警上限温度YNYN4.1 程序流程图 程序清单ORG 0000H SJMP MAIN MAIN:MOV DPTR,#7FF8H ;DPTR指向0通道MOVX DPTR,A ;启动A/D转换 JNB P3.2,$ ;等待MOVX A,DPTR ;读数 MOV 40H,A ;存数LCALL DNOW ;设置下限LOP0:LCALL UP ;设置上限LOP1:LCALL TRAN ;模数-数据转换LCALL DISP

25、;数据的静态显示LCALL DELAY1sSJMP MAINDNOW:MOV A,40HCJNE A,#2DH,LOP2 LOP2:JNC LOP0 ;Cy=0,转LOP0AJMP LOP4 ;Cy=1,转LOP4UP:MOV A,40HCJNE A,#0BFH,LOP3LOP3:JNC LOP4 ;Cy=0,转LOP4AJMP LOP1 ;Cy=1,转LOP1LOP4:MOV SP,#60H ;给堆栈指针赋初值ACALL MUSICAJMP LOP1;蜂鸣器输出声子程序;MUSIC:MOV 4AH,#34HLOP6:MOV R5,#60H ;控制音长ACALL DELAY5ms ;控制音调D

26、JNZ R5,MICDJNZ 4AH,LOP6RET ;数据转换;TRAN:MOV R0,#40H MOV R3,#30H ;用来存放小数位 MOV A,R0 ;把R0中的数给AMOV B,#03H DIV AB ;标度变换3格一度MOV R3,B ;存小数 MOV B,#0AH DIV AB ;将标度变换结果的十位与个位分开MOV R0,A ;将十位数送显示缓冲单元INC R0 ;指向缓冲单元下一地址MOV R0,B ;将个位数送显示缓冲单元MOV A,R3 ;标度转换结果小数局部处理MOV B,#03H MUL AB ;实现三格一度INC R0 ;指向下一个缓冲单元 MOV R0,A ;将

27、小数送显示缓冲单元LOP8:RET ;返回 ;静态显示子程序-串入并出;DISP:MOV DPTR,#TAB ;段码表首地址 MOV R0,#40H ;R0指向缓存区首地址MOV A,R0 ;将整数位数给AMOVC A,A+DPTR ;查十位段码MOV 40H,A ;将段码结果送入40HINC R0 ;R0指向缓存区下一地址MOV A,R0 ;将个位数给AMOVC A,A+DPTR ;查个位段码MOV 41H,A ;将段码结果送入41HINC R0 ;R0指向缓存区下一地址MOV A,R0 ;将小数给AMOVC A,A+DPTR ;查小数段码MOV 42H,A ;将段码结果送入42H;最后一位

28、清零;MOV 43H,#00HMOV A,43HMOV R7,#08HCCC: ACC.7,AAAJMP BBBBBB:SETB P3.1 ;CLK下降沿触发RL A DJNZ R7,CCC;小数位数显示;MOV A,42H MOV R7,#08H CC: ACC.7,AAJMP BBBB:SETB P3.1 ;CLK下降沿触发RL ADJNZ R7,CC ;所有位检测后顺序执行;个位数显示;ORL 41H,#80H ;个位数后置小数点MOV A,41HMOV R7,#08HDD: ACC.7,EEJMP FFFF:SETB P3.1 ;CLK下降沿触发RL A DJNZ R7,DD ;所有位

29、检测后顺序执行 ;十位数数显示;MOV A,40HMOV R7,#08HGG: ACC.7,HHJMP IIII:SETB P3.1 ;CLK下降沿触发 RL A DJNZ R7,GG ;所有位检测后顺序执行TAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FHLOP9:RET;为使数据显示稳定延时1秒;DELAY1s:MOV R4,#10DH0:MOV R5,#100DH1:MOV R7,#249DH2:NOPNOPDJNZ R7,DH2DJNZ R5,DH1DJNZ R4,DH0L0P10:RET;延时子程序;DELAY5ms:MOV R7,#

30、03HDELAY0:MOV R6,#40HDELAY1:DJNZ R6,DELAY1DJNZ R7,DELAY0LOP11:RETEND总结 在这一周的课程设计和实习中，我从中学到了很多很多. 首先，感教师对我们的的指导和他对我们严格的要求。起初的两天，我们查阅资料，从书中找，上网查，但是始终没有一个具体方案，经过教师第二天下午对我们的指点，我们可以从宏观把握整个实验，大体分成四局部做：1 设计AD590温度采集电路；2 ADC0809接口电路；3 数码管静态方式实时显示温度；4 可按键设置报警上下限。 之后几天，我们逐个问题攻破，把每块都制作出来，然后整合成我们所需要的程序，刚开始还调试不出来，经过我们小组成员的努力，最后我们终于弄好了。 教师还告诉我门，设计要注重软件和硬件的结合，尤其是硬件，有了硬件，软件程序很好写。这次课程设计让我受益匪浅，也实实在在的学到了不少东西，尤其是那严谨的态度。参考文献1 全利单片机原理与接口技术：高等教育，2 靖武 周灵彬 单片机原理、应用与PROTEUS仿真 电子工业，20083 全利 肖兴达单片机原理与应用教程机械工业，20074 何立民.单片机应用技术选编M.:航空航天大学,2004.5 邱关源.电路第五版.高等教育6 实验台原理图 7 实验台实验指导书 8 网络指导教师成绩辩论小组成绩总成绩21 / 21