【正文】 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 自動(dòng)化 101 班 袁亞男 1 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 題目：基于單片機(jī)的溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一．設(shè)計(jì)要求 1．被測量溫度范圍： 0~500℃，溫度分辨率為 ℃。 2．被測溫度點(diǎn)： 4 個(gè)，每 2 秒測量一次。 3．顯示器要求：通道號(hào) 1 位，溫度 4 位（精度到小數(shù)點(diǎn)后一位）。 顯示方式為定點(diǎn)顯示和輪流顯示。 4．鍵盤要求： （ 1）定點(diǎn)顯示設(shè)定；（ 2）輪流顯示設(shè)定；（ 3）其他功能鍵。 二．設(shè)計(jì)內(nèi)容 1．單片機(jī)及電源管理模塊設(shè)計(jì)。 單片機(jī)可選用 AT89S51 及其兼容系列，電源管理模塊要實(shí) 現(xiàn)高精密穩(wěn)壓輸出，為單片機(jī)及 A/D 轉(zhuǎn)換器供電。 2．傳感器及放大器設(shè)計(jì)。 傳感器可以選用鎳鉻 — 鎳硅熱電偶（分度號(hào) K），放大器要實(shí)現(xiàn)熱電偶輸出的 mV 級(jí)信號(hào)到 A/D 輸入 V 級(jí)信號(hào)放大。 3．多路轉(zhuǎn)換開關(guān)及 A/D 轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)。 多路開關(guān)可以選用 CD4052， A/D 可選用 MC14433 等。 4．顯示器設(shè)計(jì)。 可以選用 LED 顯示或 LCD 顯示。 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 自動(dòng)化 101 班 袁亞男 2 5．鍵盤電路設(shè)計(jì)。 實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)顯示按鍵；輪流顯示按鍵；其他功能鍵。 6．系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。 系統(tǒng)初始化模塊，鍵盤掃描模塊，顯示模塊，數(shù)據(jù)采集模塊，標(biāo)度變換模塊等。 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 自動(dòng)化 101 班 袁亞男 3 引言： 在生產(chǎn)和日常生活中，溫度的測量及控制十分重要，實(shí)時(shí)溫度檢測系統(tǒng)在各個(gè)方面應(yīng)用十分廣泛。消防電氣的非破壞性溫度檢測，大型電力、通訊設(shè)備過熱故障預(yù)知檢測，各類機(jī)械組件的過熱預(yù)警，醫(yī)療相關(guān)設(shè)備的溫度測試等等都離不開溫度數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子學(xué)技術(shù)也隨之迅猛發(fā)展，同時(shí)帶動(dòng)了大批相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其應(yīng)用范圍也越來越廣泛。近年來單片機(jī)發(fā)展也同樣十分迅速，單片機(jī)已經(jīng)滲透到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等各個(gè)領(lǐng)域，單片機(jī)以其體積小，可靠性高，造價(jià)低，開發(fā)周期短的特點(diǎn)被廣泛推廣與應(yīng)用。傳統(tǒng)的溫度采集 不僅耗時(shí)而且精度低，遠(yuǎn)不能滿足各行業(yè)對(duì)溫度數(shù)據(jù)高精度，高可靠性的要求。溫度的控制及測量對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、節(jié)約能源、生產(chǎn)安全、促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到重要作用。在單片機(jī)溫度測量系統(tǒng)中關(guān)鍵是測量溫度，控制溫度和保持溫度。溫度測量是工業(yè)對(duì)象的主要被控參數(shù)之一。本此題目的總體功能就是利用單片機(jī)和熱敏原件實(shí)現(xiàn)溫度的采集與讀數(shù)，利用五位 LED 顯示溫度讀數(shù)和所選通道號(hào)，實(shí)現(xiàn)熱電轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)溫度的精確測量。本設(shè)計(jì)是以Atmel 公司的 AT89S51 單片機(jī)為控制核心，通過 MC14433 模數(shù)轉(zhuǎn)換對(duì)所測的溫度進(jìn)行數(shù)字量變化 ，且通過數(shù)碼管進(jìn)行相應(yīng)的溫度顯示。采用微機(jī)進(jìn)行溫度檢測，數(shù)字顯示，信息存儲(chǔ)及實(shí)時(shí)控制，對(duì)于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源等都有重要作用。 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 自動(dòng)化 101 班 袁亞男 4 目錄： 一、系統(tǒng)總體功能及技術(shù)指標(biāo)的描述 ....................................... 5 二、各模塊電路原理描述 ............................................................. 5 單片機(jī)及電源模塊設(shè)計(jì) ..................................................... 5 、 AT89S51 引腳說明 ......................................................... 7 、數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì) ....................................................... 11 、多路開關(guān) ......................................................................... 12 、放大器 ............................................................................. 15 、 A/D 轉(zhuǎn)換器 .................................................................... 16 、顯示器設(shè)計(jì) .................................................................... 21 、鍵盤電路設(shè)計(jì) ................................................................ 22 、 電路總體設(shè)計(jì)圖 ........................................................... 23 三、軟件流程圖 ..................................................................... 24 四、 程序清單 .............................................................................. 25 五、設(shè)計(jì)總結(jié)及體會(huì) ................................................................... 31 六、參考資料 ................................................................................ 32 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 自動(dòng)化 101 班 袁亞男 5 一、系統(tǒng)總體功能及技術(shù)指標(biāo)的描述 1. 系統(tǒng)的總體功能： 溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)溫度的采集與讀書，利用五位 LED 顯示溫度讀數(shù)和所選通道號(hào)，實(shí)現(xiàn)熱電轉(zhuǎn)化的原理過程。 被測量溫度范圍： 0~500℃，溫度分辨率為 ℃。被測溫度點(diǎn) 4個(gè)，每 2 秒測量一次。顯示器要求：通道號(hào) 1 位，溫度 4 位（精度到小數(shù)點(diǎn)后一位）。顯示方式為定點(diǎn)顯示和輪流顯示，可以通過按鍵改變顯示方式。 2. 技術(shù)指標(biāo)要求： 1．被測量溫度范圍： 0~500℃，溫度分辨率為 ℃。 2．被測溫度點(diǎn)： 4 個(gè)，每 2 秒測量一次。 3．顯示器要求：通道號(hào) 1 位，溫度 4 位（精度到小數(shù)點(diǎn)后一位）。 顯示方式為定點(diǎn)顯示和輪流顯示。 4．鍵盤要求： （ 1）定點(diǎn)顯示設(shè)定；（ 2）輪流顯示設(shè)定；（ 3）其他功能鍵。 二、各模塊電路原理描述 單片機(jī)及電源模塊設(shè)計(jì) 如圖所示為 AT89S51 芯片的引腳圖。兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 自動(dòng)化 101 班 袁亞男 6 系統(tǒng)的 AT89S51 單片機(jī)是一個(gè)低功耗、高性能 CHMOS 的單片機(jī)，片內(nèi)含 4KB 在線可編程 Flash 存儲(chǔ)器的單片機(jī)。它與通用 80C51系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)和引腳兼容。 AT89S51 單片機(jī)片內(nèi)的 Flash 可允許在線重新編程，也可用通用非易失性存儲(chǔ)編程器編程；片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)含 128 字節(jié)的RAM；有 40個(gè)引腳， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口 。具有兩個(gè) 16 位可編程定時(shí)器；中斷系統(tǒng)是具有 6 個(gè)中斷源、 5 個(gè)中斷矢量、 2 級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)的中斷結(jié)構(gòu)；震蕩器頻率 0 到 33MHZ，因此我們?cè)诖诉x用 12MHZ 的晶振是比較合理的；具有片內(nèi)看門狗定時(shí)器；具有斷電標(biāo)志 POF 等等。 AT89S51 具有 PDIP、 TQFP 和PLCC 三種封裝形式 [8]。 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 自動(dòng)化 101 班 袁亞男 7 圖 AT89S51 引腳圖 上圖就是 PDIP 封 裝的引腳排列，下面介紹各引腳的功能。 、 AT89S51 引腳說明 P0 口： 8 位、開漏級(jí)、雙向 I/O 口。 P0 口可作為通用 I/O口，但須外接上拉電阻；作為輸出口，每各引腳可吸