【正文】 信號送到 LED 電路當(dāng)中進(jìn)行顯示，此設(shè)計(jì)中 LED 顯示是使用串行接口來顯示的，它是通過人的視覺斬留特性， 只觀賞感覺是連續(xù)點(diǎn)亮的。單片機(jī)是一種集 CPU、 RAM、 ROM、 I/O 接口和中斷系統(tǒng)等部分于一體的器件，只需要外加電源和晶振就可實(shí)現(xiàn)對數(shù)字信息的處理和控制。 例如： 城市路燈故障檢測和供電線路防盜監(jiān)視、城市居民小區(qū)供熱檢測、大型倉庫溫度檢測、工業(yè)生產(chǎn)測控、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)溫度測控、環(huán)保工程、故障監(jiān)控工程等。 然后 利用 單片機(jī)作為系統(tǒng)的主要控制器， 當(dāng)溫度傳感器采集到外界溫度時(shí)，產(chǎn)生電壓信號 ，將模擬電壓信號送入 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號送入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，處理后的數(shù)據(jù)由單片機(jī)送入 LED 顯示器顯示數(shù)據(jù)， 還可以通過按鍵 來 控制數(shù)碼管顯示所需要的某路溫度值。溫度采集控制 系統(tǒng) 在工業(yè)生產(chǎn) 、科學(xué)研究和人們的生活領(lǐng)域中，得到了廣泛應(yīng)用。目前，單片機(jī)在工業(yè)控制系統(tǒng)諸多領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用。 在許多傳統(tǒng)行業(yè)中 ,多路高精度溫度采集系統(tǒng)是不可或缺的。 (4)掌握 ADC080 LED 等 器件的 使用 。因此，對溫度進(jìn)行采集和顯示是十分重要的。它具有和普通計(jì)算機(jī)類似的、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，通過使用一些科學(xué)的算法，可以獲得很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力。 單片機(jī) 多通道溫度采集測控系統(tǒng)采用集成溫度傳感器滿足溫度測量，并將溫度信號轉(zhuǎn)換成電流，轉(zhuǎn)換為電壓信號，通過放大電路最終交由模 /數(shù)轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號經(jīng)單片機(jī)處理并經(jīng)輸出驅(qū)動電路顯示于共陽極數(shù)碼管。 論文整體結(jié)構(gòu) 本文總體分為五大部分 。其中，“ 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ”主要是明確系統(tǒng)組成，畫出電路圖。 第六 章“結(jié)束語”即是對本設(shè)計(jì)的總 結(jié)。 硬件電路 通過對設(shè)計(jì)要求的分析，對各種元器件的了解，而得出分立元件與集成塊的某些連接方法，以達(dá)到設(shè)計(jì)的功能要求。 （ 2）系統(tǒng)顯示器由 4位數(shù)字型數(shù)碼管組成，顯示精度為177。 主控模塊的設(shè)計(jì) 本文 是采用單片機(jī)作為主控模塊，進(jìn)行 4 路溫度的采集與顯示。 (2)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器 RAM：用來存放可以讀 /寫的數(shù)據(jù)。 (5)內(nèi)部中斷系統(tǒng)：具有 5 個(gè)中斷源、 2 個(gè)優(yōu)先級的嵌套中斷結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)二級中斷服務(wù)程序嵌套。 以上各部分通過內(nèi)部總線相連接。 P0 口分時(shí)作為低 8 位地址線和 8 位數(shù)據(jù)線， P2 口則作為高 8 位地址線用，可形過程論述 第 25 頁 （共 51 頁） 成 16 條地址線和 8 條數(shù)據(jù)線。由圖可見，它通過內(nèi)部總線把計(jì)算機(jī)的各主要部件接為一體，其中，地址總線的作用是在進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)提供地址， CPU 通過它們將地址輸出到存儲器或 I/O 接口；數(shù)據(jù)總線的作用是在 CPU與存儲器或 I/O 接口之間，或存儲器與外設(shè)之間交換數(shù)據(jù)；控制總線包括 CPU 發(fā)出的控 信號線和外部送入 CPU 的應(yīng)答信號線等。單片機(jī)把各功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線，大大提高了單片機(jī)的可靠性與抗干擾能力。單片機(jī)的邏輯控制功能及運(yùn)行速度均高于同一檔次的微機(jī)。 初始方案 設(shè)計(jì) 針對 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目，根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，本人積極搜集與畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)的資料，根據(jù)自己已掌握的知識以及一些電子設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)并設(shè)計(jì)了以下兩種方案： （ 1） 方案一： 溫度 采集 系統(tǒng)有著共同的特點(diǎn)：測量點(diǎn)多、環(huán)境復(fù)雜、布線分散、現(xiàn)場離監(jiān)控室遠(yuǎn)等。這種由單片集成電路構(gòu)成的溫度傳感器使用非常方便，測溫范圍為 55～ 125℃，分辨率為 ℃。使用液晶顯示更加形象，而且抗干擾能力強(qiáng)，便于以后擴(kuò)展。首先通過集成溫度傳感器 AD590將環(huán)境的溫度采集下來，然后經(jīng)過 ADC0809 將采集下來的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并且 將 轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號按照順序分別送入單片機(jī)或把指定的那路信號送入單片機(jī)，通過單片機(jī)進(jìn)行控制操作， 最后 通過單片機(jī)把采集到的信號送到 LED 電路當(dāng)中進(jìn)行顯示。方案二與方案一比起來，雖然要 集 成 溫 度 傳感器AD590 A/D 轉(zhuǎn)換器ADC0809 單片機(jī)AT89C51 數(shù)碼管顯示 LED 單片機(jī) AT89C51 液晶 LCD 顯示 4 個(gè) 數(shù)字 溫度傳感器DS1820 時(shí)鐘和 復(fù)位電路 鍵盤電路 過程論述 第 25 頁 （共 51 頁） 用到 A/D 轉(zhuǎn) 換器，對采集 溫度 的精確度 有一定的影響 ，但 第二種方案的設(shè)計(jì)比較完善 ，而且此 方案更 符合我們大學(xué)生的電子設(shè)計(jì)思維，將單片機(jī)的資源合理地利用，也能夠滿足畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，再結(jié)合自身掌握的知識，本設(shè)計(jì)我采用第二種方案。 AT89C51是 ATMEL 公司生產(chǎn)的帶 4K 字節(jié)可編程閃速 存儲器的低電壓、高性能 8 位 CMOS 微處理器，俗稱單片機(jī)，工作電壓范圍為 ～ 6V，全靜態(tài)工作頻率為 0～ 24MHZ。 過程論述 第 25 頁 （共 51 頁） 1） 主要特性： （ 1） 與 MCS51 兼容 (2） 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 (3) 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) (4) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年 (5) 全靜態(tài)工作： 0Hz～ 24Hz (6) 三級程序存儲器鎖定 (7) 128*8 位內(nèi)部 RAM (8) 32 可編程 I/O 線 (9) 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 (10) 5 個(gè)中斷源 (11) 可編程串行通道 (12) 低功耗的閑置和掉電模式 (13) 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 過程論述 第 25 頁 （共 51 頁） 2)管腳說明： VCC： 供電電壓。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。 當(dāng) P2 口 用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。當(dāng) P3 口寫入 “ 1” 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí) ，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí) 間。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器 頻率的 1/6。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。在由外部程序存儲器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)， CPU首先執(zhí)行片內(nèi)程序存儲器 ROM 指令，當(dāng)程序計(jì)數(shù)器 PC 的值超過片內(nèi) ROM 地址范圍（ 0FFFH）時(shí)，將自動跳轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外 ROM 指令；在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 本次設(shè)計(jì)我采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，如圖 所示。 C1 和 C2 是頻率微調(diào)電容，起穩(wěn)定頻率和快速起振的作用。在此處的內(nèi)部時(shí)鐘電路中石英晶體選擇 6MHz或 12MHz都可以。它是利用電容充放電來實(shí)現(xiàn)的。上電過程論述 第 25 頁 （共 51 頁） 自動復(fù)位所需的最短時(shí)間是振蕩周期建立時(shí)間加上兩個(gè)機(jī)器周期時(shí)間，在這個(gè)時(shí)間內(nèi)RST 端的電平應(yīng)維持高于施密特觸發(fā)器的下閥值。此復(fù)位脈沖應(yīng)保持寬度大于 2 個(gè)機(jī)器周期，如圖 (b)，復(fù)位脈沖過后，由內(nèi)部下拉電阻保證 RST 端為低電平（無效）。 過程論述 第 25 頁 （共 51 頁） 圖 復(fù)位電路 在本設(shè)計(jì)所用的復(fù)位電路中，阻容器件的參考值如圖 所示，即 R5=200 歐，R4=1K， C3=22uF。 溫度傳感器就是將被測對象的溫度這種非電物理量信號按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成電量的輸出裝置。熱電阻精度較高，但需要標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定的電阻匹配才能使用。它是一種二端元件，屬于一種高阻電源流，其典型的電流 溫度靈敏度是 1uA/K。 過程論述 第 25 頁 （共 51 頁） 圖 (a) AD590 外形圖 圖 （ b） AD590 組成的溫度測量電路 因?yàn)檫\(yùn)算放大器 的反相輸入端電位 VN ? 0V,故由基準(zhǔn)源 MC1403 提供的電流 Io為： Io=11 RRpVref?= RRp V? 調(diào)節(jié) Rp1 即可改變 Io 的大小。此時(shí)放大器的輸出電壓為： Uo =(R2 +Rp2)? If =(R2+Rp2) T 若要得到 10mV/℃的靈敏度輸出，可選用 R2=? ,Rp2=2K? .故 Rp1 為調(diào)零 電位器， Rp2 為標(biāo)定靈敏度電 位器。因此，我們以傳感器測得所要顯示的模擬信號，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換器將過程論述 第 25 頁 （共 51 頁） 模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。 逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換也叫逐次比較 A/D 轉(zhuǎn)化，其結(jié)構(gòu)如圖 所示，它主要由 n位逐次逼近式寄存器、 A/D 轉(zhuǎn)換器、比較器、置位控制邏輯等部件組成。常用的逐次逼近式 A/D 器件有 ADC080 ADC081 ADC12 AD574 等。 地址鎖存與譯碼電路完成對 A、 B、 C三個(gè)地址位進(jìn)行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道選擇，如圖 所示。 A、 B、 C： 地址線， A 為地位地址， C為高位地址，用于對模擬通道進(jìn)行選擇，引腳圖 34中為 ADDA、 ADDB 和 ADDC，其地址狀態(tài)與通道相對應(yīng)關(guān)系見圖 31。 OE:輸出允許信號，用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 EOC:轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號， EOC=0，正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換； EOC=1,轉(zhuǎn)換結(jié)束。其典型值為 Vref (+)=+5V,Vref ()=0V。顯示器、按鍵 電路就是用來完成人 機(jī)對話活動的人 機(jī)通道。另一種是 8 個(gè)發(fā)光二極 管的陰極全部連接在一起組成公共端， 8個(gè)發(fā)光二極管的陽極則單獨(dú)引出，稱之為共陰極顯示器。而數(shù)碼管的 8 個(gè)筆畫段的引腳“ h g f e d c b a”正好對應(yīng)于一個(gè)字節(jié)，于是用 8 位二進(jìn)制碼就可以表示欲顯示字符的字形代碼。 8段 LED 的顯示字型碼表 如表 所示。在 LED 顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時(shí) 如果顯示器是共陰型的，則公共端接地；如果顯示器是共陽型的，則公共端接正電源。 該電路各位可獨(dú)立顯示。 LED 顯示器動態(tài)顯示電路的基本原理是利用人眼的“視覺暫留”效應(yīng)及 LED 的余輝特性。在這兩組信號的控制下，可以一位一位地輪流點(diǎn)亮各顯示器顯示各自的數(shù)碼，以實(shí)現(xiàn)動態(tài)掃描顯示。其中段碼線占用一個(gè) 8 位 I/O 口，而位選線占用一個(gè) 四 位 I/O 口。我們已經(jīng)知道，一旦程序中用了軟件延時(shí)，在 CPU 執(zhí)行延時(shí)程序的時(shí)候，不能干別的事情，這樣勢必會降低 CPU 的效率。到下一次定時(shí)時(shí)間到，則點(diǎn)亮下個(gè)數(shù)碼管。當(dāng) =1 時(shí)，發(fā)光二極管截止，發(fā)光二極管的兩個(gè)引腳間的直流電壓接近于 0V，發(fā)光二極管不發(fā)光 。 判斷是否有鍵按下的方 式有中斷方式和查詢方式。 K2 鍵功能： 4 路溫度采集的第 1 路 通道。 K6 鍵功能：當(dāng)按下此鍵時(shí)，增加 選擇 通道的溫度。 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 進(jìn)行系統(tǒng) 軟件設(shè)計(jì)時(shí)可采用模塊化程序設(shè)計(jì)方法，其優(yōu)點(diǎn)是； （ 1）每個(gè)模塊的程序結(jié)構(gòu)簡單，任務(wù)明確，易于編寫、調(diào)試和修改。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，首 先要確定軟件設(shè)計(jì)方案，即確定該軟件該完成哪些功能；其次是規(guī)劃為了完成這些功能需要分成多少個(gè)功能模塊，以及每一個(gè)程序模塊的具體任務(wù)是什么。控制參數(shù)是指模塊進(jìn)入 和退出的條件及方式，數(shù)據(jù)參數(shù)是指模塊間的信息交換（傳遞）方式、交換量 的多少及交換的頻繁程度。 （ 4） 根據(jù)模塊的劃分原則，將該程序劃分為 5個(gè)模塊，如圖 所示 。寄存器 R3 用作 四路循環(huán)控制， R0 用作顯示數(shù)據(jù)地址指針。邊寫邊進(jìn)行檢查，各方面可能存在的錯(cuò)誤。 軟件調(diào)試的任務(wù)是利用開發(fā)工具進(jìn)行在線仿真調(diào)試，發(fā)現(xiàn)和糾正程序錯(cuò)誤，同時(shí)也能發(fā)現(xiàn)一些硬件故障。 調(diào)試的結(jié)果基本符合設(shè)計(jì)的要求。首先應(yīng)該單獨(dú)調(diào)試各功能子程序，檢查程序是否能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的目的，借口電路的控制是否正常等，最后逐步將各個(gè)子程序連接起來總調(diào)。如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，對源程序進(jìn)行修改，直至調(diào)試成功。調(diào)試方面主要是軟件的調(diào)試。 ORG 0000H LJMP START ORG 0003H 主程序 T0中斷服務(wù)子程序 A/D轉(zhuǎn)換子程序 通道選擇子程序 顯示掃描子程序 蜂鳴器報(bào)警模塊 過程論述 3 RETI ORG 000BH RETI RETI ORG 0023H RETI ORG 002BH RETI CLERMEMICLRA MOV P2, A MOV R0, 7OH