【正文】 單片機(jī)設(shè)計(jì) ???????????????????? 4 傳感器檢測(cè)電路設(shè)計(jì) ???????????????????? 5 顯示電路設(shè)計(jì) ????????? ?????????????? 6 鍵盤電路設(shè)計(jì) ??????????????????????? 7 晶振電路設(shè)計(jì) ??????????????????????? 7 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) ?????????????????????? 8 報(bào)警電路設(shè)計(jì) ??????????????????????? 9 5V 穩(wěn)壓電路 ??????????????????????? 9 總電路 ?????????????????????????? 9 三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ……………………………… …………………… 10 系統(tǒng)主程序流程圖 ????????????????????? 10 測(cè)溫子程序的設(shè)計(jì) ????????????????????? 10 報(bào)警子程序設(shè)計(jì) ?????????????? ? ??????? 11 顯示子程序設(shè)計(jì) ?????????????????????? 12 四、結(jié)論 …………………………………………………………… 13 五、參考文獻(xiàn) ……………………………………………………… 15 六、附錄 …………………………………………………………… 16 2 摘要 隨著時(shí)代的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的越來(lái)越快，計(jì)算機(jī)在人們的生活中起著越來(lái)越重要的作用，在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用更加突出。在生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的工藝參數(shù)進(jìn)行采集、監(jiān)視和記錄，以方便人們對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果做出分析判斷。 本課題以內(nèi)置 A/D 轉(zhuǎn)換器的單片機(jī) STC12C5A32AD 為核心，對(duì)多路的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)巡檢。處理后由四位 LED 數(shù)碼管對(duì)八路溫度予以動(dòng)態(tài)顯示。同時(shí)該系統(tǒng)還具有報(bào)警功能，實(shí)現(xiàn)當(dāng)測(cè)量溫度超出 55℃ —— 125℃時(shí)發(fā)出報(bào)警，測(cè)量精度為 177。 本文結(jié)合實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)，介紹了 LM35 溫度傳感器在單片機(jī)下的硬件連接及軟件編程，并給出了流程圖。 本方案系統(tǒng)框圖為： S T C 1 2 C 5 A 3 2 A DL M 3 5 溫 度 測(cè)量 及 其 放 大電 路5 V 穩(wěn) 壓 電 路晶 振 電 路復(fù) 位 電 路鍵 盤 電 路顯 示 電 路報(bào) 警 電 路 圖 總體系統(tǒng)框圖 基本工作原理： 如圖 1 所示 本設(shè)計(jì)以 LM35 模擬溫度傳感器對(duì)八路溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，其輸出電壓經(jīng)由 LM358 構(gòu)成的同相放大器放大后送至單片機(jī)的 A/D 輸入口。通過(guò)鍵盤可以隨時(shí)查看指定通道的溫度值，當(dāng)任何一路溫度的 3 次平均值超過(guò)設(shè)定的下限值或上限值時(shí)，發(fā)出警告。 （ 2）測(cè)量范圍為 55℃ ~+125℃，精度為177。 4 二 、 系統(tǒng) 硬件設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)方案的整個(gè)系統(tǒng)是由 LM35傳感器及其信號(hào)放大電路、 STC12C5A32AD單片機(jī)、 4位 LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示電路、鍵盤電路、穩(wěn)壓電路、晶振電路、復(fù)位電路等構(gòu)成。 STC12C5A32AD單片機(jī)主要性能： ●高速： 1個(gè)時(shí)鐘 /機(jī)器周期， RISC型 8051內(nèi)核，速度比普通 8051快 12倍 ●工作電壓： ●低功耗設(shè)計(jì)：空閑模式，掉電模式（可由外部中斷喚醒） ●工作頻率： 0～ 35MHz ●時(shí)鐘：外部晶體或內(nèi)部 RC 振蕩器可選 ●芯片內(nèi) E2PROM 功能 ● ISP/IAP，在系統(tǒng)可編程 /在應(yīng)用可編程 ,無(wú)需仿真器 ● 8位 8通道 ADC，轉(zhuǎn)換速度可達(dá) 300K/S ● 2個(gè)硬件 16位定時(shí)器，兼容普通 8051 的定時(shí)器。對(duì) P0端口寫 “1” 時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。 ● P1 口： P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， 同時(shí)也是模擬量輸入口，可以對(duì) 8路模擬量進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換 。 在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用 16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR）時(shí)， P2 口送出高八位地址。 P3口亦作為特殊功能 口 使用，如表 21所示 表 21 STC12C5A32AD 引腳號(hào) 特殊 功能 RXD（串行輸入） TXD（串行輸出） INT0（外部中斷 0） INT1（外部中斷 1） T0（定時(shí)器 0 外部輸入 和定時(shí)器 0 時(shí)鐘頻率輸出 ） T1（定時(shí)器 1 外部輸入 和 定時(shí)器 1 時(shí)鐘頻率輸出 ） WR’ （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） RD’ （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） ● RST: 復(fù)位輸入，晶振工作時(shí)， RST腳持續(xù) 2個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 ● XTAL1: 振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 [1] 6 傳感器檢測(cè)電路設(shè)計(jì)： LM35 是由 National Semiconductor 所生產(chǎn)的溫度傳感器，其輸出電壓與攝氏溫度成正比，具有 10mv/℃的靈敏度 ,工作溫度范圍為 4V~30V；輸出阻抗為 。 電路需要兩路運(yùn)算放大電路，所以選擇 雙路運(yùn)算放大器，一路作跟隨器另一路作同向放大器， LM358 內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合。動(dòng)態(tài)顯示具有編程簡(jiǎn)單，占用I/O口線少的優(yōu)點(diǎn)。鍵盤接口與鍵盤程序的根本任務(wù)就是要檢測(cè)有沒(méi)有鍵按下？按下的是那個(gè)位置的鍵？鍵值是多少？在本次設(shè)計(jì)中采用了軟件掃描的方法。 [3] S2S3S4S510 K * 4+ 5 VP 3. 0P 3. 1P 3. 2P 3. 3 圖 鍵盤電路 晶 振電路設(shè)計(jì) : 晶振 電路是單片機(jī)的心臟，它控制著單片機(jī)的工作節(jié)奏。 STC12C5A32AD 內(nèi)部有一個(gè)反相振蕩放大器，XTAL1 和 XTAL2 分別是該反向振蕩放大器的輸入端和輸出端。本設(shè)計(jì)采用的晶振頻率為 12MHZ。 此外 還 可使用外部時(shí)鐘。 [3] 8 C230 pFC330 pF12 M H ZX T A L 2X T A L 1 圖 晶振 電路 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) : 復(fù)位使單片機(jī)處于起始狀態(tài)，并從該起始狀態(tài)開(kāi)始運(yùn)行。復(fù)位后，只影響 SFR 中的內(nèi)容，內(nèi)部 RAM 中的數(shù)據(jù)不受影響。由于單片機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，其本身的干 擾或外界干擾會(huì)導(dǎo)致出錯(cuò)，此時(shí)我們可按復(fù)位鍵重新開(kāi)始運(yùn)行。如圖 [1] 1 0 uFC1S1R32K+ 5 VR S T 圖 復(fù)位電路 報(bào)警電路設(shè)計(jì)： 9 為了實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，本課題采用 STC12C5A32AD 單片機(jī)作為主控制器，采用掃描的方式對(duì)多點(diǎn)溫度傳感器獲取對(duì)應(yīng)該位置的溫度值，經(jīng)處理后，如溫度不在設(shè)定的范圍內(nèi)，給出報(bào)警信號(hào)。它的輸出電壓范圍是 至 37V,負(fù)載電流最大為 。此外它的線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率都比較好。 系 統(tǒng)的初始化包括寄存器的初始化（控制寄存器、堆棧、中斷寄存器等）， LED顯示的初始化，輸出端口的初始化，采集、累計(jì)數(shù)據(jù)的初始化。數(shù)據(jù)檢測(cè)的方式是先對(duì) 8 個(gè)通道各采樣一次，共采集三次。 11 在設(shè)置通道初值、通道數(shù)、采樣次數(shù)和存放數(shù)據(jù)的開(kāi)始地址后，啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換，隨后檢測(cè)標(biāo)志位狀態(tài)。當(dāng) 8 個(gè)通道的檢測(cè)工作完成后，判斷三次采樣是否全部完成，若沒(méi)完成，則對(duì) 8 個(gè)通道繼續(xù)采樣，直至完成三次采樣工作。 開(kāi) 始置 標(biāo) 位設(shè) 置 通 道 初 始 值 采 樣 次 數(shù) 數(shù) 據(jù) 存 放 地 址執(zhí) 行 A D 轉(zhuǎn) 換等 待 中置 標(biāo) 志 位返 回修 改 通 道 號(hào) 數(shù)據(jù) 存 放 地 址求 平 均 值標(biāo) 志 位 是 否 改 變8 路 通 道 是 否 采 樣3 次 采 樣 是 否 完 成NYNNYY置 通 道 初 始 數(shù)據(jù) 存 放 首 地 址 圖 測(cè)溫子程序 12 報(bào)警子程序設(shè)計(jì) （ 1）采樣被測(cè)參數(shù) （ 2）比較采樣值和給定的上下限。如果發(fā)現(xiàn)采樣值超過(guò)報(bào)警值，發(fā)出執(zhí)行報(bào)警程序。 開(kāi) 始取 報(bào) 警 上 限 值采 樣 值 是 否 超 出 上 限取 報(bào) 警 下 限 值采 樣 值 是 否 超 出 下 限設(shè) 置 采 樣 正 常標(biāo) 值返 回對(duì) 應(yīng) 通 道 指 示燈 閃 1 0 后 一 直亮報(bào) 警 喇 叭 發(fā) 聲YNYN 報(bào)警子程序流程圖 顯示子程序設(shè)計(jì) 四位 LED 數(shù)碼管進(jìn)行輪流顯示，其中最高位顯示通道提示符 A— H，低三位顯示實(shí)際溫度。采用多個(gè)模擬溫度傳感器 LM35 測(cè)量多路溫度，通過(guò) LM358 構(gòu)成的同相放大器對(duì)模擬溫度信號(hào)進(jìn)行放大，然后送至單片機(jī)處理。通過(guò)獨(dú)立式鍵盤可對(duì)測(cè)量進(jìn)行操控 可隨時(shí)查看指定通道的溫度值 。 ℃ 。在已度過(guò)的大學(xué)時(shí)間里，我們大多數(shù)接觸 的是專業(yè)課。在完成單片機(jī)課程設(shè)計(jì)后 ,我們發(fā)現(xiàn)我們還有許多不足 ,所學(xué)到的知識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠 ,以至于還有一些功能不能 主 動(dòng)完成。 首先，通過(guò)這次課程的設(shè)計(jì)，使我熟悉了單片機(jī)設(shè)計(jì)原則，對(duì)內(nèi)置 AD 系列單片機(jī)內(nèi)部構(gòu)造、與其它芯片的接口技術(shù)及其工作情況有了更進(jìn)一步了解。將課本的知識(shí)實(shí)際應(yīng)用，加強(qiáng)了對(duì)專業(yè)知識(shí)的了解，提高了我們綜合運(yùn)用知識(shí)的能力以及分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力和獨(dú)立思考能力。設(shè)計(jì)中先是沒(méi)有注意單片機(jī)的電壓?jiǎn)栴}，后來(lái)又遇到了電平兼容問(wèn)題，經(jīng)過(guò)幾番周折，終于完成了這次設(shè)計(jì)。我覺(jué)得課程設(shè)計(jì)反映的是一個(gè)從理論到實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程，但是更遠(yuǎn)一點(diǎn)可以聯(lián)系到以后畢業(yè)之后從 學(xué)校轉(zhuǎn)到踏上社會(huì)的一個(gè)過(guò)程。 還有，在這次課程設(shè)計(jì)中，我們運(yùn)用到了許多專業(yè)課知識(shí)，如： Protel 軟件、單片機(jī)編程知識(shí)等。 15 五 、 參考文獻(xiàn) [1]王為青 , 程國(guó)剛 . 單片機(jī) Keli Cx51 應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù) [M]. 北京 : 人民郵電出版社 , . [2]方佩敏編著**************************************************************** 。**************************************************************** TMEL EQU 0E0H ； 20ms，定時(shí)器 0 時(shí)間常數(shù) TMEH E