哈尔滨理工大学.docx
《哈尔滨理工大学.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《哈尔滨理工大学.docx(22页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、单片机原理及接口技术课程设计报告设计题目班级姓名学号指导教师单片机课程设计任务书题目:基于单片机的温度数据采集系统设计一. 设计要求1. 被测量温度范围:0500C,温度分辨率为0.5C。2. 被测温度点:4个,每2秒测量一次。3. 显示器要求:通道号1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. 单片机及电源管理模块设计。单片机可选用AT89S51及其兼容系列,电源管理模块要实现高精密稳压输出,为单片机 及A/D转换器供电。2. 传感器及放大器设计。传感器可以选用竦铭一竦硅热电
2、偶(分度号K),放大器要实现热电偶输出的mV级信号 到A/D输入V级信号放大。3. 多路转换开关及A/D转换器设计。多路开关可以选用CD4052,A/D可选用MC14433等。4. 显示器设计。可以选用LED显示或LCD显示。5. 键盘电路设计。实现定点显示按键;轮流显示按键;其他功能键。6. 系统软件设计。系统初始化模块,键盘扫描模块,显示模块,数据采集模块,标度变换模块等。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)
3、系统各部分电路图及总体电路图(用PROTEL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引言随着现代信息技术的飞速发展,温度测量控制系统在工业、农业及人们的日常生活中扮 演着一个越来越重要的角色,它对人们的生活具有很大的影响,所以温度采集控制系统的设 计与研究有十分重要的意义。本次设计的目的在于学习基于51单片机的多路温度采集控制系统设计的基本流程。本 设计采用单片机作为数据处理与控制单元,为了进行数据处理,单片机控制数字温度传感
4、器, 通过MC14433模数转换对所测的温度进行数字量变化。单片机数据处理之后,将当前温度 信息发送到LCD进行显示。本系统可以实现多路温度信号采集与显示,可以使用按键来设置 切换定点显示功能与轮流显示功能,通过进行温度数据的运算处理,发出控制信号达到控制 蜂鸣器和继电器的目的。我所采用的控制芯片为AT89C51,此芯片功能较为强大,能够满足设计要求。通过对电路的 设计,对芯片的外围扩展,采用微机进行温度检测,数字显示,信息存储及实时控制。目录:一、系统总体功能及技术指标的描述4二、 各模块电路原理描述42.1单片机及AT89C51引脚说明42.2、电源模块设计72.3、传感器模块设计72.4
5、、放大器92.5、多路转换92.6、A/D 转换器112.7、显示器设计132.8、键盘电路设142.9、电路总体设计图15三、软件流程16四、程序清单17五、设计总结及体会23六、 参考资料23一、系统总体功能及技术指标的描述1, 基于单片机的温度数据采集系统,实现实时的温度的数据采集与显示,采用1602液晶显 示温度读数和所选通道号,以实现对数据的实时控制。2, 技术指标要求:1. 被测量温度范围:0500C,温度分辨率为0.5C。2. 被测温度点:4个,每2秒测量一次。3. 显示器要求:通道号1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
6、示设定;(2)轮流显示设定;(3)其他功能键。二、各模块电路原理描述2.1单片机及电源模块设计如图所示为AT89C51芯片的引脚图。兼容标准MCS-51指令系统的AT89C51单片机是一个 低功耗、高性能CHMOS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。AT89C51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(I/O)端 口;具有两个16位可编程定时器;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
7、结构;震荡器频率0到33MHZ,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POF等等。AT89S51具有PDIP、TQFP和PLCC三种封装 形式82.2、AT89C51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。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
8、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/MO-SI,P1.6/MISO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 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,则通 过
9、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,则通过内部上拉电阻向输出电流。在与FLASH并行编程和校验时,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
10、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/ 政:当访问外部存储器时,ALE (允许地址锁存)是一个用于锁存地址的低8位 字节的书粗脉冲。在Flash编程期间,此引脚也可用于输入编程脉冲(丽页)。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
11、 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MOVE 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。嘛: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,将跳过两个再放信号。虱/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,虱必须接地,然而要注意的是,若对加密位1进行编程,则在复位时,瓦
12、的状 态在内部被锁存。执行内部程序虱应接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。单片机最小系统设计原理图:11 DB516 DB015 DB114 DB213 DB312 DE410D36IY1 XTALT100pFP1.0 P1.1 Pl.2 P1.3Pl.4 Pl.5 Pl.6 Pl.7Pl 土乌Pl 老P13P17P17P17P1J(ADL)PO 一 1 CAD2)P0.2 (AD3)PQ-3 (AD4)P0_4 (AD5)PH5 CAD6JP
13、0.6 CAD7)P0.7P3.3QNID(A8)P2.0P3.2(INT0)(A9JP2.1rr心 1(A1O)P2.2P3.5(T1)(A11)P2.3P3.4(T0(A12)P2.4(A13)P2.5EAVPP(A14)P2.6(A15JP2.7XTAL1XTAOVCCGNDRST(KXDJP3.0riXD)P3.1P3.7(RD.ALE PROGP3 直。TR)PSEN电源模块设计:在影响单片机系统可靠性的诸多因素中,电源干扰可谓首屈一指,据统计,计算机应用系统 的运行故障有90%以上是由电源噪声引起的。为了提高系统供电可靠性,交流供电应采用交 流稳压器,防止电源的过压和欠压,直流电源
14、抗干扰措施有采用高质量集成稳压电路单独供 电,采用直流开关电源,采用DC-DC变换器。本次设计决定采用MAXim公司的高电压低功 耗线性变换器MAX 1616作为电压变换,采用该器件将输入的24V电压变换为5V电压,给 外围5V的器件供电。MAX1616具有如下特点:1.428V电压输入范围。2.最大80uA的静态工作电流。3.3V/5V电压可选输出。4.30mA输出电流。本电路采用该器件将输入的24V电压变成5V电压,给外围5V的器件供电,其中二极管D1 是保护二极管,防止输入电压接反可能带来的对电路的影响和破坏。电源管理模块电路图如下:传感器模块设计数据的采集应用热电偶作为温度传感器,热电
15、偶是一种感温元件,它把温度信号转换成热 电动势信号,通过电气仪表转换成被测介质的温度。热电偶测温的基本原理是两种不同成份 的均质导体组成闭合回路,当两端存在温度梯度时,回路中就会有电流通过,此时两端之 间就存在Seebeck电动势一一热电动势,这就是所谓的塞贝克效应。两种不同成份的均质导 体为热电极,温度较高的一端为工作端,温度较低的一端为自由端,自由端通常处于某个恒 定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系,制成热电偶分度表;分度表是自由端温度 在0C时的条件下得到的,不同的热电偶具有不同的分度表。在热电偶回路中接入第三种 金属材料时,只要该材料两个接点的温度相同,热电偶所产生的热电势将保持
16、不变,即不 受第三种金属接入回路中的影响。因此,在热电偶测温时,可接入测量仪表,测得热电动 势后,即可知道被测介质的温度。热电偶优点:热电偶是工业中常用的温度测温元件,具有如下特点: 测量精度高:热电偶与被测对象直接接触,不受中间介质的影响。 热响应时间快:热电偶对温度变化反应灵敏。 测量范围大:热电偶从-40+ 1600C均可连续测温。 性能可靠,机械强度好。 使用寿命长,安装方便。热电偶的种类及结构:(1 )热电偶的种类热电偶有K型(竦铭-竦硅)WRN系列,N型(竦铭硅-竦硅镁)WRM系列,E型(竦 铭-铜竦)WRE系列,J型(铁-铜竦)WRF系列,T型(铜-铜竦)WRC系列,S 型(铂铑
17、10-铂)WRP系列,R型(铂铑13-铂)WRQ系列,B型(铂铑30-铂铑6 ) WRR系列等。(2 )热电偶的结构形式:热电偶的基本结构是热电极,绝缘材料和保护管;并与显示仪表、记录仪表或计算机等配套 使用。在现场使用中根据环境,被测介质等多种因素研制成适合各种环境的热电偶。热电偶 简单分为装配式热电偶,铠装式热电偶和特殊形式热电偶;按使用环境细分有耐高温热电偶, 耐磨热电偶,耐腐热电偶,耐高压热电偶,隔爆热电偶,铝液测温用热电偶,循环硫化床用 热电偶,水泥回转窑炉用热电偶,阳极焙烧炉用热电偶,高温热风炉用热电偶,汽化炉用热 电偶,渗碳炉用热电偶,高温盐浴炉用热电偶,铜、铁及钢水用热电偶,抗
18、氧化钨铢热电偶, 真空炉用热电偶,铂铑热电偶等。镣铭-镣硅热电偶(K型)分度表(参考端温度为0C)温度C0102030405060708090热电动势mV00.0000.3970.7981.2031.6112.0222.4362.8503.2663.6811004.0954.5084.9195.3275.7336.1376.5396.9397.3387.7372008.1378.5378.9389.3419.74510.15110.56010.96911.38111.79330012.20712.62313.03913.45613.87414.29214.71215.13215.55215.9
19、7440016.39516.81817.24117.66418.08818.51318.93819.36319.78820.21450020.64021.06621.49321.91922.34622.77223.19823.62424.05024.47660024.90225.32725.75126.17626.59927.02227.44527.86728.28828.70970029.12829.54729.96530.38330.79931.21431.21432.04232.45532.86680033.27733.68634.09534.50234.90935.31435.7183
20、6.12136.52436.92590037.32537.72438.12238.91538.91539.31039.70340.09640.48840.879100041.26941.65742.04542.43242.81743.20243.58543.96844.34944.729110045.10845.48645.86346.23846.61246.98547.35647.72648.09548.462120048.82849.19249.55549.91650.27650.63350.99051.34451.69752.049130052.39852.74753.09353.439
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 哈尔滨 理工大学
链接地址:https://www.31ppt.com/p-5083564.html