基于单片机的四位数字温度计设计

电气工程系毕业论文1湖南机电职业技术学院毕业论文姓名：梁光辉学号：122533176院别：电气工程系班级：机电1205专业：机电一体化设计课题：基于单片机的四位数字温度计设计指导教师：贺静时间：2014.9——2014.10电气工程系毕业论文2目录摘要.........................................................1一、课程设计的目的...........................................2二、系统设计总体方案.........................................21.设计思路...............................................22.AT89C51单片计算机的组成原理...........................32.1组成框图及内部总体结构..............................32.2单片机各口及其负载能力、接口要求....................4三、硬件电路设计………………………………………………………..53.1温度检测和变送器.....................................63.2ADC0808..............................................8四、电路部分……………………………………………………………….94.1显示器接口电路.......................................94.2温度采集系统.........................................94.3电路总图.............................................10五、软件设计和功能说明…………………………………………………115.1系统主程序...........................................115.2LED数码显示子程序....................................12六、PROTEUS仿真.............................................126.1工作界面.............................................136.2仿真结果图..........................................13七、总结……………………………………………………………………15八、致谢…………………………………………………………………..16九、参考文献………………………………………………………………17附录…………………………………………………………………………17电气工程系毕业论文3摘要现代测温应用中，温度计向数字化方向发展。传统的机遇物理方法的温度计功能单一，而数字温度计以其便携，检测精度高，功能多等优点应用的越来越广泛。随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。本课程设计研究四位数字温度计的设计与实现，并采用Protues软件和Keil软件来对其进行仿真，通过电阻值的变化使相应电压发生改变，输出电压经A/D转换后，其值由AT89C51处理，最后将其显示在4个七段数码显示器上。随着技术的发展，一些环境比较恶劣的场合中也能觅得数字温度计的踪迹。在本文中，主要从功能组合，硬件组合，软件算法等几个方面探讨温度计的设计。数字温度计在现代测温应用方面具有诸多优势，值得进一步学习和研究。AbstractModerntemperaturemeasurementapplications,thethermometertodigitaldirection.Theopportunityoftraditionalphysicalmethodsofsinglefunction,thermometeranddigitalthermometerwithitsportable,highdetectionprecision,featuresmanyadvantages,suchasmoreandmorewidelyapplied.Aspeoplelivingstandardunceasingenhancement,thesinglechipmicrocomputercontrolisundoubtedlyoneofthetargetoftheconvenienceitbringsisnegative,thedigitalthermometerisatypicalexample,butpeoplemoreandmorehightoitsrequest,formodernpeopletowork,scientificresearch,life,andprovidebetterandmoreconvenientfacilitiesneed,fromtheperspectiveofthenumberofsinglechipmicrocomputertechnology,alltowarddigitalcontrol,intelligentcontroldirection.Thiscoursedesignresearchthedesignandrealizationofthefourdigitalthermometer,andUSEStheProtuessoftwareandKeilsoftwaretocarryonthesimulation,throughthechangeofelectricalresistancemakethecorrespondingvoltagechange,theoutputvoltageafterA/Dconversion,itsvaluebyAT89C51,finallydisplaysitonthefoursevensegmentdigitaldisplay.Withthedevelopmentoftechnology,someoccasionsintheenvironmentispoor,alsocanfindtracesofdigitalthermometer.Combinationinthisarticle,mainlyfromthefunction,hardwarecomposition,softwarealgorithmandsoonseveralaspectsdiscussesthedesignofthethermometer.Digitalthermometerhavemanyadvantagesinmoderntemperaturemeasurementapplications,isworthfurtherstudyandresearch电气工程系毕业论文4第一章、课程设计的目的1、通过单片机应用产品的设计与调试过程，巩固本课程所学理论知识，初步了解单片机应用系统设计的方法。2、通过查阅手册和相关文献资料，培养学生独立分析和解决问题的能力。3、进一步熟悉单片机和常用接口电路，加深对专业知识和理论知识学习的认识和了解。4、进一步熟悉电子仪器的正确使用。5、加深对数模转换原理和应用，并了解ADC0808完成模数转换的原理，掌握ADC0808与AT89C51接口硬件电路的设计方法及编程方法。第二章、系统设计总体方案1.设计思路根据任务书要求，初步思路如下：温度计电路设计总体设计方框图如下图所示，本设计是测温电路，使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来。温度是非电量模拟信号，数字显示温度就必须将这一非电量信号转换成电量（电压或电流），然后将模拟电信号经A/D转换器转换成数字信号，最后经译码显示器显示温度值。控制器采用单片机AT89C51，采集到的温度模拟信号0～5V用一个滑动变阻器分压实现，模拟信号数字化是通过ADC0808实现的，其主要功能和要求的实现是通过可编程芯片AT89C51单片机达到的，用4位LED数码管显示温度。主控制器LED显示温度传感器单片机复位时钟振荡报警点按键调整电气工程系毕业论文52.AT89C51单片计算机的组成原理2.1组成框图及内部总体结构外时钟源外部事件计数中断控制并行口串行通信图2-1AT89C51单片机功能结构框图图2-1为AT89C51单片机功能结构框图AT89C51芯片内部集成了CPU、RAM、ROM、定时/计数器和I/O口等各功能部件，并由内部总线把这些不见连接在一起。AT89C51单片机内部包含以下一些功能部件：(1)一个8位CPU；(2)一个片内振荡器和时钟电路；(3)4KBROM（80C51有4KB掩膜ROM，87C51有4KBEPROM，80C31片内有无ROM）；(4)128B内RAM；(5)可寻址64KB的外ROM和外RAM控制电路；(6)两个16位定时/计数器；(7)21个特许功能寄存器；(8)4个8位并行I/O口，共32条可编程I/O端线；(9)一个可编程全双工串行口；(10)5个中断源，可设置成2个优先级。振荡器及时序OSC8051CPU程序存储器4KBROM数据存储器256B2个16位定时器/计数器64K总线扩展控制器可编程I/O可编程全双工串行口电气工程系毕业论文62.2单片机各口及其负载能力、接口要求80C51共有4个8位并行I/O端口,共32个引脚(1)P0口——8位双向I/O口。在不并行扩展外存储器(包括并行扩展I/O口)时,P0口可用作双向I/O口。在并行扩展外存储器(包括并行扩展I/O口)时,P0口可用于分时传送低8位地址(地址总线)和8位数据信号(数据总线)。位结构如图2-4所示。P0口能驱动8个LSTTL门。图2-2P0口位结构(2)P1口——8位准双向I/O口(“准双向”是指该口内部有固定的上拉电阻)。位结构如图2-5所示。P1口能驱动为4个LSTTL门。图2-3P1口位结构VCC锁存器P1.XDCPQQP1.X引脚读锁存器写锁存器内部总线读引脚内部上拉电阻VCC地址/数据控制锁存器P0.XDCPQQMUXV1V2P0.X引脚读锁存器写锁存器内部总线读引脚&1电气工程系毕业论文7(3)P2口——8位准双向I/O口。在不并行扩展外存储器(包括并行扩展I/O口)时,P2口可用作双向I/O口。在并行扩展外存储器(包括并行扩展I/O口)时,P2口可用于传送高8位地址(属地址总线)。P2口能驱动4个LSTTL门。P2口的位结构如图2-6所示，引脚上拉电阻同P1口。在结构上，P2口比P1口多一个输出控制部分。图2-4P2口位结构(4)P3口——8位准双向I/O口。可作一般I/O口用,同时P3口每一引脚还具有第二功能,用于特殊信号输入输出和控制信号(属控制总线)。P3口驱动能力为4个LSTTL门。锁存器P3.XDCPQQ读锁存器写锁存器内部总线读引脚VCCP3.X引脚内部上拉电阻&第二输出功能第二输入功能图2-5P3口位结构上述4个I/O口,各有各的用途。在不并行扩展外存储器(包括并行扩展I/O口)时,4个I/O口都可作为双向I/O口用。在并行扩展外存储器(包括并行扩展锁存器P2.XDCPQQ读锁存器写锁存器内部总线读引脚VCCP2.X引脚内部上拉电阻1地址控制MUX电气工程系毕业论文8I/O口)时,P0口专用于分时传送低8位地址信号和8位数据信号,P2口专用于传送高8位地址信号。P3口根据需要常用于第二功能,真正可提供给用户使用的I/O口是P