单片机及应用温度计课程设计报告

计算机工程学院
单片机及应用课程设计报告设计题目：温度计
专业：通信工程
组别：第三组
学生姓名: 学号: xxxxxxxx
起止日期: 2009年12月21日~2009年12月25日指导教师: xx xx xx
设计任务书
年月日
摘要
近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。

在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善，应具有较强的动手实践操作能力。

数据采集系统应用相当广泛，在一些产品中频繁存在，实用性强。

该系统以AT89C52单片机为核心，在实际应用中，可以对电压信号进行直接采集，如果要对传感器的标准电流量进行采集时，还需加入采样电阻，把电流转换成电压后进行采集。

通过数据采入和输出，加上可擦写只读程序存储器和数据存储器对程序和数据的寄存和转移，实现了一个简单实用的数据采集系统。

关键词单片机温度计ADC0809 AT89C52
目次
1 引言 (1)
2 课程设计题目描述和要求 (1)
2.1 课题来源和意义 (1)
2.2 预期目标 (1)
2.3 面对的问题 (1)
2.4 需解决的关键技术 (1)
3 软件设计流程及描述 (1)
3.1温度计算程序 (2)
3.2温度值转化为十进制数程序 (3)
3.3显示子程序 (4)
4 硬件电路设计及描述 (4)
4.1 主板电路AT89C52 (4)
4.2 采用74LS244驱动数码管显示电路 (5)
4.2.1 74LS244驱动 (5)
4.2.2 LED数码管 (5)
4.3 ADC0809模数字转换电路 (5)
5 结果分析 (6)
6 代码编写 (6)
结论 (10)
致谢 (11)
参考文献 (12)
附录：硬件连接图 (13)
1 引言
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。

本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，测温准确，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该设计控制器使用单片机AT89C52，测温使用电位器模拟，用3位共阴极LED 数码管以串口传送数据,实现温度显示,能准确达到以上要求。

2 课程设计题目描述和要求
2.1 课题来源和意义
时代的进步和发展使得单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，成为了一种比较成熟的技术,为了介绍一种基于单片机控制的数字温度计，本温度计完成了对温度信号采集，并用3个数码管显示。

温度信号用电位器模拟，A/D转换器用ADC0809。

2.2 预期目标
对温度信号采集，并用8个发光二极管指示。

温度信号用电位器模拟，a/d转换器用ADC0809。

2.3 面对的问题
1.如何实现温度的采集。

2.将模拟信号转化为数字信号。

3.访问程序存储器控制信号控制要使ROM的读操作从内部程序存储器开始。

2.4 需解决的关键技术
1.我们这里采用电位器的模拟对温度进行采集。

2.使用ADC0809对温度的模拟信号转换成数字信号
3.当访问程序存储器控制信号为高电平时，对ROM的读操作是从内部程序存储器开始的。

3 软件设计流程及描述
系统程序主要包括温度计算程序，温度值转换为十进制数程序，显示子程序等。

图3-1 软件流程图
3.1温度计算程序
温度计算公式t=t0-KV T 。

式中：t为被测温度。

t0为与热敏电阻特性有关的参数。

K为与热敏电阻特性有关的系数。

V T为热敏电阻两端的电压。

在温度计算公式中，系数K是一个很小的数，为计算方便，取扩大256倍后的K 值与V T做乘法运算，即256*K*V T。

相乘后如果对乘积只取其高8位而舍弃其低8位，就可以抵消K的256倍扩大，得到正确结果。

另外，从热敏电阻的阻值——温度特性图中可以看出，在100C~+1500C的温度范围内，阻值与温度的关系线性度比较好。

通常就把这个温度范围作为有效温度范围。

当温度超出此范围时以数码管全部显示F作为标志。

假定6位数码管显示缓冲区的存储单元为内部RAM27H~2CH（对应LED0~LED5）。

输入的A/D转换电压V T在累加器Ａ中，扩大256倍后的Ｋ值为0XXH，T0值为0YYH。

图3-2 温度计算程序图
3.2温度值转化为十进制数程序
计算得到的温度值在A中，但以十六进制数的形式存在，为满足LED显示需要应转换为十进制数。

由于有效温度不超过1500C，所以温度显示用3位数码管，其显示格式为：AD XXX（XXX为温度值）。

图3-3 温度转换为十进制数程序图
3.3显示子程序
假定段控口地址为88H，位控口地址为8CH。

图3-4 显示子程序图
4 硬件电路设计及描述
系统整体硬件电路包括，传感器数据采集电路，温度显示电路，ADC0809模数字转换电路，单片机主板电路AT89C52等。

AT89C52
4.1 主板电路
主要功能特性：
·兼容MCS51指令系统·8k可反复擦写(>1000次）Flash ROM
·32个双向I/O口·256x8bit内部RAM
·3个16位可编程定时/计数器中断·时钟频率0-24MHz
·2个串行中断·可编程UART串行通道
·2个外部中断源·共6个中断源
·2个读写中断口线·3级加密位
·低功耗空闲和掉电模式·软件设置睡眠和唤醒功能
4.2 采用74LS244驱动数码管显示电路
4.2.1 74LS244驱动
引出端符号：输入端1A1~1A4,2A1~2A4；三态允许端(低电平有效)/1G, /2G；输出端1Y1~1Y4,2Y1~2Y4。

功能表如表4-1所示。

图4-2 74LS244逻辑图表4-1 74LS244功能表
4.2.2 LED数码管
LED是Light Emiting Diode(发光二极管)的缩写，发光二极管是能将电信号转换为光信号的电致发光器件。

由条形发光二极管组成“8”字形的LED显示器，也称数码管。

图4-3 8段LED数码管显示器及共阴极接法图
4.3 ADC0809模数字转换电路
ADC0809是采样频率为8位的、以逐次逼近原理进行模—数转换的器件。

其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。

图4-4 ADC0809模数转换及引脚图
主要特性：（1）8路8位A／D转换器，即分辨率8位。

（2）具有转换起停控制端。

（3）转换时间为100μs。

（4）单个＋5V电源供电。

（5）模拟输入电压范围0～＋5V，不需零点和满刻度校准。

（6）工作温度范围为-40～＋85摄氏度。

（7）低功耗，约15mW。

模拟信号输入IN0～IN7：IN0-IN7 为八路模拟电压输入线，加在模拟开关上，工作时采用时分割的方式，轮流进行A/D 转换。

地址输入和控制线：地址输入和控制线共4 条，其中ADDA、ADDB 和ADDC 为地址输入线，用于选择IN0-IN7 上哪一路模拟电压送给比较器进行A/D 转换。

ALE 为地址锁存允许输入线，高电平有效。

当ALE 线为高电平时，ADDA、ADDB和ADDC 三条地址线上地址信号得以锁存，经译码器控制八路模拟开关通路工作。

数字量输出及控制线（11 条）：START 为“启动脉冲”输入线，上升沿清零，下降沿启动ADC0809 工作。

EOC 为转换结束输出线，该线高电平表示AD 转换已结束，数字量已锁入“三态输出锁存器”。

D0-D7 为数字量输出线，D7 为最高位。

ENABLE 为“输出允许”线，高电平时能使D0-D7 引脚上输出转换后的数字量。

电源线及其他（5 条）：CLOCK 为时钟输入线，用于为ADC0809 提供逐次比较所需，一般为640kHz 时钟脉冲。

Vcc 为+5V 电源输入线，GND 为地线。

+VREF 和-VREF 为参考电压输入线，用于给电阻网络供给标准电压。

+VREF 常和VDD 相连，-VREF 常接地。

5 结果分析
该数字温度计利用电位器模拟完成温度的测量并转换成模拟电压信号，经由模数转换器ADC0809转换成单片机能够处理的数字信号，然后送到单片机AT89C52中进行处理变换，最后将温度值显示在D3、D2、D1共3位七段码LED显示器上。

6 代码编写
（1）温度计计算程序
COMP: MOV B,#11H ;扩大256倍的K值送B MUL AB ;256*K*VT
MOV A,#22H ;t0值送A，舍弃乘积低8位
CLR C ;清进位位
SUBB A,B ;t0-K*VT
CJINE A,#OAH,COMP1
COMP1:JC COMP4 ;温度低于10摄氏度，显示F CJNE A,#97H,COMP2
COMP2:JC COMP3 ;温度低于151摄氏度，则转移COMP4:MOV 27H,#0FH ;超出有效温度范围，则显示F MOV 28H,#0FH
MOV 29H,#0FH
MOV 2AH,#0FH
MOV 2BH,#0FH
MOV 2CH,#0FH
ACALL DISP ;调用显示子程序
COMP3:RET
（2）温度值转换为十进制数程序
MOV R1,#00H
MOV R2,#00H
CLR C
CHAN:SUBB A,#64H ;减100
JC CHAN1 ;不够减，则转
INC R1
AJMP CHAN2
CHAN1:ADD A,#64H ;恢复系数
CHAN2:SUBB A,#0AH ;减10
JC CHAN3 ;不够减，则转
INC R2 ;够减，十位数加1 AJMP CHAN2 ;重复减10
CHAN3:ADD A,#0AH ;还原个位数
MOV 27H,#0AH
MOV 28H,#0DH
MOV 29H,#10H
MOV 2AH,R1
MOV 2BH,R2
MOV 2CH,A
RET
（3）显示子程序
DISP:MOV R6,#27H ;指向显示器缓冲区首址MOV R7,#20H ;指向显示器最高位MOV R0,#88H ;段控口地址
MOV R1,#8CH ;位控口地址
DISP1:MOV A,#00H ;各位数码管清零MOV @R0,A
MOV A,R7
MOV @R1,A
RRC A
JC DISP2
MOV R7,A
AJMP DISP1
DISP2:MOV R7,#20H ;重新指向显示器最高位DISP3:MOV A,R7
MOVX @R1,A ;输出位控码
MOV A,R6 ;取出显示数据
ADD A,#0EH
MOVC A,@A+PC ;查表，字形码送A MOVX @R0,A ;输出字形码
ACALL DELAY ;延时
INC R6 ;指向下一缓冲单元MOV A,R7
JB ACC.0,DISP4 ;到最低位，则转
RR A
MOV R7,A
AJMP DISP3
DISP4:RET
DSEG:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H
DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH
DB 77H,7CH,39H,5EH,79H
DB 71H,00H
结论
经过一周的单片机课程设计，终于完成了我们组的数字温度计的设计，虽然没有完全达到设计要求，但从心底里说，还是高兴的，毕竟这次设计把理论知识与实践相结合，使我们从动手的实践中体会到乐趣。

在本次设计的过程中，我发现很多的问题，虽然以前还做过这样的设计但这次设计真的让我长进了很多，单片机课程设计重点就在于软件算法的设计，需要有很巧妙的程序算法，虽然以前写过几次程序，但我觉的写好一个程序并不是一件简单的事，要把每个部分的功能写好，再结合起来，而且程序的算法要尽量简单不繁琐。

从这次的课程设计中，我真真正正的意识到，在以后的学习中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，学习单机片机更是如此，程序只有在经常的写与读的过程中才能提高，这就是我在这次课程设计中的最大收获。

在焊接电路板时要注意各个引脚之间不能放在一个铜片内，要事先观察设计好每个部件的安放位置。

然后根据事先画好的电路图进行焊接。

焊接时也要注意各个引脚的位置，要尽量减少导线，并且把导线的安排要有序。

我们要按步骤进行有序的排列。

我们只有多动手实践才能把所学知识融会贯通的运用起来，而这次课程设计正是给了我们这样一个很好的机会，让我们能在实践过程中把所学知识加以巩固，更能从中找出许多不足之处。

致谢
能有机会做这次课程设计，我首先要感谢淮阴工学院计算机工程学院给我们提供各种硬件设施和机房，让我们能够有机会做单片机实习。

还要感谢指导老师辛勤的给我们悉心指导和组员的相互帮助，团结协作。

此次课程设计题目虽然并不十分复杂，但是在设计过程中还是遇到了很多意想不到的困难。

在查阅资料，小组讨论之后，我们把困难逐个解决了；在设计中，所学知识得到进一步的巩固，使我掌握了平时没注意到的一些细节问题；设计中使我大概掌握了设计思想，必须把握全局。

课程设计时在个人的摸索上更要注重团队的合作，要明确分工，充分利用和发挥每个成员的价值。

总体来说，此次设计是比较有意义的，是提高学习效率和学习积极性的一种很好的途径。

课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程，通过课程设计我们能够比较系统的了解理论知识，把理论和实践相结合，并且用到生活当中。

在做设计的过程中总会出现各种问题，在这种情况下我们都会努力寻求最佳路径解决问题，无形间提高了我们的动手，动脑能力，并且同学之间还能相互探讨问题，研究解决方案，增进大家的团队意识。

这次的课程设计能圆满完成，不仅要感谢老师的辛勤指导，学校给我们提供的美好环境，还有更重要的是组员之间凝结成一个整体，相互协作。

参考文献
1 李广弟，朱月秀，冷祖祁编著.单片机基础（第3版）.北京航空航天大学出版社.2007年1月
2 单片机原理及应用实验指导书，淮阴工学院计算机工程学院编.2009年9月
3 于京，张景璐编著.51系列单片机C程序设计及应用案.中国电力出版社.2006年3月
4 林伸茂编著.8051单片机彻底研究实习篇.人民邮电出版社.2004年5月
5 [美]Myke Predko 编著,田玉敏等译.精通8051程序设计.人民邮电大学出版社.2006年3月
6 赵景波,薛萍.Protel 2004 电路设计应用范例.清华大学出版社.2004年3月
附录：硬件连接图
指导教师评语。