杭电 短学期 单片机 实验报告 2012

自动化学院

单片机课程设计报告

专业电子信息技术及仪器班级09062912

学号09061939

学生姓名瓦达喜

指导教师

学期大四上

完成日期2012.9.9

一、目的

智能仪表课程设计是一项综合性的专业实践活动，目的是让学生将所学的基础理论和专业知识运用到具体的工程实践中，以培养学生综合运用知识能力、实际动手能力和工程实践能力，为此后的毕业设计打下良好的基础。

二、任务

本次智能仪表课程设计的任务是设计一个温度控制器，并完成相关的编程工作。

基本任务是利用AT89C51单片机、ADC0809模数转换器等芯片设计一个具有温度测量显示和开关控制输出的装置。

三、温度控制系统具体设计要求

电路设计、软件编程的功能和要求：

1）该装置要求利用Proteus仿真软件完成软件编程与实现。

2）用6只共阴极的八段数码管来分别显示工作状态、设定温度和实际温度温度。如下图所示：

实际温度

设定温度

工作状态：“1”“1”表示开机

“0”“0”表示关机3）用3只按钮来分别作为开机/关机键、温度设定上升键和下降键。

4）用1只LED发光二极管来表示加热器开关量控制输出，所有发光二极管均要求用2003达林顿管或三极管放大驱动。

5）温度设定范围0~99℃，在装置处于开机状态情况下，当实际温度高于等于设定温度时，加热器控制输出“关”；当实际温度低于设定温度5℃时，加热器控制输出“开”。

6）上电后，自动显示关机状态、设定温度50℃和实际室内温度，这时用户可以设定温度进行设定，但只有在按下启动/关闭键后，控制器正式工作；

在运行期间，若对温度状态进行设定，则控制器按新设定开始。若关机后

（非断电）重新启动控制器，则自动进入上次关机前的设定状态。

7）温度传感器采用AT502热敏电阻（Proteus软件中用滑动变阻器代替）。

8）完成电路原理图设计，请注意：只设计本课题要求相关的电路；

9）完成2）～ 5）所规定功能的软件流程图和编程工作；

10）完成软硬件调试

四、硬件设计部分

1、系统设计整体框架图如图4-1所示

图4-1 温度控制系统框架图

本系统总体框架如图4-1所示，主要是基于AT89C51单片机和其他四个模块组成，四个模块即：LED显示模块、加热器控制模块、按键扫描/处理模块和基于ADC0808芯片的数据采集模块。

AT89C51单片机将通过ADC0808数据采集模块采集到的数据经过相应的处理送往LED显示模块进行显示。

数据采集模块：系统要求对温度进行实时采样、控制、显示，利用芯片ADC0808对温度采样，用一路模拟通道采集信号，就能满足要求。由于温度的变化在短时间内不是非常明显，没必要一直都要采集温度值，因此本系统采用内部中断0产生定时中断定时的对温度值进行采集，并送显示。

按键扫描/处理模块：通过外部中断来实现，即有中断产生就去执行按键相应程序（开/关加热器、温度设置值上调、温度设置值下调）。

加热器控制模块：在装置处于开机状态情况下，当实际温度高于等于设定温度时，加热器控制输出“关”；当实际温度低于设定温度5℃时，加热器控制输出“开”。实时的控制温度的变化使得温度值在设定值附近，以满足系统的设计

要求。

1-1 ADC0809与MCS-51系列单片机的接口方法

ADC0809与8051单片机的硬件接口有3种形式，分别是查询方式、中断方式和延时等待方式，本系统中选用中断接口方式。

由于ADC0809无片内时钟，时钟信号可由单片机I/0口产生。ADC0809内部设有地址锁存器，所以通道地址由P0口的低3位直接与ADC0809的A 、B 、C 相连。通道基本地址为0000H ～0007H 。其对应关系如表4-1-1所示。

表4-1-1 0809输入通道地址

控制信号：将P2.7作为片选信号，在启动A/D 转换时，由单片机的写信号和P2.7控制ADC 的地址锁存和启动转换。由于ALE 和START 连在一起，因此ADC0809在锁存通道地址的同时也启动转换。

在读取转换结果时，用单片机的读信号RD 和P2.7引脚经或非门后，产生正脉冲作为OE 信号，用以打开三态输出锁存器。 其接口电路如图4-3-1 数据采集电路所示。 2、AT89C51晶振电路和复位电路 2-1 晶振电路原理图 如图4-2-1所示

图4-2-1

内部振荡器方式

地址码

输入通道

C B A 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1

1

1

IN7

c、2c构成并联

内部方式时钟电路如图4-2-1所示。外接晶体以及电容

1谐振电路，接在放大器的反馈回路中，内部振荡器产生自激振荡，一般晶振可在2～12MHz之间任选。对外接电容值虽然没有严格的要求，但电容的大小多少会影响振荡频率的高低、振荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳

c和2c通常选30pF左右；外接陶瓷谐振器时，1c和2c 定性。外接晶体时，

1

的典型值为47pF。

2-2 上电外部复位电路如图4-2-2所示

图4-2-2

上电外部复位电路

单片机的复位是靠外部电路实现的。无论是HMOS还是CHMOS型，在振荡器正运行的情况下，RST引脚保持二个机器周期以上时间的高电平，系统复位。在RST端出现高电平的第二个周期，执行内部复位，以后每个周期复位一次，直至RST端变低。本文采用上电外部复位电路，如图4-2-2所示，相关参数为典型值。

3、数据采集模块

3-1 原理图如图4-3-1所示