单片机智能仪器设计温度测量显示报告

辽宁科技学院

智能仪器设计基础课程设计

----温度测量显示报警

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1.设计要求：

热电阻温度设计：①温度传感器铂PT100

②显示温度数值，精度0.1℃

③温度超限报警

2.方案设计：

温度传感器

信号调理 AD0804 STC89C52 数码管显示

单片机

蜂鸣器报警

方案说明：

本设计的采用STC89C52为核心，DA0804数据采集。将外部的模拟信号经过A/D（ADC0804）转换后送给单片机STC89C52进行处理。处理后将显示数据传送给数码管显示。在到达设定的报警温度时进行报警。

温度测量显示报警是通过铂电阻的阻值随温度的变化而变化，将阻值的变化通过电桥电路转化成电压变化，用运放把电压放大到AD可以接受的范围，AD将电压信号转换成数字信号传输到单片机，经过单片机处理，将温度数值显示到七段数码管上。当温度大于80℃时蜂鸣器进行报警提示。

3.硬件设计:

3.1单片机及其最小应用系统

STC89C52是一个高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）

端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口。

各引脚的功能如下：

Vss(20):接地。

Vcc(0):接+5V电源。

XTAL1（19）和XTAL2（18）：在使用单片机内部振荡电路时，这两个端子用来外接石英晶体和微调电容。如图3.1所示，本硬件图使用11.0592MHz石英晶振。

(9): RST是复位信号输入端。当此输入端保持两个机器周期（24

RST/V

PD

个振荡周期）的高电平时，就可以完成复位操作。

ALE/PROG(30):ALE是地址锁存允许信号，在访问外部存储器时，用来锁存由P0口送出的低8位地址信号。在不访问外部存储器时，ALE以振荡频率1/6的固定速率输出脉冲信号。因此它可用作对外部输出脉冲信号。因此它可用作对外输出的时钟。但要注意，只要外接有存储器，ALE端输出的就不再是连续的周期脉冲信号。

PSEN（29）：它是外部程序存储器ROM的读选通信号。在执行访问外部ROM 指令时，会自动产生PSEN信号；而在访问外部数据存储器RAM或访问内部ROM 时，不产生PSEN信号。

（31）：访问外部存储器的控制信号。当EA为高电平时，访问内部程EA/V

PP

序存储器；但当程序计数器PC的值超过0FFFH（对8051/80C51/8751）或1FFFH （对8052）时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。当EA保持低电平时，

为对8751片只访问外部程序存储器，不管是否有内部程序存储器。第二功能V

PP

内EPROM的21V编程电源输入。

P0.0~P0.7（39~32）：双向I/O口P0。第二动能是访问外部存储器时，可分时用作低8位地址和8位数据线；在对8751编程和效验时，用于数据的输入/输出。P0口能以吸收电流的方式驱动8个LS型TTL负载。

P1.0~P1.7（1~8）：双向I/O口P1。P1口能驱动（吸收或输出电流）4个LS 型TTL负载。在对EPROM编程和程序验证时，它接收低8位地址。在8052单片机中，.P1.0还用作定时器2的记数触发输入端T2，P1.1还用作定时器2的外

部控制端T2EX。

P2.0~P2.7（21~28）：双向I/O口P2。P2口可以驱动（吸收或输出电流）4个LS型TTL负载。第二功能是访问外部存储器时，输出高8位地址。在对EPROM 编程和效验时，它接收高位地址。

P3.0~P3.7（10~17）：双向I/O口P3。P3口能驱动（吸收或输出电流）4个LS型TTL负载。P3口的每条引脚都有各自的第二功能。

图3.1 单片机最小应用系统

复位电路：

本硬件图使用手动复位电路，在按下复位按钮后，电容C通过R1放点，同时电源Vcc通过R1和R2分压。而R2要比R1大许多，大部分电压降落到R2上，从而使RST端得到一个高电平导致单片机复位。同时EA=1。

3.2PT100电阻温度传感器

电阻温度传感器分为两部分：一部分为电桥电路，另一部分为放大电路。

在3.2图中，测温元件是铂电阻（测温范围0~200℃），铂电阻阻值变化在100~175.86Ω，用电桥来测量RX的变化，将电阻的阻值变化转变成电压的变化。通过计算可得电桥差模输出为0~0.15V，由于AD转化器件能接受的电压范围为0~5V，所以电桥差模输出要经过运发放大输出。差模运算放大器如图所接，放大倍数≈30。将电压放大到0~4.5V，这时就可通过AD转换，将数据传送到单片机处理。

图3.2 PT100电阻调理电路

3.3

AD0804转换

ADC0804是集成A/D 转换器。它采用CMOS 工艺20引脚集成芯片，分辨

率8位，转换时间100us ，输入电压范围在0~5V ，芯片具有三态输出数据锁存器，可直接连接到数据总线上。

图3.3 AD0804转换

各引脚名称及作用：

V IN （+），V IN (-)——两模拟信号输入端，用以接受单极性、双极性和差模输入信号。

DB7~DB0——具有三态特性数字信号输出口。

AGND——模拟信号地。

DGND——数字信号地。

CLK——时钟信号输入端。

CLKR——内部时钟发生器的外接电阻端。

CS——片选信号输入端，低电平有效。

WR——写信号输入，低电平启动A/D转换。

RD——读信号输入，低电平有效。

INTR——A/D转换结束信号，低电平表示本次转换已完成。

VREF/2——参考电平输入，决定量化单位。

VCC——电源5V输入。

AD0804时序图如下：

3.4七段LED数码管动态显示

测温范围是0~200℃，我们需要精确到小数点后一位，所以需要四个七段LED数码管。为了节约单片机的P口，所以我们使用两片74HC573锁存器连接到P0口进行数据传输，来实现动态显示的“段选”和“位选”，U2为段选锁存器，U3为位选锁存器。P2.6和P2.7端口来控制锁存器的锁存端。