单片机综合实验报告-王振超 1

接口技术综合实验题目：温度检测系统

院（系、部）：信息工程学院

姓名：王振超

学号：120749

班级：电122

专业：电气工程及其自动化

指导教师：张立新

2015年06月30日·北京

信息工程学院

目录

一、实验任务 (1)

1.1实验目的 (1)

1.2实验内容（四选一） (1)

1.3实验具体任务 (1)

1.4实验报告要求 (1)

二、任务分析 (2)

三、系统硬件设计 (3)

3.1系统硬件框图 (3)

3.2元器件的原理、参数介绍 (3)

3.3系统详细硬件原理图（手绘） (9)

3.4 I/O口地址的计算 (9)

四、任务分析 (12)

4.1 功能分析 (12)

4.3程序流程图 (13)

4.3源程序（附源程序清单） (14)

五、调试 (20)

5.1 调试设备介绍 (20)

5.2 调试过程描述 (20)

5.3调试中遇到的问题及解决方法 (21)

六、总结 (22)

1.1实验目的

1、通过这次实验，让学生得到接口技术实际应用系统开发的综合训练。

2、提高学生单片机综合系统的开发的能力。

1.2实验内容（四选一）

1）温度检测系统：

某温度变送器量程范围为0~80度，对应的模拟信号为0~5V，将此温度变送器接入ADC0809的IN2模拟输入通道，进行A/D转换，在数码管中显示出当前温度。

2）十字路口交通灯控制系统1：

利用单片机的定时器产生秒信号，控制十字路口的红、绿、黄灯交替点亮和熄灭，并且用4只LED数码管显示十字路口两个方向的剩余时间。系统的工作应符合一般交通灯控制的要求。

3）十字路口交通灯控制系统2：

利用单片机的定时器产生秒信号，控制十字路口的红、绿、黄灯交替点亮和熄灭，并且用4只LED数码管显示十字路口两个方向的剩余时间。要求能用按键设置两个方向的通行时间（绿、红灯点亮时间）和暂缓通行时间（黄灯点亮时间）。系统的工作应符合一般交通灯控制的要求。

4）机器人控制系统：

机器人组件组装、设计控制程序、调试、画出电路原理图、画出PCB板图。

1.3实验具体任务

温度检测系统：

某温度变送器量程范围为0~80度，对应的模拟信号为0~5V，将此温度变送器接入ADC0809的IN2模拟输入通道，进行A/D转换，在数码管中显示出当前温度。

1.4实验报告要求

（1）根据实验内容，设计硬件电路原理图，并给出手绘详细接线图（包括8051芯片、晶振电路、复位电路，电源、0809、8255、LED等）。

（2）画出程序流程图

（3）给出源程序清单（汇编语言或C语言源程序）

（4）调试，调试结束后要请老师进行检查。

（5）利用PROTEL软件绘制出上述电路原理图（即.SCH文件）

（6）利用PROTEL软件设计出印刷电路板图（即.PCB文件）。

（7）制作出印刷电路板（即PCB板）。（选作）

①若做出了印刷电路板，调试自己的板子。

②若未做出了印刷电路板，可利用接口实验箱进行调试。

（8）要认真写好实验报告。

对实验温度监测系统的分析：

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器，把温度信号通过单总线从数字温度传感器传递到单片机上。单片机数据处理之后，发出控制信息控制执行模块的状态，同时将当前温度信息发送到LED进行显示。

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。

三、 系统硬件设计

3.1系统硬件框图

3.2元器件原理、参数介绍

3.2.1 AT89C51的原理与参数

AT89C51主要性能参数：

●与MCS-51产品指令系统完全兼容 ●4k 字节可重擦写Flash 闪速存储器 ●1000次擦写周期

●全静态操作：0Hz －24MHz ●三级加密程序存储器 ●128×8字节内部RAM ●32个可编程I ／O 口线 ●2个16位定时／计数器 ●6个中断源

●可编程串行UART 通道 ●低功耗空闲和掉电模式

图2 AT89C51管脚图

AT89C51工作原理：

1、引脚排列及功能A T89C51的封装形式有PDIP,TQFP,PLCC 等，现以PDIP 为例。

（1）I/O口线P0口8位、漏极开路的双向I/O口。当使用片外存储器及外扩I/O 口时，P0口作为低字节地址/数据复用线。在编程时，P0 口可用于接收指令代码字节；程序校验时，可输出指令字节。P0口也可做通用I/O 口使用，但需加上拉电阻。作为普通输入时，应输出锁存器配置1。P0口可驱动8个TTL负载。P1口8 位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻。P1口是为用户准备的I/O 双向口。在编程和校验时，可用作输入低8 位地址。用作输入时，应先将输出锁存器置1。P1口可驱动4 个TTL 负载。P2口8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻。当使用外存储器或外扩I/O口时，P2口输出高8 位地址。在编程和校验时，P2 口接收高字节地址和某些控制信号。P3口8位、准双向I/O 口，具有内部上拉电阻。P口可作为普通I/O口。用作输入时，应先将输出锁存器置1。在编程/校验时，P3口接收某些控制信号。它可驱动4个TTL负载。

（2）控制信号线RST 复位输入信号，高电平有效。在振荡器稳定工作时，在RST 脚施加两个机器周期以上的高电平，将器件复位。外部程序存储器访问允许信号EA，EA/VPP 当EA 信号接地时，对ROM 的读操作限定在外部程序存储器，地址为0000H-FFFFH;当EA 接VCC 时，对ROM 的读操作从内部程序存储器开始，并可延续至外部程序存储器。在编程时，该引脚可接编程电压5V 或12V。在编程校验时，该引脚可接VCC。PSEN 片外程序存储器读选通信号PSEN，低电平有效。在片外程序存储器取指期间，当PSEN 有效时，程序存储器的内容被送至P0 口；在访问外部RAM 时，PSEN 无效。ALE/PROG 低字节锁存信号ALE.在系统扩展时，ALE 的下降沿将P0 口输出的低8 位地址锁存在外接的地址锁存器中，以实现低字节地址和数据的分时传送。此外，ALE 端连续输出正脉冲，频率为晶振频率的1/6，可做外部定时脉冲使用。

（3）外部晶振引线·XTAL1 片内振荡器反向放大器和时钟发生线路的输入端。使用片内振荡器时，连接外部石英晶体和微调电容。XTAL2 片内振荡器反相放大器的输出端。当使用片内振荡器时，外接石英晶体和微调电容。

2.、存储器组织和特殊功能寄存器AT89C51 的存储器将程序存储器和数据存储器分开，并有各自的存储空间和访问指令。它有 4 个存储空间：片内存储器、片外存储器、片内数据存储器及片外存储器。

3、时钟电路和工作时序振荡器

（1）振荡器电路原理XTAL1 Q ÷2 PD & Rf Q ÷3 ÷6

（2）振荡电路的接法C2 XTAL2 NC XTAL2 C1 XTAL1 CND 外部振荡器信号XTAL1 GND

3.2.2 ADC0809的原理与参数

ADC0809主要参数：

●分辨率：8Bits

●工作电压：4.5V~6V

●吞吐率：10KSPS

●输入通道数：8

●封装类型：MDIP

●引脚：28

图3 ADC0809管脚图