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基于单片机的数字温度计的设计

基于单片机的数字温度计的设计

本课题主要设计了一个由AT89C51单片机作为核心的温度测量及报警电路。本课题采用AD590温度传感器作为温度检测元件,采用LED数码管作为温度显示模块。本电路设计新颖,功能齐全,结构简单。

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  • 详细描述

    基于单片机的数字温度计的设计

    摘要:在日常生活和生产中,温度是不可或缺的一个重要指标。但是一般的温度测量设备制作成本高,设计结构复杂,限制因素多的缺点。基于AT89C51单片机的数字温度计应运而生,单片机数字温度计设计结构简单,成本低,使用方便,限制因素少等优点,应用十分广泛。本课题主要介绍了温度测量的硬件电路和相关软件的设计。硬件电路主要包括主控制器,测温电路和显示等。控制电路采用AT89C51单片机,温度传感器采用AD590温度传感器,显示电路采用3位共阳极LED数码管。系统程序主要包括主程序,读出温度子程序,温度转换命令子程序显示数据子程序等。
    关键词: AT89C51; 温度传感器; AD590
     
    Single chip digital thermomeyer
    Abstract: In the daily life and production, the temperature is an indispensable criterion. But the temperature measuring equipment general production cost is high, the design of complex structure, the disadvantages of limiting factors. Digital thermome based on AT89C51 single chip microcontroller digital thermometer design emerge as the times require,and has the advantages of simple structure, low cost, convenient use, less restrictive factors, a wide range of applications. This paper mainly introduces the hardware circuit design oftemperature measurement and related software. The hardware circuit includes the main controller, temperature measurement circuit and display etc.. The control circuit usesAT89C51 microcontroller, temperature sensor using AD590 temperature sensor, the display circuit uses 3 common anode LED digital tube. The system program mainly includes the main program, read the temperature subroutine, temperature conversioncommand subroutine display data subprogram.
    Key word: AT89C51 ; Temperature sensor; AD590
     
    目录
    1 引言 5
    2. 总体设计 5
    2.1总体设计框图 6
    2.2数字温度计方案论证 6
    2.2.1单片机的选取 6
    2.2.2 温度传感器的选取 7
    2.2.3转换电路的选取 7
    2.2.4 显示电路的选取 8
    2.2.4 最终设计方案 8
    3. 系统硬件设计 8
    3.1温度采集模块 8
    3.1.1温度传感器模块 8
    3.1.2 AD590工作原理 10 
    3.2 放大电路模块 11
    3.3 模数转换 11
    3.3.1ADC0804 12
    3.4 主控电路 15
    3.4.1 单片机介绍 15
    3.4.2 单片机AT89C51各引脚功能介绍 16
    3.4.3主控模块复位电路 19
    3.4.4主控模块时钟电路 20
    3.5显示模块 21
    3.5.1显示器结构 21
    3.5.2显示模块原理 21
    4. 系统软件设计 21
    4.1总流程图 22
    4.2 A/D转换软件模块 24
    4.3读取数据模块 25
    4.4程序实现分析 25
    5. 硬件与软件调试 25
    5.1 proteus软件介绍 25
    5.2 keil软件使用方法 27
      5.3硬件调试 28
      5.4软件调试 29
    6. 总结与期望 30
    参考文献 31
    附录 35

    一、引言

    温度是生产过程中和科学实验及日常生活中普遍而且十分重要的参数之一。温度的测量与控制广泛应用于人们的日常生活和工业生产中,通常人们使用温度计来测量温度,通过人工操作加热,降温等一系列操作来控制温度,这样不但温度的准确度很难控制,实时性差,而且需要大量人员来操作,效果不是很理想。在某些重工业行业中对温度的要求很高,像铸造,模具,熔炼厂等,由于工作环境温度极高,对员工身体素质有一定要求,而且具有一定的危险性。对工业生产的可靠进行造成一定影响,为了避免这些缺陷,在某些特定环境里使用数字温度测量及控制设备。随着时代的进步和科技的不断发展,单片机技术已经逐渐普及到我们的生活,工作,生产等各个领域。
    计算机的产生加快了人类改造世界的步伐,但计算机体积大,很多场合都不能应用,单片机在这种场合中应运而生。单片机技术作为计算机技术的一个分支,已经发展成为一种比较成熟的技术。单片机具有体积小,功耗低,控制功能强,使用方便,适用范围广等优点被广泛应用于各种仪表仪器中,搭配不同的传感器,可以实现比如电压,温度,速度等物理量的测量与控制。目前的数字温度传感器是20世纪90年代中期问世的,它是微电子技术,计算机技术与自动检测技术的结晶。它能输出温度数据和相关的温度控制量,能和各种微控制器进行搭配。随着社会的不断发展,人们对传感器的要求也越来越高,现在的温度传感器正在单片机的基础上从集成化向智能化,并朝着高精度,多功能,布局标准化,高可靠性及安全性和研发单片机测温系统等高科技方向迅速发展。单片机数字温度计相比较原来的传统温度计而言,具有读取数据方便,测温范围广,测温数据准确,能灵活应用于各种场合,使用范围广等一系列优点。
    当今,传感器市场在全世界不断发展变化的创新中呈现出快速增长的趋势,有的专家甚至指出,传感器领域的主要技术将会在现有的基础上打到延伸和提高,各个国家会全部加速新一代传感器的开发和在生产上的应用,竞争也将会逐渐变得激烈。新技术的产生和发展将会重新定义未来的传感器市场,例如智能传感器,无线传感器等。
    本课题主要设计了一个由AT89C51单片机作为核心的温度测量及报警电路。本课题采用AD590温度传感器作为温度检测元件,采用LED数码管作为温度显示模块。本电路设计新颖,功能齐全,结构简单。
    二、总体设计

    2.1总体设计框图

    由温度传感器采集到的微弱电压信号经过放大器放大数倍后进入A/D转换器ADC0804的输入端口。然后ADC0804将模拟信号转换成AT89C51能接收的数字信号后传送给AT89C51,采用3个共阳极的8段数码管来动态显示当前测量到的温度。用单片机AT89C51的IO口驱动控制数码管的段码,P2.0口、P2.1口和P2.2口来驱动三极管来实现位选。驱动器74LS244使LED八段数码管动态显示。


    总结与展望

    通过本次毕业设计,我学到很多知识和经验。设计了一个系统,运用了多门课程知识,使我能够更好的串联大学期间所学习的专业知识。本设计将大学本科期间所学的模电、数电、单片机、微机原理和数字信号处理等知识结合在一起使用,综合程度较以往的设计更高,难度更大,但效果也更好。尤其是对此次所用到的单片机有了进一步的了解和认知,真正体会到了如何去利用单片机进行控制系统的设计和开发。但是系统也存在一些不足之处:首先,本系统设计未能做出实际物品,这是一个最大的缺陷。理论用于实践才能经得起检验,因此,这一点以后必须加以改进。其次,本系统在设计过程中某些地方有些过程未能深入详细论述,有待进一步改进和拓展。在实用keil软件画电路图时操作还不够熟练,有些地方有待加强,电路布局不够简洁明了。系统分析与设计是一个非常艰苦的工作,但也是一个有趣的过程,在设计的过程中,学习,实践,新的问题不断探索和尝试解决问题,这对我以后的学习和生活都会有很大的帮助。
     
    参考文献
    [1] 李朝青.单片机原理及接口技术(简明修订版).杭州:北京航空航天大学出版社,1998
    [2] 李广弟.单片机基础[M].北京:北京航空航天大学出版社,1994
    [3] 阎石.数字电子技术基础(第三版). 北京:高等教育出版社,1989
    [4] 廖常初.现场总线概述[J].电工技术,1999.
    [5]  康华光主编.华中理工大学电子学教研室,电子技术基础(模拟部分),第四版.北京:高等教育出版社,1999.
    [6]  童诗白主编.模拟电子技术基础,清华大学电子教研组编,第三版.北京:高等教育出版社,2000.
    [7]  谢嘉奎主编.电子线路(线形部分),第四版.北京:高等教育出版社,1999.
    [8]  邱关源主编.电路(上下册),第四版.北京:高等教育出版社,1999.
    [9]  高文焕、刘润生编.电子线路基础.北京:高等教育出版社,1997.
    [10] 王世昌编.电子线路辅导和题选.上海科学技术文献出版社,1999.
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