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基于MCS-51单片机的室温检测与显示.doc

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.47M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    1 绪 论
    1.1 温度检测装置的现状及发展概况
    1.2 传感器发展趋势
    2 系统分析及方案设计
    2.1 设计内容和设计要求
    2.2 系统分析
    2.3 总体设计方案
    2.4 硬件选择
    2.4.1 单片机的选择
    2.4.2 温度传感器的选择
    2.4.3 显示模块的选择
    2.4.4 键盘的选择
    3 芯片原理与接口设计
    3.1 传感器模块AD590
    3.1.1 AD590的基本参数
    3.1.2 AD590的测温原理
    3.1.3 放大电路
    3.1.4 AD590的接口设计
    3.2 主控制器模块AT89S51
    3.2.1 AT89S51的基本参数
    3.2.2 晶体振荡特性
    3.2.3 AT89S51芯片的引脚图
    3.3 模拟量输入通道
    3.4 显示电路
    4 系统硬件电路设计
    5 软件设计
    5.1 AD590的初始化程序
    5.2 数码管串行方式显示子程序
    5.2.1 流程图
    5.2.2 程序源代码
    5.3 主函数软件流程图
    5.4 整体源程序源代码
    参考文献
    课程设计（论文）用纸 基于 MCS-51 单片机的室温检测与显示 摘要 随着电子技术的发展，家用电器和办公设备的智能化、系统化已成为发展 趋势，而很多工业与民用设备都离不开温度检测。同时，温度作为与我们生活 息息相关的一个环境参数，对其的测量和研究也变得极为重要。故温度检测系 统在现代生活生产中得到了越来越广泛的应用。本文以室温检测为背景，介绍 了采用温度传感器 AD590 作为温度采集器、AT89S51 单片机为主控制器，外加 LED 显示模块实现智能温度测量装置的设计方法、工作原理、电路组成等。 关键词：温度检测，AD590，AT89S51 单片机，接口设计
    课程设计（论文）用纸 目 录 1 绪 论 ........................................................1 1.1 温度检测装置的现状及发展概况 ................................1 1.2 传感器发展趋势 ..............................................2 2 系统分析及方案设计 ..............................................3 2.1 设计内容和设计要求 ..........................................3 2.2 系统分析 ....................................................3 2.3 总体设计方案 ................................................4 2.4 硬件选择 ....................................................5 2.4.1 单片机的选择 ............................................ 5 2.4.2 温度传感器的选择 ........................................ 5 2.4.3 显示模块的选择 .......................................... 5 2.4.4 键盘的选择 .............................................. 6 3 芯片原理与接口设计 ..............................................7 3.1 传感器模块 AD590 ............................................ 7 3.1.1 AD590 的基本参数 ........................................ 8 3.1.2 AD590 的测温原理 ........................................ 8 3.1.3 放大电路 ................................................ 9 3.1.4 AD590 的接口设计 ........................................ 9 3.2 主控制器模块 AT89S51 ....................................... 10 3.2.1 AT89S51 的基本参数 ..................................... 10 3.2.2 晶体振荡特性 ........................................... 10 3.2.3 AT89S51 芯片的引脚图 ................................... 11 3.3 模拟量输入通道 .............................................12
    课程设计（论文）用纸 3.4 显示电路 ...................................................15 4 系统硬件电路设计 ...............................................16 5 软件设计 .......................................................17 5.1 AD590 的初始化程序 ......................................... 17 5.2 数码管串行方式显示子程序 ...................................17 5.2.1 流程图 ................................................. 17 5.2.2 程序源代码 ............................................. 19 5.3 主函数软件流程图 ...........................................19 5.4 整体源程序源代码 ...........................................19 参考文献 ..........................................................23
    课程设计（论文）用纸 1 绪 论 温度是与人们生活息息相关的环境参数，许多情况下都需要进行温度检测， 温度检测报警系统在现代日常生活、科研、工农业生产中已经得到了越来越广 泛的应用，所以对温度的测量报警方法及设备的研究也变得极其重要。随着人 们生活水平的不断提高以及应对各种复杂测量环境的需要,人们对温度检测装 置的要求也越来越高。其中温度检测报警器就是一个典型的例子。 本设计以室温检测为背景，所以省去报警部分，只保留温度检测装置。与 传统的温度测量系统相比，本设计中的数字温度检测系统具有很多前者没有的 优点，如测温范围广而且精确，采用 LED 数字显示，读数方便等。 1.1 温度检测装置的现状及发展概况 温度是一种在生产、科研、生活中需要测量和控制的重要物理量，是国际 单位制七个基本量之一。其测量装置一般采用各式各样形态的温度传感器。根 据在信号输出方式上的不同可以分为模拟温度传感器和数字温度传感器。 单片机技术的出现则为现代工业测控领域带来了一次新的技术革命。单片 机以其体积小、重量轻、抗干扰能力强、对环境要求不高、可靠性高、性价比 高、开发容易等特点，在工业控制、数据采集、智能化仪器仪表、办公自动化 等诸多领域得到了极为广泛的应用。目前，温度检测装置技术经过近几十年的 发展，已经十分成熟，各种温度检测装置能实现各种复杂环境下的温度检测， 而且检测精度高，温度显示范围广，配合新一代的液晶 LED 显示屏，用途广泛， 在市场中显示出了很强的竞争力。 第 1 页 共 23 页
    课程设计（论文）用纸 1.2 传感器发展趋势 现代信息技术的三大基础是信息采集(即传感器技术)、信息传输(通信技术) 和信息处理(计算机技术)。传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度 传感器，它被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域，数量高居各种传 感器之首。 近几十年来，温度传感器的发展大致经历了以下三个阶段： (1)传统的分立式温度传感器(含敏感元件)； (2)模拟集成温度传感器/控制器； (3)智能温度传感器。 目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式，由集成化向智能化、 网络化的方向发展。 第 2 页 共 23 页
    课程设计（论文）用纸 2 系统分析及方案设计 2.1 设计内容和设计要求 以室内温度的检测和显示为背景，利用单片机技术实现对温度的采集与显 示。具体要求如下： （1）掌握计算机控制系统中模拟量输入通道的设计方法，以及程序设计方法。 （2）选择合适的温度传感器，量程为 0～50℃，要求测量精度不超过±1%。 （3）掌握常用接口芯片的工作原理与接口设计。 （4）选用 MCS-51 单片机，完成对温度信号的采样和处理，并通过 LED 电 路显示。 (5) 绘制硬件系统原理图和软件程序流程图，并编写用户程序。 （6）撰写课程设计报告一份，要求字数 3000～5000 字。 2.2 系统分析 本设计是一个基于单片机的温度测量电路，温度检测系统采用热敏电阻等 温度敏感元件，热敏电阻虽然成本低，需要后续信号处理、A/D 转换处理等才能 将温度转换成数字信号。 所以这里采用温度传感器，在单片机电路设计中，单片机除了可以测量电 信号外，还可以用于温度、湿度等非电信号的测量，能独立工作的单片机温度 检测、温度控制系统已经广泛的应用于很多领域。单片机的接口信号是数字信 号，要用单片机作为控制器测量温度这类非电信号，就要使用温度传感器将温 度信息转换为电流或者电压信号输出，模拟信号还需要进行 A/D 转化，以满足 单片机接口的需要。 第 3 页 共 23 页
    课程设计（论文）用纸 这里选用温度传感器 AD590，此型号传感器可以很容易直接读取被测温度 值，进行转换，成功地进行温度采集以后，就可以利用单片机进行数据处理， 然后通过 LED 显示器将温度显示出来，就可以满足设计要求。 硬件部分设计主要包括：测温电路、传感器电路及测温电路与单片机的接 口等组成。 2.3 总体设计方案 本设计中，温度传感器采用 AD590，控制器采用 AT89S51，显示电路采用 LED 数码管显示器实现。本系统设计中采用 AT89S51 单片机作为系统的控制中心， 采用集成的温度芯片 AD590 测量环境温度，采用数码管串行动态显示方式显示 所测得的温度值。按照系统设计功能的要求，系统整体包括 3 个模块：主控制 器、测温电路和显示电路。总设计框图如图 2.1 所示。 AD590 温度芯片 模拟量输入通道 键盘设定 时钟信号 LED 数码管显示电路 主控制器 AT89S51 电源 PC 机 图 2.1 总体设计框图 第 4 页 共 23 页
    课程设计（论文）用纸 2.4 硬件选择 2.4.1 单片机的选择 AT89S 系列的单片机是能用下载线进行在线编程的 ISP，使用简单的 HC244 电路，就可以通过电脑上面的程序来进行对单片机的编程,无须拆卸下写片。 AT89C 系列则没有这个功能并且 C 系列单片机无法调试。 AT89S51 单片机是一种带 4KB 闪速可编程可擦除存储器的低电压、高性能的 8 位微控处理器。它与 MCS-51 系列单片机兼容，有 1024B RAM，4 个 I/0 端口共 32 线，2 个 16 位可编程定时计数器，全双工串口通道，5 个中断优先级 2 层中 断嵌套中断，片内时钟振荡器。使用 AT89S51 是一种高性能又经济的选择。 2.4.2 温度传感器的选择 温度传感器作为从机可通过专用总线接口与主机进行通信。AD590 适用于 150℃以下、目前采用传统电气温度传感器的任何温度检测应用，具有低成本的 单芯片集成电路及无需支持电路的特点。应用 AD590 时，无需线性化电路、精 密电压放大器、电阻测量电路和冷结补偿。。 本设计以测量室温为背景，测量温度在 0 到+50℃之间，AD590 温度测量范 围从-55 到+150℃，精度为±0.3℃，此温度传感器硬件电路简单，转换精度高， 成本低。 2.4.3 显示模块的选择 显示模块一般有两种选择，数码管（LED）显示或液晶（LCD）显示。本设 计只显示数字，显示内容简单，所以选择数码管作为显示温度的设备，数码管 成本低且电路接线简单。 第 5 页 共 23 页
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