长沙理工大学单片机课设

CHENGNAN COLLEGE OF CUST

题目：《单片机原理及应用》课程项目设计 温度的检测与显示的设计

姓 名： 柳豪 学 号：

201582250120

班 级: 电气1501 专 业： 电气工程及其自动化 所在院(系): 电气工程系 指导教师： 朱豆 日期：2017年12月

小组成员： 陶明亮 黄雨 王辅王世豪 柳豪

4.2.4 芯片LM324的

1 温度检测的发展

介绍

过程

4.3 A/D转换器——

2.1 设计目的

ADC0809介绍

2.2 设计原则

4.3.1 ADC0809的工作

2.3 设计思路

过程

2.3.1硬件设计原则

4.3.2 2ADC0809管脚

2.4 系统的组成

结构图

3 温度检测系统的

4.4 显示系统设计

电路图

4.4.1 8255A扩展芯

4 硬件设计

片的介绍

4.1 单片机的选用

4.4.2 8255与MCS51

4.2 数据采集系统

的接口

4.2.1热电偶的优点

4.4.3 LED显示单元

4.2.2系统组成

5 程序流程图及程序

4.2.3系统分析计算

5.1 程序流程图

5.2 程 序

目录

小组成员： 陶明亮 黄雨 王辅王世豪 柳豪

1. 温度检测的发展过程

在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。其中，温度是需要测量和控制的重要参数之一。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。

采用MCS-51单片机来对温度进行检测，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。

2.1 设计目的

本设计最终所要达到的目的有以下几个方面：

a)掌握单片机各部分的使用，可以依据要求进行小规模的编程； b)熟悉A/D转换的过程，及其在实践中的应用；

c)熟悉各种温度传感器的使用，能根据不同的电路选择合适类型的传感器。

2.2 设计原则

2.2.1 硬件设计原则

a）我们结合典型的A/D转换电路，选择ADC0809芯片做主打芯片，实现数模转换能；

b）此设计利用A/D转换芯片配以显示电路用其所需要的外围电路实现温度显示，具有编程灵活、便于显示水温功能的扩充（也可用于炉温显示）、精确度高等特点；

c）硬件结构设计应与软件设计方案一并考虑；

d）整个系统相关器件力求性能匹配，与环境相适应。2.3.2 软件系统原则 a）我们的程序采用模块化设计，软件结构清晰，简洁；

b）我们将设计的程序存储区及数据存储区尽量合理化规划，便于设计功能的扩展；

c）我们对各个功能程序与运行结果及运行要求都作了简要说明，以便查询。

2.3 设计思路

本系统用热电偶为检测温度元件，通过温度传感器将被测温度转换为电量，经过放大滤波电路处理，其中用到LM324四运放集成电路来实现。经过放大滤波电路处理后，由模数转换器将模拟量转换为数字量，结合典型的A/D转换电路，选择ADC0809芯片做主打芯片，实现数模转换功能再与单片机相连，其中用AT89C51芯片代替8031系列芯片。通过8255可编程扩展芯片对温度进行报警限制处理，然后再由LED数码管进行跟踪显示。

2.4 系统的组成

为了更直观的了解本设计，我将整个系统分为了三个设计模块：LED显示模块、A/D转换模块以及数据采集模块，以下就是各个模块的功能简介：

a）LED模块为系统提供采时，通过使用典型的LED数码管，结合动态扫描程序实现温度的显示功能；

小组成员： 陶明亮 黄雨 王辅王世豪 柳豪

b）数据采集模块利用小信号放大器实现数据采集；

c）A/D转换模块和其他外围器件，实现与单片机的正确连接以及编制转换程序。 3 温度检测系统的工作原理及电路图 3 温度检测系统的工作原理及电路图

3.温度检测系统的电路图

ADC0809ALEP089C51WRP2.7RDINT1P2.6RST74LS02DQCKQA774LS74CLKADDCADDBADDAD7-D0STARTALEOEEOCA0PB0A1WRPB7RDD7-D08255CSRSTPA3PA2PA1PA0

VREF(+)VREF(-)IN0IN1+5VGNDVTG74LSA2373A1A0IN722074LS068+5V74LS07

4 硬件设计

本章主要是介绍硬件几部分的芯片选型 4.1 单片机的选用

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理

小组成员： 陶明亮 黄雨 王辅王世豪 柳豪

器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

AT89C51芯片结构及特性

与MCS-51 兼容 两个16位定时器/计数器 4K字节可编程闪烁存储器 5个中断源

寿命：1000写/擦循环 可编程串行通道

数据保留时间: 10年 低功耗的闲置和掉电模式

静态工作：0Hz-24Hz 32可编程I/O线三级程序存储器锁定 片内振荡器和时钟电路 128*8位内部RAM

4.2 数据采集系统 4.2.1 热电偶的优点

热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是：

a)测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。

b)测量范围广。常用的热电偶从-50～+1600℃均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。

c)构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。

4.2.2 热电偶测温回路系统组成

R2R6R110K1123U3DALM32410K100K1R5432U3CA11LM324C20.1PRW15001200KVTL1R349.1KL3C10.1PR49.1K地

4.2.3 系统分析计算

此电路是反相比例运算电路和同相运算放大电路，热电偶传输来的弱电流信号经过次电路的两极放大，最终得到一个直流电压值，输入到A/D转化器中。

反相例运算运算电路，输入信号从反相输入端输入，同相输入端通过电阻接地。放大倍数 A=-R2/R1=-100K/10K=-10 其中负号表示输出电压与输入电压的相位相反，改变R1和R2的比值，即可改变其放大倍数。其中运放的同相输入端接有电阻R3，参数选择应使两输入端外接直流通路等效电阻值平衡，即R3=R1//R2，静态时，使输入级偏置电流平衡并让输入级的偏置电流在运算放大器两个输入端的外接电阻上产生相等的压降，以便消除放大器的偏置电流及其漂移的影响，故R2又称平衡电阻。

同相比例运算放大电路，输入信号从相同输入端输入，而反相输入端通过电阻接

小组成员： 陶明亮 黄雨 王辅王世豪 柳豪

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