51单片机设计数显温度计实训报告

实训报告

专 业班 级学 号学生姓名指导教师

一.实训目的

单片机专周实训是在学习完单片机应用技术课程之后开设的两周实训课程，在课程学习中，通过理论与实验相结合的学习，同学们已经掌握了单片机基本的使用方法，但是教材上的例子比较简单，扩展的空间不大，因此此次实训的目的是为了加强同学们对单片机开发流程的认识，加深对单片机I/O口扩展与外围器件的使用，加强同学们的职业素养，加强同学们的实际动手能力与调试能力，从而实现从理论到实践的升华。

二．实验设备

1.抑制电路板 2.计算机

3.SuperPro编程软件 4.烧录器

三. 实训要求

本次实训的项目是使用单片机制作一个数字温度计，2位7段数码管用以显示两位温度数据。实训过程先使用仿真软件实现电路的仿真，再使用万用板焊接电路，实现功能。要求仿真通过，实训态度认真，制作电路整洁，能实现功能。

设计要求：使用热敏电阻作为温度传感器，单片机作为处理芯片，根据佛山

的气候，要求温度显示数据范围为从0℃~45℃，分辨率为1℃，数码管显示采用动态扫描显示方式。

四.实训电路

五.设计过程

根据开发的要求，热敏电阻作为温度传感器，必须使用直流偏置电路和AD转换器，单片机接收AD转换器的数据，对照预先做好的温度数据查表，查到了相应的温度数据，送到数码管动态显示。硬件结构图如下图。

因此该系统重点解决的问题是热敏电阻的使用与AD转换器的使用，而多位7段数码管的动态显示已经非常熟悉了，因此不做过多的阐述。下面对一些重点问题进一步进行分析。

热敏电阻偏置电路 电压

AD转换器 数据 51单片机 数码管 控制 1.AD转换器

本次实训使用ADC0809芯片，在设计电路的时候一定要预先规划好0809的使用方式，具体使用查询方法、中断方法还是定时访问方法可以自己选择，因此电路的灵活性很强，编程也随着硬件变化而变化。

2.热敏电阻

热敏电阻器有NTC与PTC两种，NTC是Negative Temperature Coefficient的缩写，意思是负的温度系数，泛指负温度系数很大的半导体材料或元件，所谓NTC热敏电阻器就是负温度系数热敏电阻器。它是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料，采用陶瓷工艺制造而成的。这些金属氧化物材料都具有半导体性质，因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。温度低时，这些氧化物材料的载流子（电子和孔穴）数目少，所以其电阻值较高；随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降低。NTC热敏电阻器在室温下的变化范围为100?～1M?，温度系数为?2%～?6.5%。NTC热敏电阻器可广泛应用于温度测量、温度补偿、抑制浪涌电流等场合。

NTC热敏电阻专业术语： （1）零功率电阻值RT（?）

RT指在规定温度T时，采用引起电阻值变化相对于总的测量误差来说可以忽略不计的测量功率测得的电阻值。

电阻值和温度变化的关系式为

RT = RN expB(1/T ? 1/TN)

RT：在温度T（K）时的NTC热敏电阻阻值。 RN：在额定温度TN（K）时的NTC热敏电阻阻值。 T：规定温度（K）。

B：NTC热敏电阻的材料常数，又叫热敏指数。 exp：以自然数e为底的指数（e = 2.71828…）。

该关系式是经验公式，只在额定温度TN或额定电阻阻值RN的有限范围内才具有一定的精确度，因为材料常数B本身也是温度T的函数。

（2）额定零功率电阻值R25（?）

根据国家标准规定，额定零功率电阻值是NTC热敏电阻在基准温度25℃时测得的电阻值R25，这个电阻值就是NTC热敏电阻的标称电阻值。通常所说的NTC热敏电阻多少阻值，亦指该值。

（3）材料常数（热敏指数）B值（K） B值被定义为

B?T1T2RlnT1T2?T1RT2

RT1：温度T1（K）时的零功率电阻值。 RT2：温度T2（K）时的零功率电阻值。 T1，T2：两个被指定的温度（K）。

对于常用的NTC热敏电阻，B值的范围一般为2 000K～6 000K。

本次实训所使用NTC(负温度系数)热敏电阻型号为MF58-503-390，其标称阻

值R25为50KΩ，材料常数B值为3900K（见型号的最后的三位数，补0）。

根据上述公式，我们可以推算出MF58-503-390在0~99℃的电阻值，可以使

用excel表格公式推算，十分方便，当然也可以参见课本的数据表格。

（4）热敏电阻偏置电路

VCC171415818192021D0D1D2D3D4D5D6D7ABC12 VR(+)热敏电阻本身是无源元件，只是温度变化导致电阻值变化，因此使16用时必须外接偏置电路，从而实现温度变化导致电压（电流）的变化。VR(-)IC2最理想的情况是使用电流源串联热敏电阻，电流恒定，电阻变化直接导25ADC0809致热敏电阻两端电压与热敏电阻呈线性变化，但是电流源电流相对复杂，262423R720K使用的元器件太多，因此在温度计这样精度不高的场合并不适合。

109226OEALESC7简单的偏置电路可以使用右图的电路，电路简单，而且线性化较好，EOCCLK比较适合于简单的测温电路。因此我们采用这种偏置电路。 IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7272812345RTR8100K

3. 数码管显示

数码管显示使用动态扫描方式，为了减少干扰和提高单片机的稳定性，驱动

数码管使用一个74LS04（非门）驱动。

六.实训程序

ORG 0000H LOOP: CLR P2.2 SETB P2.2 JNB P2.1,$ CLR P2.0 MOV A,P0 SETB P2.0 CLR C

SUBB A,#2CH

MOV DPTR,#TEMPTAB MOVC A,@A+DPTR SETB P3.1 SETB P3.2 MOV B,#10 DIV AB MOV R3,A MOV R4,B

MOV DPTR,#DIGITTAB MOV A,R3

MOVC A,@A+DPTR MOV P1,A CLR P3.2

ACALL DELAY MOV A,R4

MOVC A,@A+DPTR SETR P3.2 MOV P1,A CLR P3.1

ACALL DELAY AJMP LOOP DELAY: MOV R6,#2

D1: MOV R7.#250 D2: NOP

DJNZ R7,D2 DJNZ R6,D1 RET

DIGITTAB:

DB 0C0H DB 0F9H DB 0A4H DB 0B0H DB 099H DB 092H DB 082H DB 0F8H DB 080H DB 090H DB 08EH

TEMPTAB:

DB 90,89,88,97,100,86,85,84,83,100,82,81,100,80 DB 79,100,78,77,100,76,75,100,74,100,73,100,72,71

DB 100,70,100,69,100,68,100,67,100,66,100,65,100,64 DB 100,63,100,62,100,61,100,60,100,100,59,100,58,100 DB 57,100,100,56,100,55,100,54,100,100,53,100,52,100 DB 100,51,100,50,100,100,49,100,48,100,100,47,100,46 DB 100,100,45,100,100,44,100,43,100,100,42,100,100,41 DB 100,40,100,100,39,100,38,100,100,37,100,100,36,100 DB 35,100,100,34,100,100,33,100,32,100,100,31,100,30 DB 100,100,29,100,28,100,100,27,100,26,100,100,25,100 DB 24,100,100,23,100,22,100,21,100,20,100,100,19,100 DB 18,100,17,100,16,100,15,100,14,100,13,100,12,100 DB 11,100,10,9,100,8,100,7,6,100,5,4,100,3 DB 2,1,100,0 END

七.实训心得

通过理论与实验相结合的学习，已经掌握了单片机基本的使用方法，加强对单片机

开发流程的认识，加深对单片机I/O口扩展与外围器件的使用，加强了职业素养，加强同学们的实际动手能力与调试能力，从而实现从理论到实践的升华。认识到单片机编程的重要不容的一点错误。

其次是明白了AD转换器就是一个中央处理核心的作用，用来处理数据，提取数据。 通过焊接电路使得我的焊接技术得到提升。同时更加深刻的了解数字温度计电路的原理和要点。

还有就是了解单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能。系统结构简单，使用方便，实现模块化，单片机可靠性高，可工作到10^6 ~10^7小时无故障、处理功能强，速度快具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。

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