湖南工程學院
課程設計
課程名稱微控制器原理與應用
課題名稱溫度檢測設計
專業電氣工程及其自動化
班級電氣工程0607
學號姓名
指導教師___
2023年 6 月 8日
湖南工程學院
課程設計任務書
課程名稱微控制器原理與應用
課題溫度檢測設計
專業班級電氣工程0607
學生姓名
學號指導老師
審批任務書下達日期 2023年 6 月 8 日
任務完成日期 2023年 6月 19 日
目錄一、設計任務與要求1)
二、80c51單片計算機的組成原理2）
1. 組成框圖及內部總體結構2）
2. 微控制器各口及其負載能力、介面要求 ………………（3）
3. mcs—51微控制器的引腳功能5）
三、硬體電路設計6)
1. 溫度檢測和變送器6)
2. 顯示器介面電路7)
3. 溫度檢測系統總電路7)
四、軟體的設計8)
1. 軟體總體流程圖8)
2. 主程式與各部分程式9)
3. 程式除錯9）
五、總結10)
參考文獻11)
一、 設計任務與要求
自動控制系統在各個領域尤其是工業領域中有著及其廣泛的應用，溫度控制是控制系統中最為常見的控制型別之一。隨著微控制器技術的飛速發展，通過微控制器對被控物件進行控制日益成為今後自動控制領域的乙個重要發展方向，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關量都是常用的主要被控引數。例如：
在冶金工業、化工生產、電力工程、造紙行業、機械製造和食品加工等諸多領域中，人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應爐和鍋爐中的溫度進行檢測和控制。採用mcs-51微控制器來對溫度進行控制，不僅具有控制方便、組態簡單和靈活性大等優點，而且可以大幅度提高被控溫度的技術指標，從而能夠大大提高產品的質量和數量。因此，微控制器對溫度的控制問題是乙個工業生產中經常會遇到的問題。
1.設計題目：熱敏電阻式溫度檢測。
要求實現熱敏電阻式溫度的採集處理和顯示。
2.功能和指標：將熱敏電阻兩端電壓經a/d轉換變換成數字量，然後通過軟體方法測出溫度值，再進行現實處理。
要求顯示範圍為0-99度，當溫度低於30度時，發出長嘀聲報警和光報警，當溫度高於60度時，啟動直流電機散熱。
3.設計目的：掌握80c51微控制器應用系統的軟、硬體設計方法。
4.設計要求：（1）設計80c51微控制器控制系統的硬體電路原理圖；
2）完成各主要部分的程式框圖；
3）用組合語言編寫各部分的程式。
二、80c51單片計算機的組成原理
1、組成框圖及內部總體結構
圖2-1為80c51微控制器功能結構框圖
80c51 晶元內部整合了 cpu、ram、rom、定時/計數器和i/o口等各功能部件，並由內部匯流排把這些不見連線在一起。
80c51微控制器內部包含以下一些功能部件：
(1) 乙個8位cpu；
(2) 乙個片內振盪器和時鐘電路；
(3) 4kb rom（80c51有4kb掩膜rom，87c51有4kb eprom，80c31片內有無rom）；
(4) 128b內ram；
(5) 可定址64kb的外rom和外ram控制電路；
(6) 兩個16位定時/計數器；
(7) 21個特許功能暫存器；
(8) 4個8位並行i/o口，共32條可程式設計i/o端線；
(9) 乙個可程式設計全雙工序列口；
(10) 5個中斷源，可設定成2個優先順序。
外時鐘源外部事件計數
中斷控制並行口序列通訊
圖2-1 80c51微控制器功能結構框圖
2、微控制器各口及其負載能力、介面要求
80c51共有4個8位並行i/o埠,共32個引腳
(1)p0口——8位雙向i/o口。
在不並行擴充套件外儲存器(包括並行擴充套件i/o口)時, p0口可用作雙向i/o口。
在並行擴充套件外儲存器(包括並行擴充套件i/o口)時, p0口可用於分時傳送低8位位址(位址匯流排)和8位資料訊號(資料匯流排)。位結構如圖2-4所示。p0口能驅動8個lsttl門。
圖2-2 p0口位結構
(2) p1口——8位準雙向i/o口(「準雙向」是指該口內部有固定的上拉電阻)。位結構如圖2-5所示。
p1口能驅動為4個lsttl門。
圖 2-3 p1口位結構
(3) p2口——8位準雙向i/o口。
在不並行擴充套件外儲存器(包括並行擴充套件i/o口)時, p2口可用作雙向i/o口。在並行擴充套件外儲存器(包括並行擴充套件i/o口)時, p2口可用於傳送高8位位址(屬位址匯流排) 。p2口能驅動4個lsttl門。
p2口的位結構如圖2-6所示，引腳上拉電阻同p1口。在結構上，p2口比p1口多乙個輸出控制部分。
圖 2-4 p2口位結構
(4) p3口——8位準雙向i/o口。
可作一般i/o口用,同時p3口每一引腳還具有第二功能,用於特殊訊號輸入輸出和控制訊號(屬控制匯流排)。p3口驅動能力為4個lsttl門。
圖 2-5 p3口位結構
p3口第二功能如下表:
上述4個i/o口,各有各的用途。 在不並行擴充套件外儲存器(包括並行擴充套件i/o口)時, 4個i/o口都可作為雙向i/o口用。在並行擴充套件外儲存器(包括並行擴充套件i/o口)時, p0口專用於分時傳送低8位位址訊號和8位資料訊號,p2口專用於傳送高8位位址訊號。
p3口根據需要常用於第二功能,真正可提供給使用者使用的i/o口是p1口和一部分未用作第二功能的p3口端線。
3. mcs—51微控制器的引腳功能
80c51微控制器一般採用雙列直插dip封裝，共40個引腳，圖2-2a為引腳排列圖。圖2-2b為邏輯符號圖。40個引腳大致可分為4類：電源、時鐘、控制和i/o引腳。
圖2-6 80c51（80c31、87c51）引腳圖
三、硬體電路設計
1、溫度檢測和變送器
（1）熱敏電阻溫度轉換原理
熱敏電阻是近年來發展起來的一種新型半導體感溫元件，由於它具有靈敏度高、體積小、重量輕、熱慣性小、壽命長以及**便宜等優點,因此應用非常廣泛。熱敏電阻與普通熱電阻不同，它具有負的電阻溫度特性，當溫度公升高時，電阻值下降，其特性曲線如圖3-1所示。
圖3-1 熱敏電阻特性曲線
熱敏電阻的阻值-溫度特性曲線是一條指數曲線，非線性度較大，因此，在使用時要進行線性化處理。線性化處理雖然能改善熱敏電阻的特性曲線，但比較複雜。為此，在要求不高的一般應用中，常常作出在一定的溫度範圍內溫度與阻值成線性關係的假定，以簡化計算。
使用熱敏電阻是為了感知溫度，給熱敏電阻通以恆定電流，電阻兩端就可測到乙個電壓，然後通過下面公式求得溫度：
—被測溫度;
—與熱敏特性有關的溫度引數；
—熱敏電阻有關的係數；
—熱敏電阻兩端的電壓。
根據這一公式，如能測得熱敏電阻兩端的電壓，再知道引數和引數，則可計算出熱敏電阻的環境溫度，也就是被測得溫度。這樣，就把電阻隨溫度的變化關係轉化為電壓隨溫度的變化關係了。數字式電阻溫度計設計工作的主要內容，就是把熱敏電阻兩端電壓值經a/d轉換變成數字量，然後通過軟體方法計算出溫度值，再進行顯示等處理。
所以採取adc0809晶元來讀取電壓值。
2、 顯示器介面電路
圖3-2led顯示器介面電路
3、 溫度檢測系統總電路
圖3-3 微控制器溫度檢測系統電路原理圖
四、軟體的設計
硬體平台結構一旦確定，大的功能框架即形成。軟體在硬體平台上構築，完成各部分硬體的控制和協調。系統功能是由軟硬體共同實現的，由於軟體的可伸縮性，最終實現的系統功能可強可弱，差別可能很大。
因此，軟體是本系統的靈魂。軟體採用模組化設計方法，不僅易於程式設計和除錯，也可減小軟體故障率和提高軟體的可靠性。同時，對軟體進行全面測試也是檢驗錯誤排除故障的重要手段。
由於程式設計多涉及到數值運算，比較複雜，還有lcd的選單介面設計都是需要多重選擇判斷，這裡我們選用了移值性好、結構清晰的組合語言來實現程式設計。
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