基于单片机的ad590测温系统课程设计报告

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1、基于单片机的ad590测温系统课程设计报告专业班级： 电子信息工程 07 姓 名： 指导教师： 2010 年 11 月 5 日信息与电子工程学院目 录1、前言12、设计方案比较13、硬件设计34、软件设计75、调试86、总结97、附录10前言近年来随着科技的飞速发展，为使生活更加便捷，单片机技术正在不断地走向日常应用，同时带动传统检测技术日新月异。在人们生活环境中，温度扮演着举足轻重的角色，人们无时无刻在与温度打交道。可以说几乎80%的工业部门都不得不考虑温度的因素。目前测量温度一般使用的温度计，除了常用的水银或酒精制成的温度计外，还有用其他材料制成的温度计。本次课程设计是基于单片机的测温系统

2、，此系统的传感器是热敏电阻，利用热敏电阻负温度系数的特性构建出测量电路，再通过STC12C5608AD单片机，单片机内部有10位8路的AD转换，可把测量电路输出的电压值转化为AD值，然后通过四位数码管显示出温度，本次设计使用键盘设置温度报警点，这样可在不同场合使用，当超过温度时显体管就会闪烁。使用电脑上USB接口的5V电压即可让这个系统工作。经过keil软件编辑，编译，链接，调试以及仿真，写出满足控制要求的程序，通过下载线把写好的程序下载单片机内。 单片机即可自主反复执行程序，从而完成测温过程。这种设计方案实现了温度实时测量和显示。该系统抗干扰能力强，具有较高的测量精度，安装简单方便，性价比高

3、，可维护性好。这种测温系统可广泛应用于各种场合，实现对的实时测量，是一种比较智能、经济的方案，适于大力推广，可带来很好的经济效益和社会效益。设计方案比较方案一：（晶体管3DG6作为温度传感器） 在现代工农业生产过程中，环境温度的测量和控制是极为普遍和重要的。为了提高生产效率，降低生产成本，寻求性能可靠价格低廉，且应用广泛的元器件是生产过程的首选。本测量仪就是采用极为普遍的晶体管3DG6作为温度传感器，廉价的电压/频率转换器(V/F)LM331与AT89C51单片机组成的温度测量仪。它具有成本低，调校简便，自动补偿，测量精度高的特点。 半导体理论和实验证明，在 -50+150 的范围内，当发射结

4、正偏时，不管集电结反偏还是零偏，在一定的集电极电流形式下，NPN硅晶体管的基极-发射极正向电压UBE随温度T的增加而减小。并有良好的线性关系，其电压温度系数约-2.1mv/。因此，晶体管3DG6不但可以作为通常的电子器件使用，而且也是一种价格低廉，取材方便，性能良好的温度传感器，但是此方案抗干扰性差，数据处理复杂，数据存放空间大，且受市场限制。方案二：（DS18B20作为温度传感器）DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO92小体积封装形式；温度测量范围为55125,可编程为9位12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625，被测温度用符号扩展的16位数字量

5、方式串行输出；其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。 方案三：（AD590作为温度传感器）AD590是单片集成感温电流源。它的主要特性如下：流过器件的电流（uA）等于器件所处环境的热力学温度是线性关系, 方便编程人员对电压转化为温度的计算，测温范围为-55+150。电源电压范围为4V30V，可以承受44V正向电压和20V反向电压，输出电阻为710M 欧姆。共有I、J、K、L、M五

6、档，其中M档精度最高，在-55+150范围内非线性误差为0.3。利用热敏电阻负温度系数的特性构建出测量电路，再通过STC12C5410AD单片机，单片机内部有10位8路的AD转换，可把测量电路输出的电压值转化为AD值，然后通过四位数码管显示出温度，本次设计使用键盘设置温度报警点，这样可在不同场合使用，当超过温度时蜂鸣器就会发出声音。使用电脑上USB接口的5V电压即可让这个系统工作。经过keil软件编辑，编译，链接，调试以及仿真，写出满足控制要求的程序，通过下载线把写好的程序下载单片机内。 单片机即可自主反复执行程序，从而完成测温过程。 总结：与方案一相比，方案三可行性好，便于标定，好调节，精度

7、高，线性好，便于计算，电路有较好的平衡性与灵敏性，测量范围为从55150。与方案二相比,方案三的测量范围大,而且价格便宜,而且更适应生活的温度测量要求。而且方案三的电路简单，软硬件结构模块化，可根据外界温度的变化，直接在数码管上显示温度值，易于观察。综上所述选方案三最适合.硬件设计 硬件电路设计是课程设计的一大组成，软件设计也需在硬件设计的基础上才能完成。电路图的设计也是系统设计的一大助力，设计的时候通过protel将电路图连接好，此时清晰明了，为后面的焊接提供方便。图1 STC12C5410AD与RS232的连接电路图如图1所示，这是单片机STC12C5410AD与RS232的管脚连接图，当

8、单片机通过RxD和TxD与RS232的R1OUT和T1IN的连接时即可通信，而RS232通过串口又与电脑连接，即可将电脑中程序下载到单片机中，完成所需要的功能，并可以 按照所需修改便能完成不同的功能。图2 AD590 电路连接方式如图2所示，是AD590的温度测量电路，此电路运用了AD590对周过环境温度进行测量,AD590随着环境温度变化改变AD590输出的电流值，它们的关系是i= T+273。差动运算放大器的正端连接AD590，获得电压值为(273+T)*10Kv，而差动运算放大器的负端连接的是2.73*10kv,通过运算放大器的减法运算，以及放大器的放大倍数是5.6倍。最后的电压值输出

9、V=5.6/100。再将随温度变化的电压值输入到单片机进行处理。图3 74HC164的连接电路图4 四位数码管如图3、4所示，单片机的P1.0,，P1.1控制74HC164的DA和CK，通过164可使串行数据转化为并行数据，用以缓解I/O口太少的问题。164输出口连接数码管，用于选择输出的数字。图5 报警电路如图5所示可知，单片机的P2.4控制发光二极管，当提示温度超过限制温度时，p2.4为高电平，发光二极管闪烁，提示温度超过限制温度。图6 USB供源电路如图6所示为USB供源电路，当USB插在电脑上时，可为整个系统提供5V的电压，电路中的电感可防止电脑和电路之间相互干扰，当电路接通时发光二极

10、管会接通发光。图7 按键电路如图7所示，本测温系统有三个按键接有三个上拉电阻分别连接脚p3.2,p3.3,p3.4。这三个脚用来实现设置温度上限。其中p3.2脚用来改变十位的温度，p3.3脚用来改变个位的温度，p3.4脚用来切换设置温度和测量温度的界面显示。图8 测温系统完整的电路图如图8所示，这便是完整的基于单片机的热敏电阻测温系统的电路图，所能完成的功能如下：1、单片机通过AD590进行AD采样计算温度。 2、温度能4位显示。 3、能通过键盘进行温度报警点设置。 4、温度超限时通过发光二极管闪烁报警。软件设计如图是主函数流程图。 开始时端口，定时器初始化，eeprom初始化并读取储存值。在

11、while（1）循环里取的10个温度值取平均，扫描键盘是否进入限制温度的显示。若否，显示测量温度值，若是，显示限制温度值。对四个晶体管的引脚分别选中，显示相应位上的值，并判断P脚是否选中，若选中相应晶体管的数值加一。最后判断测量温度是否大于显示温度，若是报警。图 主函数流程图 本系统的显求部分使用了定时器中断，通用这个方法数码管显示比较稳定，不会受到其它代码影响，到了定时的时间，定时器溢出，立刻就去执行显示动作。调试一、 软件调试过程1、 用keil软件编写C语言程序，实现相应功能；2、 用单步运行和断点运行方法调试步骤；3、 调试显示的过程中，在watch窗口中显示需要观察的温度的十、个、小

12、数点后一位的值。4、 每块实现功能程序单独调试。排除其它干扰。5、 把程序烧入单片机运行结果观察，然后修改，目标达到最佳效果。二、 软件调试遇到的问题 在调试的过程中，遇到各种各样的问题，使结果不理想。问题总结如下：1、 最开始时，程序烧进单片机显示的温度全是乱码。考虑是否是显示数字程序编码错误。给显示程序一个特定的值，显示的结果正确，排除是显示问题。如法炮制，排除温度计算问题。得到是传感器得到采样值经过转化出现错误。解决方法：给单片机端口初始化，P1M0=0x10，P1M1=0x00，使口只为输入端。2、 温度显示画面抖动很快，数字模糊。解决方法：取多个温度值组成数组，如数组溢出，温度值平移

13、一位。最后取的平均值显示输出。显示界面清晰，温度值准确。3、 按键按下去时，晶体管显示抖动一下，给人感觉非常不舒服。解决方法：用延时，判断有键按下，暂时不执行，程序继续往下走，过了一段时间再执行。4、 限制温度无法储存。每次重新上电需再次设置。解决方法：使用STC12C2608单片机里的eeprom功能，把每次设置的温度存储进去，下次上电时再读取。 5、在接AD590温度采集电路前，无输入状态或固定电压输入下的 显示不正确。 解决方法：由于AD转换子函数所得结果为数字量，因此要把转换值乘以基准电压后再乘1024。总结这次课程设计是我们第一次接触完整的系统设计，在这次设计中学到了很多，虽然在软件

14、设计编程过程中遇到了很多以前没注意或者容易出错的问题，经过每一次改正都是学习的一次突破，非常感谢老师给我们的这次机会，让我们从理论学习转为真正的实际操作，了解到了理论学习与实际操作其实有很大的区别，只有在不断调试才能进步，而有时调试通过，将程序烧到板子上的时候就会发现又一次区别，有可能出现板子不能实现你所需要的功能，或者执行错了功能，这都是我们在调试中需要改正的，调试在我们整个设计过程中占了很大的比重，当基本功能调试成功了，我们才能考虑实现更多功能，使系统更加完善。最后感谢张磊老师对我们的悉心指导。附录1、#include code unsigned char seg_tab10=0x3F,0

15、x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F; /共阴断码表unsigned int TM0=10000,count; /中断时间设置unsigned char led_buff3; /* 存放3位数码管的段笔画 */unsigned char shi_w,ge_w; sbit contr_0=P32;sbit contr_1=P33;sbit contr=P34;sbit DA=P27;sbit CK=P26;sbit LED=P25;void delay(unsigned int i) for(;i0;i-); /*延时*/void init_IS

16、P(void)ISP_ADDRH=0x28;ISP_ADDRL=0x00;/送地址ISP_CONTR=0x87;ISP_CMD=0x01; /读操作ISP_TRIG=0x46; /触发ISP_TRIG=0xb9;shi_w=ISP_DATA;ISP_ADDRH=0x28;ISP_ADDRL=0x01;/送地址ISP_CONTR=0x87;ISP_CMD=0x01; /读操作ISP_TRIG=0x46; /触发ISP_TRIG=0xb9;ge_w=ISP_DATA;void write_ISP(void) ISP_ADDRH=0x28; ISP_ADDRL=0x00;/送地址 ISP_CONTR

17、=0x87; ISP_CMD=0x03; /擦除操作ISP_TRIG=0x46; /触发ISP_TRIG=0xb9;ISP_DATA=shi_w;ISP_ADDRH=0x28;ISP_ADDRL=0x00;/送地址ISP_CONTR=0x87;ISP_CMD=0x02; /写操作ISP_TRIG=0x46; /触发ISP_TRIG=0xb9; ISP_DATA=ge_w;ISP_ADDRH=0x28;ISP_ADDRL=0x01;/送地址ISP_CONTR=0x87;ISP_CMD=0x02; /写操作ISP_TRIG=0x46; /触发ISP_TRIG=0xb9; unsigned int

18、GetAdData(unsigned char ch) /*A/D转换*/unsigned char Lo2; unsigned int Hi8;ADC_CONTR=0xE8+ch;while(!(ADC_CONTR&0x10);ADC_CONTR = 0x80;Lo2 =ADC_LOW2;Lo2&=0x03;Hi8 =ADC_DATA;Hi8=2;Hi8+=Lo2; return(Hi8);void show_1LED(unsigned char b) /*串转并*/ unsigned int i; unsigned char a; a=led_buffb; if(b=1) a=a+0x80

19、; for(i=0;i8;i+) DA=a&0x80; CK=1; a=a1; CK=0; void Init_Timer0(void) P1M0=0x10; /设置P1.4仅为输入口 LED=0; EA=0; TR0=0; TMOD |= 0x01; /使用模式1，16位定时器，使用|符号可以在使用多个定时器时不受 影响 TH0=(65536-TM0)/256; /给定初值 TL0=(65536-TM0)%256; ET0=1; /定时器中断打开 TR0=1; /定时器开关打开 EA=1; /总中断打开void timer0(void) interrupt 1 /*10ms中断*/ TR0=

20、0; TH0=(65536-TM0)/256; /*初值设置*/ TL0=(65536-TM0)%256; TR0=1; P1=0xbf; /十位显示 show_1LED(0); delay(1000); P1=0xff; P1=0x7f; /个位显示 show_1LED(1); delay(1000); P1=0xff; P1=0xfe; /小数位显示 show_1LED(2); delay(1000); P1=0xff; void led_fill_d(unsigned int n) led_buff2=seg_tab(unsigned char)(n%10); / 小数位 n=n/10;

21、 led_buff1=seg_tab(unsigned char)(n%10); / 个位 n=n/10; led_buff0=seg_tab(unsigned char)(n%10); / 十位void keypress_0(void) /*十位设置*/ if(!contr_0) delay(1000); if(!contr_0) shi_w+; if(shi_w=10) shi_w=0; while(!contr_0); write_ISP(); void keypress_1(void) /*个位设置*/ if(!contr_1) delay(1000); if(!contr_1) ge

22、_w+; if(ge_w=10) ge_w=0; while(!contr_1); write_ISP(); void main() unsigned int alarmtemp,memorycount,temp,T; unsigned char ch=0x04; float v0,sum,T0; Init_Timer0(); init_ISP(); while(1) if(!contr) /*切换设置*/ delay(1000); if(!contr) count+;while(!contr); v0=GetAdData(ch); /*温度获取*/ T0=v0*5/1024+0.05 ; T

23、=T0*1000*10/(4.84*10); sum+=T; memorycount+; if(memorycount=150) temp=sum/150; sum=0; memorycount=0; if(count%2=0) led_fill_d(temp); if(count%2=1) keypress_0(); led_buff0=seg_tabshi_w; keypress_1(); led_buff1=seg_tabge_w; led_buff2=seg_tab0; alarmtemp=shi_w*10+ge_w; alarmtemp=alarmtemp*10; if(alarmtemptemp) LED=1; else LED=0; 15