1、 自動檢測技術 基于單片機的溫度自動檢測儀表設計 指導老師：王* 學號：201224* 姓名：* 班級：交控2班1. 設計要求（1）自動完成溫度測量，溫度自動完成溫度測量，溫度測量范圍通過鍵盤設定（如1060），檢測精度為0.5。（2）要求將ad590采集的模擬溫度信號轉化為數字信號，傳輸到單片機，用3位共陰極led顯示結果，小數點后顯示一位。（3）超上、下限需要報警。2. 系統的硬件要求（1） 給出系統總體方案設計和系統組成框圖。總體設計 功能：溫度自動檢測儀表測溫范圍在55125，誤差在0.5以內。溫度測量間隔時間選擇12s, 通過鍵盤擴展（行列式或獨立式按鍵），有溫度上下限值及溫度報警功

2、能。在數字式溫度計的制作中主要以51單片機來控制，用溫度傳感器ad590檢測外界的溫度，軟件的顯示子程序用四位一體數碼管顯示出來，精確到1位小數點，在超出測溫范圍時，進行報警功能。在焊接電路時要預留電源線，外接單片機at89s51調試設計要求。 系統框圖：（2） 完成單片機的選型（需要考慮成本），介紹其主要特點，給出單片機最小應用系統的設計。選型：mcs-51單片機是美國inte公司于1980年推出的產品，與mcs-48單片機相比，它的結構更先進，功能更強，在原來的基礎上增加了更多的電路單元和指令,指令數達111條，mcs-51單片機可以算是相當成功的產品，一直到現在，mcs-51系列或其兼容

3、的單片機仍是應用的主流產品，各高校及專業學校的培訓教材仍與mcs-51單片機作為代表進行理論基礎學習。簡介：單片微型計算機簡稱單片機，即把組成微型計算機的各個功能部件，如中央處理器、隨機存儲器、只讀存儲器、i/o接口電路、定時器/計數器以及串行通信接口等集成在一塊芯片上，構成一個完整的微型計算機。由于單片機主要面對的是測控對象，突出的是控制功能，所以它從功能和形態上來說都是應測控功能領域應用的要求而誕生的。隨著單片機技術的發展，它在芯片內集成了許多面對測控對象的接口電路，如adc、dac、高速i/o口、脈沖寬度調制器、監視定時器等，這些接口電路已經突破了微型計算機傳統的體系結構，所以單片機也成

4、為微型控制。51單片機是對目前所有兼容intel 8031指令系統的單片機的統稱。該系列單片機的始祖是intel的8031單片機，后來隨著flash rom技術的發展，8031單片機取得了長足的進展，成為目前應用最廣泛的8位單片機之一，其代表型號是atmel公司的at89系列，它廣泛應用于工業測控系統之中。目前很多公司都有51系列的兼容機型推出，在目前乃至今后很長的一段時間內將占有大量市場。主要特點：8位cpu4kbytes 程序存儲器(rom)128bytes的數據存儲器(ram)32條i/o口線111條指令，大部分為單字節指令21個專用寄存器2個可編程定時/計數器5個中斷源，2個優先級一個

5、全雙工串行通信口外部數據存儲器尋址空間為64kb外部程序存儲器尋址空間為64kb邏輯操作位尋址功能雙列直插40pindip封裝單一+5v電源供電最小應用系統的設計：主控制器單片機at89s51具有低電壓和小體積等特點，兩個端口剛好滿足系統的設計需要很適合便攜手持式產品的設計使用。其中時鐘振蕩電路使用了石英晶體振蕩器，接18、19腳，配置了相應的晶振、電容，提供單片機脈沖信號，使單片機能正常的工作。 31腳的ea引腳則接到正電源端，使用片內程序存儲器。單片機要正常運行，必須具備一定的硬件條件，其中最主要的就是三個基本條件：1.電源正常；2.時鐘正常；3.復位正常。at89s51單片機構成的最小系

6、統（僅驅動1個發光二極管）的電路，在at89s51單片機的40個引腳中：電源引腳2根，晶振引腳2根，控制引腳4根，可編程輸入輸出引腳32根。1、工作電源：電源是單片機工作的動力源泉，對應的接線方法為：40腳（vcc）電源引腳，工作時接+5v電源，20腳（gnd）為接地線。2、時鐘電路：時鐘電路為單片機產生時序脈沖，單片機所有運算與控制過程都是在統一的時序脈沖的驅動下的進行的，同樣，如果單片機的時鐘電路停止工作（晶振停振），那么單片機也就停止運行了。當采用內部時鐘時，連接方法如下圖所示，在晶振引腳xtal1（19腳）和xtal2（18腳）引腳之間接入一個晶振，兩個引腳對地分別再接入一個電容即可產

7、生所需的時鐘信號，電容的容量一般在幾十皮法，如30pf。3、接著我們給單片機加一個指示燈。我們在單片機p1.7（8腳）上接一個發光二極管，這樣就可以用來做單片機驅動發光二極管的簡單實驗了，圖中發光二極管負極對單片機引腳p1.7之間串接了一個560歐姆的限流電阻，防止發光二極管和單片機的引腳p1.7因為電流過大燒壞，使發光二極管和單片機都工作在安全狀態。4、控制引腳ea接法。ea/vpp（31腳）為內外程序存儲器選擇控制引腳，當ea為低電位時，單片機從外部程序存儲器取指令；當ea接高電平時，單片機從內部程序存儲器取指令。at89s51單片機內部有4kb可反復擦寫1000次以上的程序存儲器，因此我

8、們把ea接到+5v高電平，讓單片機運行內部的程序，我們就可以通過反復燒寫來驗證我們的程序了。5、復位電路：在復位引腳（9腳）腳持續出現24個振蕩器脈沖周期（即2個機器周期）的高電平信號將使單片機復位。如下圖所示電容c和電阻r構成了單片機上電自動復位電路，復位后，單片機從0000h單元開始執行程序，并初始化一些專用寄存器為復位狀態值，受影響的專用寄存器如下表所示：寄存器狀態寄存器狀態pc0000htcon00hacc00htl000hpsw00hth000hsp07htl100hdptr0000hth100hp0 - p3ffhscon00hipxxx00000hsbuf不確定ie0xx0000

9、0hpcon0xxx0000htmod00h（3）系統各功能模塊設計溫度傳感器采樣以及信號放大處理（給出ad590放大處理后電壓與溫度關系列表），顯示模塊，鍵盤輸入模塊、報警模塊設計。（1） 溫度傳感器采樣以及信號放大處理測溫電路則主要采用了型號為ad590測溫傳感器。ad590是ad公司利用pn結構正向電流與溫度的關系制成的電流輸出型兩端溫度傳感器。ad590是美國模擬器件公司生產的單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性如下：1、 流過器件的電流（ma）等于器件所處環境的熱力學溫度（開爾文）度數，即：式中：流過器件（ad590）的電流，單位為ma；t熱力學溫度，單位為k。2、ad590的測溫范

10、圍為-55+150。3、 ad590的電源電壓范圍為4v30v。電源電壓可在4v6v范圍變化，電流變化1ma，相當于溫度變化1k。ad590可以承受44v正向電壓和20v反向電壓，因而器件反接也不會被損壞。4、輸出電阻為710mw。5、精度高。ad590共有i、j、k、l、m五檔，其中m檔精度最高，在-55+150范圍內，非線性誤差為0.3。ad590放大處理后電壓與溫度關系列表ad590的輸出電流i=（273+t）a（t為攝氏溫度），因此測量的電壓v為（273+t）a10k=（2.73+t/100）v。攝氏溫度輸出電流（a）輸出電壓（v）-102632.6302732.73102832.83

11、202932.93303033.03403133.13503233.23603333.33703433.43803533.53903633.631003733.731103833.831203933.93（2） 顯示模塊顯示驅動與顯示電路采用了三位共陰led數碼管，用三極管做驅動。用輪詢的方法，送第一位顯示數據時，給第一位通電，送第二位顯示數據時，給第二位通電，送第三位顯示數據時，給第三位通電。（3） 鍵盤輸入模塊按鍵1和按鍵2用來設定溫度的上限，分別是加和減，按鍵3和按鍵4是用來設定溫度的下限，同樣分別是加和減，按鍵用來表示確認。抖動時間的長短由按鍵的機械特性決定，一般為5ms10ms。這是

12、一個很重要的時間參數，在很多場合都要用到。按鍵穩定閉合時間的長短則是由操作人員的按鍵動作決定的，一般為零點幾秒至數秒。鍵抖動會引起一次按鍵被誤讀多次。為確保cpu對鍵的一次閉合僅作一次處理，必須去除鍵抖動。在鍵閉合穩定時讀取鍵的狀態，并且必須判別到鍵釋放穩定后再作處理。如果按鍵較多，常用軟件方法去抖，即檢測出鍵閉合后執行一個延時程序，5ms10ms的延時，讓前沿抖動消失后再一次檢測鍵的狀態，如果仍保持閉合狀態電平，則確認為真正有鍵按下。當檢測到按鍵釋放后，也要給5ms10ms的延時，待后沿抖動消失后才能轉入該鍵的處理程序。（4） 報警模塊設計當傳感器測試的溫度超過測量范圍（自己手動設置的溫度上限或者下限），單片機buzz引腳輸出高電平，觸使三極管導通，蜂鳴器導電鳴叫報警。3.系統軟件設計系統主模塊，采樣處理模塊、數據處理模塊（標度變換等）、鍵盤輸入模塊、led數碼顯示模塊，上、下限報警模塊。要求給出程序流程圖。（1） 系統主模塊主程序的主要功能是負責溫度的實時顯示、讀出并處理 ad590 的測量溫度。主模塊程序圖（2） 采樣處理模塊讀出溫度子程序采樣處理模塊的主要功能是讀出 ram 中的 9 字節。在讀出時須進行 crc 校驗，