单片机课设.doc
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单片机课设.doc
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单片机原理及应用
课程设计
设计题目:
设计智能仪表实现智能数字显示
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摘要
智能仪器工作原理为传感器拾取被测参量的信息并转换成电信号,滤波去除干扰后送入多路模拟开关;由单片机逐路选通模拟开关将各输入通道的信号逐一送入程控增益放大器,放大后的信号经A/D转换器转换成相应的脉冲信号后送入单片机中;单片机根据仪器所设定的初值进行相应的数据运算和处理(如非线性校正等);运算的结果被转换为相应的数据进行显示和打印;同时单片机把运算结果与存储于片内FlashROM(闪速存储器)或E2PROM(电可擦除存贮器)内的设定参数进行运算比较后,根据运算结果和控制要求,输出相应的控制信号(如报警装置触发、继电器触点等)。
此外,智能仪器还可以与PC机组成分布式测控系统,由单片机作为下位机采集各种测量信号与数据,通过串行通信将信息传输给上位机——PC机,由PC机进行全局管理。
智能仪器是含有微型计算机或者微型处理器的测量仪器,拥有对数据的存储运算逻辑判断及自动化操作等功能。
它的出现,极大地扩充了传统仪器的应用范围。
智能仪器凭借其体积小、功能强、功耗低等优势,迅速地在家用电器、科研单位和工业企业中得到了广泛的应用。
本课程设计主要介绍单片机在温度控制中的应用。
是基于STC89C51单片机和B型(铂铑30)热电偶传感器的智能仪表,测温范围为400℃—1200℃。
可以实现对设定值和测量值的显示、调整以及报警等,并用晶闸管脉宽调制驱动1000W电加热器。
目录
摘要…………………………………………………………………………1
一、题目……………………………………………………………………3
题目------------------------------------------------------1
1.设计原理--------------------------------------------------1
2.硬件设计---------------------------------------------------2
3.1单片机的引脚图以及引脚功能-----------------------------2
3.2数码管显示电路-----------------------------------------3
3.3A/D电路连接------------------------------------------4
3.4按钮电路连接-------------------------------------------4
3.5LED灯电路连接-----------------------------------------5
3.6I2C接口存储器24C02电路连接-----------------------------5
3.7RS-232串口电路连接-------------------------------------6
3.8蜂鸣器电路连接-----------------------------------------6
3.9电源电路连接-------------------------------------------6
3.10信号调理电路连接--------------------------------------7
3.11驱动晶闸管并用晶闸管脉宽调制驱动1000W电加热器电路接线
------------------------------------------9
3.软件设计--------------------------------------------------10
3.1AD转换程序设计---------------------------------------10
4.2报警程序设计------------------------------------------10
4.3串口程序设计------------------------------------------11
4.424C02程序设计----------------------------------------12
4.5数据处理---------------------------------------------14
5.总结----------------------------------------------------22
6.参考文献------------------------------------------------22
7.附录----------------------------------------------------22
7.1原理图------------------------------------------------23
7.2PCB图------------------------------------------------24
一、题目:
实现智能数字显示仪表。
要求8位数码管显示(4位显示测量值,4位显示设定值),4输入按钮(功能选择、数码管选择、数字增加、数字减少),可设定上下限报警(蜂鸣器报警)。
适配B型(铂铑30)热电偶,测温范围为400℃~1200℃。
采用比例控制、并用晶闸管脉宽调制驱动1000W电加热器(电源电压为AC220V)。
二、原理框图
根据题目要求以STC89C51为主,采用J型(铁-铜镍)热电偶传感器通过采集温度,利用A/D转换后,经单片机处理后通过存储器对温度进行存储然后再用数码管对采集的温度显示,还可以通过晶闸管脉宽调制驱动1000W电加热器。
蜂鸣器
24C02
B型电偶
信号调理
LED灯
STC89C51
单片机
A/D
数码显示
按键
MOC3063隔离驱动
1000W电加热器
RS232串口
STC89C51测温仪表原理框图
三、硬件设计
1、单片机的引脚图以及引脚功能说明
单片机的引脚图
MSC-51系列单片机的外形采用40条引脚双列直插封装(DIP)。
每条引脚有规定的序号和名称。
DIP封闭的引脚排列和逻辑符号如下图:
MSC-51系列单片机引脚图
STC89C51单片机特点:
12时钟/6时钟机器周期的8051CPU;工作电压3.4-5.5V;工作频率0-40MHz;
程序存储器容量4KB;RAM容量512B;I/O端口与AT89S51相同;通过串口(P3.0P3.1)直接下载用户程序到代码存储器中(ISP功能),可下载10万次以上;具有EEPROM;具有看门狗,冷启动后未关闭状态,一旦启动无法关闭;3个定时计数器;2个外部中断,掉电模式可由外部中断低电平触发唤醒;一个异步串行口;温度范围0-75℃(商业),-40-85℃(工业);具有PDIP-40、PLCC-44、封装。
STC89C51引脚说明:
VCC:
供电电压。
GND:
接地。
P0口:
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时,P0口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。
P1口:
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。
P2口:
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。
并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口:
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。
作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,如下表所示:
管脚备选功能
P3.0RXD(串行输入口)P3.1TXD(串行输出口)
P3.2/INT0(外部中断0)P3.3/INT1(外部中断1)
P3.4T0(记时器0外部输入)P3.5T1(记时器1外部输入)
P3.6/WR(外部数据存储器写选通)P3.7/RD(外部数据存储器读选通)
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST:
复位输入。
当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG:
当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。
在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是:
每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时,ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。
另外,该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。
/PSEN:
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP:
当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。
2、由AT89S51单片机构成的最小系统
单片机最小系统
由于51单片机的特点,P0口需要接上拉电阻;复位电路采用上电复位加按钮手动复位;晶振采用典型的11.0592MHz作为单片机的主频。
3、按键操作电路
按键操作电路
低电平有效:
当按键按下时,送给单片机的信号为低电平信号。
4、数码管显示电路
采用两个8D锁存器74HC573分时锁存段码和位码,这样可以节省I/O引脚,采用10个I/O引脚,其中8位用来分时送段码与位码,另外两位用于连接74HC573的锁存器控制端,分别控制段码和位码,如下图示。
5、报警电路
由蜂鸣器构成的报警电路;该电路采用9013作为驱动;当系统的温度值达到报警限值的时候,由蜂鸣器产生报警信号。
6、电源电路
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- 关 键 词:
- 单片机