单片机原理及应用课程设计.pdf资料

2013 级单片机原理及应用课程设计数字温度计的设计与制作

姓名：宋昊明

专业：电子信息科学与技术

学号：201340620124

指导教师：周小波

二零一五年十二月

数字温度计

1. 设计任务与要求

1.1 设计要求

1、设计一个能显示当前环境温度的数字温度计；

2、拟定设计步骤和测试方案；

3、根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件及参数；

4、绘出原理图，画出 PCB 图，并制出实物；

5、撰写设计报告；

6、预留相关技术指标的测试端口。

2. 总体方案设计概述

2.1 系统总体方案设计

本设计以检测温度并显示温度为目的，按照系统设计功能的要求，确定系统由三个模块组成：主控器、测温电路、显示电路。

系统以 STC12C5404AD 为主芯片，对热敏电阻传入的温度值进行处理，由单片机程序控制，将处理后的温度用四位一体的数码管显示出来。

2.2 各功能模块

2.2.1 温度检测

由热敏电阻感知环境温度，改变自身阻值，通过分压法来测出电压值，从而测出温度大小。

2.2.2 温度显示

将数据用四位一体数码管显示，处理过程主要由单片机程序控制

3. 硬件系统设计

3.1 总体电路设计

总电路原理图和 PCB 图如下

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3.2 主控制器 STC12C5404AD

STC12C5410 系列单片机是单时钟/机器周期的兼容 8051 内核单片机，是高速/低功耗的新一代 8051 单片机，全新的流水线/精简指令集结构，内部集成 MAX810 专用复位电路。

3.3 测温电路工作原理

3.3.1 测温电路的选择

①恒流源法

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②电桥法：精度高但电路较为复杂

③分压法：电路简单但精度差

综合考虑，本设计选择分压法

下图为本实验测温电路原理图

分压电路ADC7

热敏电阻R14，R16不能太大，否则会分流

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3.4 显示电路工作原理

数码管驱动电路如图所示

4 个三极管所在电路为数码管位选端驱动电路，端口分别为 W1，W2，W3，

W4。其余A-H为数码管段选段

3.5 下载电路

电脑USB接口供电，约5V。TXD、RXD接口用于下载程序。

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4. 程序设计

#include "reg51.h" #include "intrins.h" #include "math.h"

typedef unsigned char BYTE; typedef unsigned int WORD;

/*Declare SFR associated with the ADC */ sfr AUXR = 0x8e;

sfr ADC_CONTR = 0xC5; //ADC control register

sfr ADC_DATA = 0xC6; //ADC high 8-bit result register sfr ADC_LOW2 = 0xBE; //ADC low 2-bit result register sfr P1M0 = 0x91; //P1 mode control register0

sfr P1M1 = 0x92; //P1 mode control register1

#define ADC_POWER 0x80 //ADC power control bit #define ADC_FLAG 0x10 //ADC complete flag

#define ADC_START 0x08 //ADC start control bit #define ADC_SPEEDLL 0x00 //1080 clocks #define ADC_SPEEDL 0x20 //810 clocks

#define ADC_SPEEDH 0x40 //540 clocks #define ADC_SPEEDHH 0x60 //270 clocks

void Delay(WORD n); void InitADC();

void delay_s(unsigned int N);

void display(unsigned char num,unsigned x); void display_num(unsigned int num);

void get_data();

unsigned char

tab[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//0x84,0xf5,0x89,0xc 1,0xf0,0xc2,0x82,0xe5,0x80,0xe0

0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90

float wendu;

unsigned int temp = 0; float R=0;

unsigned char flag=0;

BYTE ch = 7; //ADC channel NO.

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sbit point = P3^7; //小数点 sbit W1 = P3^2; //数码管位选 sbit W2 = P3^3; sbit W3 = P3^4; sbit W4 = P3^5;

void main()

{

InitADC(); //Init ADC sfr

AUXR |= 0x10; //set EADCI

IE = 0xa0; //Enable ADC interrupt and Open master interrupt switch

while (1)

{

display_num(wendu);

}

}

/*----------------------------

ADC interrupt service routine

----------------------------*/ void

adc_isr() interrupt 5 using 1

{

flag++;

ADC_CONTR &= !ADC_FLAG; //Clear ADC interrupt flag

temp=ADC_DATA;

temp=temp<<2;

temp=temp|ADC_LOW2;

if(flag==10)

{

flag=0;

if(temp<451)//TEMP = 10240/(R+10) wendu=(42.16-11059.2/temp)*100;//-720c;38.3988K12.69K, TEMP(211，451) T=31.36-1.08*R

else if(451<=temp<=518)

wendu=(61.91-18944.0/temp)*100;//20 25c;12.65k,10k TEMP(451，512) T=43.41-1.85*R

else if(512<=temp<=655)

wendu=(96.87-37478.4/temp)*100;//26 40c;9.5762k,5.734k TEMP(523,651) T=60.269-3.66576*R

else if(655<=temp<=800)

wendu=(149.53-72089.6/temp)*100; //41 60c;5.54.5k,2.825k TEMP(659,798) T=79.134-7.04*R

else

wendu=(291.23-185856.0/temp)*100; //61 90c;2.7762k 1.236k

TEMP(801,911) T=109.731-18.147*R

}

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ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDHH | ADC_START | ch;

}

void InitADC( )

{

P1 = P1M0 = P1M1 = 0xff; //Set all P1 as Open-Drain mode

ADC_DATA = 0; //Clear previous result

ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDL | ADC_START | ch;

Delay(2); //ADC power-on delay and Start A/D conversion

}

void SendData(BYTE dat)

{

while (!TI); //Wait for the previous data is sent

TI = 0; //Clear TI flag

SBUF = dat; //Send current data

}

void get_data()

{

float val=0.0;

float r = 0.0;

temp = ADC_DATA;

temp<<2;

temp = temp|ADC_LOW2 ;

wendu=(35.28-1.1*r)*10;//35.28-1.1*10240/TEMP+11 46.28-11264/TEMP

}

void Delay(WORD n)

{

WORD x;

while (n--)

{

x = 5000;

while (x--);

}

}

void delay_s(unsigned int N)

{

while(N--);

}

void display(unsigned char num,unsigned x)

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数字温度计的设计与制作

{

switch(x)

{

case 1:W1=0;W2=1;W3=1;W4=1;point=1; P1=tab[num];break;

case 2:W1=1;W2=0;W3=1;W4=1;point=0; P1=tab[num];break;

case 3:W1=1;W2=1;W3=0;W4=1;point=1; P1=tab[num];break;

case 4:W1=1;W2=1;W3=1;W4=0;point=1; P1=tab[num];break;

//default:P1=0x00;P3=0x00;break;

}

delay_s(300);

}

void display_num(int num)

{

unsigned char g,s,b,q;

if(num>=0)

{

q = num/1000; b

= num/100%10; s

= num/10%10; g

= num%10;

display(q,1);

P1=0xff;

display(b,2);

P1=0xff;

display(s,3);

P1=0xff;

display(g,4);

P1=0xff;

}

else

{

num = 0-num;

//q = num/1000;

b = num/100%10;

s = num/10%10;

g = num%10;

display(10,1);

P1=0xff;

display(b,2);

P1=0xff;

display(s,3);

P1=0xff;

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数字温度计的设计与制作

display(g,4);

P1=0xff;

}

}

5.制作过程

5.1选择测温度电路——分压法

5.2选择及购买实验器材

5.3 设计实验原理图

5.4 PCB工程制图

5.5 制作电路板：打印打孔，泡溶液，焊接元器件，下载程序，检测调试，成品 5.6 制作后续材料

5,7 相关图片：

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6.心得体会

通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了单片机制作方面的知识，“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行” 在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了问题所在，也暴露出了我这方面的知识欠缺和经验不足。通过亲自动手制 作，使我们掌握的知识更佳灵活的运用。在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也 培养了我如何去把握一件事情。在设计过程中，相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了相互学习。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练。在这次设计过程中，体现出自己单独设计能力以及综合运知识的能力，体会了学以致用、收获自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，加以弥补。在这次设计制作过程中，我也发现了作为一个实验人员应当具备 眼镜细心耐心的工作和学习的态度，比如焊接电路时需要耐心和细心，注意不能焊成短路和断路。而且在调试电路接通电源前一定要反复检查焊接是否有误。在做 pcb 板时也没有注意到焊 盘问题，导致最后焊接十分麻烦。总而言之，这次课程设计受益匪浅，收获很多，感谢老师和同学的帮助，同时感谢自己的努力，坚持到底，不放弃的精神。

6. 参考资料

《单片机原理及应用》（第二版） 张毅刚等著

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