基于单片机的水温测量系统.doc

智能仪器课程设计报告 ——基于80C51单片机的水温测量系统 目录 一、设计要求说明 二、电路设计思想 三、硬件设计 (1)温度传感器及其信号调理电路 (2)键盘接口电路与报警电路 (3)显示接口电路 (4)微型打印机接口 (5)总电路设计 四、软件设计 (1)监控程序设计 (2)自检程序设计 (3)A/D转换与计算程序设计 (4)显示子程序设计 (5)键盘处理子程序 (6)打印程序 五、各芯片引脚及参考文献 六、附录:程序清单 一、设计要求说明 ⑴一路水温或环境温度检测, 误差:≤±0.5℃; ⑵温度3位数码显示(XX.X℃); ⑶工作状态指示(如加热器工作指示); ⑷开机自检; ⑸配简单键盘,如温度上、下限临界报警值设置; ⑹配微型打印机接口; ⑺配置通信接口。 二、电路设计思想 实验过程采用自顶向下的设计思想,先考虑整体目标,明确任务,把整体分解为一个个子任务,并考虑子任务之间的关系。这样就把较大的、复杂的、难解决的问题分解成若干个小的、简单的、易解决的问题。 本系统首先单独设计各个功能模块,分模块测试后,最后将其组合调试,完成整个电路的设计。 整个仪器采用89C51单片机为核心,以MTS102作传感器进行温度信号的采集。 本次设计的系统具有以下几个功能模块: (1)温度传感器及其信号调理电路 采用MTS102作传感器进行温度采集,并利用激励电路、补偿电路和放大电路构成调理电路,输出与温度成线性关系的电压。 (2)A/D接口电路 利用ADC0809进行AD转换,将输入电压模拟信号转换为数字量,便于单片机处理。 (3)键盘接口电路 利用8279进行键盘扫描,可靠性高,实现高温报警设置、中断打印功能。 (4)温度显示电路 利用四位一体的共阳极数码管显示XX.X的温度显示,减少了段选线的条数,简化电路。 (5)打印机接口电路 采用查询方式判断微型打印机GP16是否忙,若不忙则将单片机传送过来的数据打印。 (6)报警部分 当当前温度值大于键盘所设定的上限值时,发光二极管亮并发出报警声。 三、硬件设计 (1)温度传感器及其信号调理电路 本设计采用MTS102二极管作为温度传感器,激励和放大电路采用REF2000电流源及OPA1013双运放来实现。 (2)A/D采集 (2)键盘接口电路与报警电路 (3)显示接口电路 (4)微型打印机接口 (5)总电路设计 四、软件设计 程序设计工作的主要任务是把已经转换的电压量转换为电压量的温度信号经过A/D转换变为数字量,进行判断和报警等处理;然后,再通过编程计算得到的温度的BCD码,最后送LED显示。1s的定时时间由定时器T0采用中断方式实现。通过键盘申请外部中断,打印机的工作通过外部中断INT0实现;报警上限值的设定通过外部中断INT1实现。 (1)监控程序设计 监控程序流程图 (2)自检程序设计 为了检查数码管的好坏,需对数码管进行自检。方法是先令所有字段全亮再令其全灭,检出数码管的输出是否正常。流程图如下: (3)A/D转换与计算程序设计 1.温度采集与计算程序 本设计中的温度信号是否转换完毕是通过P2.2脚查询EOC输出的方法来判断的。当EOC=1时,转换完毕。转换后的数字量放在累加器A中,这是1字节二进制数,先用它与温度上限比较,根据比较的结果设置相应的报警标志位。比较处理完毕,还需进行物理量与数字量的变换,即标度变换。标度变换值应该为B=50.0℃/255,为了达到转换精度,即为能精确显示到小数点后一位的值,则计算公式应修改为T=D 2.温度值转换为BCD 码子程序 N (4)显示子程序设计 (5)键盘处理子程序 (6)打印程序 五、各芯片引脚及参考文献 (1)各芯片引脚 8279 (2)参考文献 [1]赵新民,王祁.智能仪器设计基础[M].黑龙江,哈尔并工业大学出版社,1999. [2]张俊谟.单片机中级教程,原理与应用[M].北京,北京航空航天大学出版社,2002. [3]袁鹏平,何志刚,罗开玉.快速精通Altium Designer 6电路图和PCB设计[M].北京,化学工业出版社,2009. [4]周严.数字化测量系统[M].北京,北京理工大学出版社,2011. [5]周严.测控系统电子技术[M].北京,科学出版社,2007. [6] 寇戈,蒋立平.模拟电路与数字电路(第2版)[M].北京,电子工业出版社,2009. 六、附录:程序清单