溫度采集與顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)姓名：學(xué)號(hào)：專業(yè).專注摘要：由于人體不能精準(zhǔn)的感受到環(huán)境中的溫度，而溫度采集系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確、及時(shí)、全面地反映環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，因而本論文設(shè)計(jì)了基于8051單片機(jī)控制技術(shù)的溫度采集與顯示系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)溫度傳感器將檢測(cè)到的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào),該模擬量電壓經(jīng)8路AD0809輸出數(shù)字量電壓值送給單片機(jī)。根據(jù)AD值與溫度之間的關(guān)系利用查表和插值法得出溫度值。并且這些數(shù)值都能實(shí)時(shí)顯示在顯示屏上。一、設(shè)計(jì)內(nèi)容及意義溫度采集與顯示系統(tǒng)在人們的日常生活中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，如花卉栽培溫濕度控制、大棚溫室控制系統(tǒng)、糧庫(kù)溫室控制系統(tǒng)、現(xiàn)代化居室溫濕度控制等等。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，熱敏電阻作為一種新型感溫元件應(yīng)用越來(lái)越廣泛。他具有體積小、靈敏度高、重量輕、熱慣性小、壽命長(zhǎng)以及價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。單片機(jī)在測(cè)控系統(tǒng)中的作用是對(duì)信息進(jìn)行處理、運(yùn)算和發(fā)出控制命令等，但所要處理的信息是從外界拾取的，拾取的信號(hào)可以分為開(kāi)關(guān)量和模擬量?jī)煞N。開(kāi)關(guān)量只需放大、整形和電平轉(zhuǎn)換等處理后，即可直接送入單片機(jī)系統(tǒng)。但輸入量如果是模擬量，處理的復(fù)雜程度就大大地增加了，由于模擬輸入信號(hào)一般很微弱，需要進(jìn)行放大，對(duì)于一個(gè)測(cè)控范圍較大的儀器，還要有多級(jí)可變放大電路。另外，在放大有用信號(hào)的同時(shí)，干擾信號(hào)也被同時(shí)放大，還要進(jìn)行必要的濾波處理。所以要設(shè)計(jì)出一個(gè)真正實(shí)用的單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)，必須先設(shè)計(jì)好適用的前向通道。根據(jù)被測(cè)對(duì)象輸出信號(hào)的類型、大小、數(shù)量不同，前向通道的結(jié)構(gòu)類型也各不相同。本系統(tǒng)基于51單片機(jī)設(shè)計(jì)的溫度采集與顯示系統(tǒng)是A/D轉(zhuǎn)換器、熱敏電阻溫度傳感器、LCD顯示屏及相應(yīng)接口的綜合應(yīng)用。二、 整體設(shè)計(jì)原理及方案圖2.1整體系統(tǒng)框圖該系統(tǒng)是以NTC型熱敏電阻為傳感器的信號(hào)采集端,將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào),再經(jīng)ADC0809進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換,進(jìn)一步將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可以處理的00H~FFH數(shù)字信號(hào),并保證溫度與數(shù)字信號(hào)實(shí)時(shí)同步,經(jīng)單片機(jī)8051進(jìn)行數(shù)據(jù)處理（查表和線性插值法），再進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成與實(shí)際溫度相符合的數(shù)字信號(hào),并在LCD顯示屏上實(shí)時(shí)跟蹤顯示。1、顯示模塊方案選擇：方案一：數(shù)碼管顯示，采用動(dòng)態(tài)掃描的方式。優(yōu)點(diǎn)是編程容易，硬件電路調(diào)試簡(jiǎn)單，顯示兩部分也比較好控制。缺點(diǎn)是顯示的內(nèi)容不夠豐富，本系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)顯示電壓AD值,放大后的十進(jìn)制值以及溫度值,實(shí)驗(yàn)臺(tái)上提供的數(shù)碼管數(shù)就達(dá)不到實(shí)時(shí)顯示的效果。方案二：用LCD液晶顯示器顯示，優(yōu)點(diǎn)是功耗低，還能顯示更多的字符，有著良好的人機(jī)界面，缺點(diǎn)是控制比較復(fù)雜。實(shí)驗(yàn)臺(tái)上提供的是OCMJ2*8的中文模塊系列液晶顯示器，內(nèi)含漢字字庫(kù)和英文字庫(kù)，可以實(shí)漢字、ASCII碼的同屏顯示,能夠達(dá)到實(shí)時(shí)顯示的效果。2、AD0809設(shè)計(jì)AD0809型8位MOS型A/D轉(zhuǎn)換器,可實(shí)現(xiàn)8路模擬信號(hào)的分時(shí)采集,片內(nèi)有8路模擬選通開(kāi)關(guān)，以及相應(yīng)的通道地址鎖存用譯碼電路，其轉(zhuǎn)換時(shí)間為100微秒左右。STARTCLKA/D三態(tài)輔出H和vtc*jGJNPSTARTCLKA/D三態(tài)輔出H和vtc*jGJNP澳擬■幵羞ADOAADQ&AOKALE二ri地址鎖存與悸碼圖2.2AD0809邏輯圖由圖2.2可知，該輸出公式為：AD=- X255V+ —V-REFREF實(shí)驗(yàn)臺(tái)上基準(zhǔn)電壓為5V)AD=- X255V+ —V-REFREF實(shí)驗(yàn)臺(tái)上基準(zhǔn)電壓為5V)啟動(dòng)OEadzdCXEOC給朿地址ALE/START-^t允許輸出D0-D7圖2.3AD0809時(shí)序圖如圖2.3,其工作過(guò)程是：在IN0－IN7上可分別接上要測(cè)量轉(zhuǎn)換的8路模擬量信號(hào)。該系統(tǒng)只需要將熱敏電阻溫度傳感器的電壓輸出端接IN0。將ADDA－ADDC端給上代表選擇測(cè)量通道的代碼。該系統(tǒng)選通通道0。將ALE由低電平置為高電平，從而將ADDA－ADDC送進(jìn)的通道代碼鎖存，經(jīng)譯碼后通道0的模擬量送給內(nèi)部轉(zhuǎn)換單元。給START—個(gè)正脈沖。當(dāng)上升沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零。下降沿時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換;在轉(zhuǎn)換期間,START保持低電平。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。在上述的A/D轉(zhuǎn)換期間,可以對(duì)EOC進(jìn)行不斷測(cè)量，當(dāng)EOC為高電平時(shí),表明轉(zhuǎn)換結(jié)束。否則,表明正在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。6）當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后,將OE設(shè)置為1,這時(shí)DO-D7的數(shù)據(jù)便可以讀取了。OE二0,D0-D7輸出端為高阻態(tài)，OE二1,D0-D7端輸出轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)。3、數(shù)據(jù)處理部分 查表和線性插值法熱敏電阻為一種阻值隨溫度變化的電阻，按其變化關(guān)系可分為兩類：正溫度系數(shù)（簡(jiǎn)稱PTC）和負(fù)溫度系數(shù)（簡(jiǎn)稱NTC）。PTC元件的阻值隨溫度的上升而上升,NTC元件的阻值隨溫度的上升而下降。本模塊中使用的為NTC型熱敏電阻,在常溫（25T）下其阻值為10K,其阻值與溫度的關(guān)系、阻值與電壓的關(guān)系、電壓值與電壓AD值得關(guān)系如下表所示：溫度（°C）-30-20-100102025304050阻值176.096.2954.8532.4119.8012.4710.008.0665.3423.618(K)電壓0.2680.47040.7711.1781.6772.2252.52.76763.25903.67168172111301002967228523418914298027501110(V)0電壓AD1424396086114128142167188溫度(°C)60708090100110120130140150阻值2.5021.7631.2650.9220.6830.5150.39420.3040.23820.18816488

(K)電壓3.99934.2504.4384.5774.6804.7544.81034.8524.88364.90766010616335264066465158007499975011077570958641(V)電壓AD205218228235240244247249250252在上面列的表格中，溫度與阻值的關(guān)系是已知的，電壓是根據(jù)式3-1得出的,電壓的AD值是根據(jù)式2-1得出的。電壓V與電壓AD的關(guān)系：ad(V*1°°°)195(2-1)圖2.4電壓AD值與溫度關(guān)系折線圖根據(jù)圖2.4可用線性插值法在線性區(qū)間建立函數(shù)關(guān)系，隨著電壓的改變輸出溫度值。三、硬件電路圖

圖3.1圖3.1熱敏電阻溫度采集電路圖圖3.1中J1、J2、J3分別對(duì)應(yīng)于模塊上的VI、Vzero、Vout插孔，R3對(duì)應(yīng)與ZERO電位器,用于偏置電壓調(diào)節(jié)；R9對(duì)應(yīng)于GAIN電位器,用于增益調(diào)節(jié)。 使用時(shí)，可先將電路增益調(diào)節(jié)為1，具體做法如下：調(diào)節(jié)ZERO電位器，使Vzero=0V,用萬(wàn)用表分別測(cè)量VI、Vout端電壓，調(diào)節(jié)GAIN電位器，使V1二Vout，此時(shí)電路增益為1。由此可得出電壓與電阻之間的關(guān)系：3-1)VCC?R2 5*10503-1)V1 R1+R2 R1+10R1+10四、 程序設(shè)計(jì)流程圖圖4.1主函數(shù)程序流程圖圖4.2LCD顯示流程圖圖4.3A/D轉(zhuǎn)換流程圖圖4.3中斷服務(wù)程序五、問(wèn)題和不足出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法：在數(shù)據(jù)處理部分,之前是建立電壓值V與溫度值T的關(guān)系來(lái)顯示溫度,發(fā)現(xiàn)再怎么細(xì)分線性部分，輸出的溫度誤差還是很大，而且顯示的溫度值—直在跳變。于是決定找電壓值A(chǔ)D與溫度之間的關(guān)系,這樣減小了誤差,顯示的溫度值也幾乎不再跳變了。不足之處：實(shí)驗(yàn)臺(tái)提供的可調(diào)輸出電壓的范圍是0-4.5V,正確來(lái)說(shuō)顯示的溫度范圍應(yīng)為-35°C至90°C。這樣選定的線性區(qū)間才能較小誤差,更趨近與表格提供的數(shù)值。所以，更細(xì)分的取線性部分得到的數(shù)值會(huì)更好。六、總結(jié)通過(guò)此次實(shí)習(xí)，使我對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行了實(shí)踐。掌握了A/D轉(zhuǎn)換芯片性能及編程方法、單片機(jī)系統(tǒng)中擴(kuò)展LCD顯示的方法以及溫度傳感器和LCD的工作原理及綜合應(yīng)用。在數(shù)據(jù)處理部分學(xué)會(huì)了線性插值法。在編寫程序時(shí)，也發(fā)現(xiàn)對(duì)—些程序中的函數(shù)的處理不夠合理，在自己的多次運(yùn)行下，還是能夠?qū)崿F(xiàn)溫度監(jiān)控的功能。本次單片機(jī)實(shí)訓(xùn)讓我很有成就感，并對(duì)以前所學(xué)的單片機(jī)知識(shí)做了—個(gè)小結(jié)。附件#include<reg51.h>#include<stdio.h>#include<intrins.h>#include<absacc.h>#defineucharunsignedchar#defineulongunsignedlong#defineuintunsignedint#definePort_addressXBYTE[0X0CFA0]sbitREQ二P3人5;//請(qǐng)求信號(hào)，高電平有效sbitBUSY二P3人4; 〃忙檢測(cè)sbitEOC二P3人2;//轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào),EOC=1-轉(zhuǎn)換結(jié)束,EOC=0-正在轉(zhuǎn)換voiddelay1ms(uinttime)//延遲子程序1{uintii;uintjj;for(ii=0;ii<time;ii++)for(jj=0;jj<200;jj++);}voiddelay(uinttime)//延遲子程序2{uintii;uintjj;for(ii=0;ii<time;ii++)for(jj=0;jj<110;jj++);}voidwrite_dat(uchardat)//OCMJ2X8寫時(shí)序操作{if(BUSY==0){delay1ms(1);P1=dat;REQ=1;delay1ms(1);REQ=0;}voidwris-—chinese(ucharxhcharyhcharhhchar-)、、OCMJ2X8^?^}+導(dǎo)亠write—dat(OXFO)；、、Jn]?^^^ws-e—dais^JnlB^^(aBfstH-00—0702—0900—09)write—dat(y)；、、Jn]^^^(aBfstH-00—0100—0300—04)write—dat(h)；、、Jn]?^}?前KFwrite—dat(_)；、、Jn]?^}?曲KFvoidwris-IASC尸8xl6(ucharx'uchary'uchara)、、OCMJ2X8^ASCII^}革(8x16)15齋亠wris-—daaoxFg)；、、^]ASCII咄蘋(8X16)劭^<巨.<并?〔（刃xo）^p飛屮m}助蟄曲豊8X3fNDO// OpDFJeapPJOA{（0帖00'0帖00'017-00:國(guó)鄭朝）寫麗侑三〃（心印飛屮m（T6-0036-0乙3U00:國(guó)鄭朝蟲(chóng)）寫兩凰W〃〔（xMp飛屮m◎零堂刮與〃1（乙抄0）1印飛屮/\/\}出著*（琳1）呼畫8X3flAIDO// （ANipn'xjeqDn）iu!od_ai!J/v\piOA{aIIDSVW//I（e）iep飛屮M（diz-OO^E-OO^l-OO:國(guó)鄭朝）寫兩“與〃爐）】ep飛屮m（El-OO^l-izO^O-OO:國(guó)鄭朝蟲(chóng)）寫兩凰W〃〔（xMp飛屮mvoid-cd—ins亠reqho;busyhi;c-ear—-cd()；、扌扌$冊(cè)isada^1?^辛扌<voiddisp-ay—digit(uin1:date)w^am酈川白塔、znl>-—no廉嬉亠ucharbaLshLgpbaiudas-'lop<巨.<并?shi=date%100/10;ge=date%10;write_ASCII_8x16(0,16,0x41); 〃顯示"AD"write_ASCII_8x16(1,16,0x44);write_ASCII_8x16(2,16,0x3A); //顯示":"write_ASCII_8x16(3,16,0x30+bai);write_ASCII_8x16(4,16,0x30+shi);write_ASCII_8x16(5,16,0x30+ge);}/*******電壓V顯示函數(shù)*********/voiddisplay_voltage(uintdate)//分離任意五位數(shù)，給LCD送數(shù){ucharwan,qian,bai,shi,ge;wan=date/10000;qian=date%10000/1000;bai=date%10000%1000/100;shi=date%10000%1000%100/10;ge=date%10;write_chinese(0,0,18,41);//顯示"采集電壓"write_chinese(1,0,28,15);write_chinese(2,0,21,71);write_chinese(3,0,49,25);write_ASCII_8x16(8,0,0x3A);//顯示":write_ASCII_8x16(9,0,0x30+wan);write_ASCII_8x16(10,0,0x2E); //顯示小數(shù)點(diǎn)write_ASCII_8x16(11,0,0x30+qian);write_ASCII_8x16(12,0,0x56);//顯示電壓符號(hào)V}/******溫度值顯示函數(shù)**********/voiddisplay_temperature(intdate)//分離任意四位數(shù)，方便給LCD送數(shù)ucharqian,bai,shi,ge;write_chinese(3,1,46,34);write_chinese(4,1,22,40); //顯示"溫度"if(date>=0){qian=date/1000;bai=date%1000/100;shi=date%1000%100/10;ge=date%10;write_ASCII_8x16(10,16,0x2b); //顯示正號(hào)+write_ASCII_8x16(11,16,0x30+qian);write_ASCII_8x16(12,16,0x30+bai);write_ASCII_8x16(13,16,0x2E); //顯示小數(shù)點(diǎn)write_ASCII_8x16(14,16,0x30+shi);

write_ASCII_8x16(15,16,0x30+ge);}if(date<0){date=-date;qian=date/1000;bai=date%1000/100;shi=date%1000%100/10;ge=date%10;//顯示負(fù)號(hào)-//顯示負(fù)號(hào)-//顯示小數(shù)點(diǎn)write_ASCII_8x16(11,16,0x30+qian);write_ASCII_8x16(12,16,0x30+bai);write_ASCII_8x16(13,16,0x2E);write_ASCII_8x16(14,16,0x30+shi);write_ASCII_8x16(15,16,0x30+ge);

}/*****中斷初始化函數(shù)*********/voidconfig(void){IT0=1;//INT0下降沿中斷EX0=1; 〃允許INT1中斷EA=1;}voidAD_init(void){Port_address=0x00; //虛寫一次，啟動(dòng)通道0*********AD轉(zhuǎn)換函數(shù)**********/ucharAD(void){ucharad_date; //保存經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)ad_date=Port_address;returnad_date; //返回?cái)?shù)據(jù)intdeal_wendu()*****溫度處理函數(shù)***********/*****溫度處理函數(shù)***********/{intv,t;uintda;da=AD();v=da*195;if(da>=14&&da<=24){t=da*100-4400;}if(da>=24&&d