課程設(shè)計(jì)---基于單片機(jī)的溫度監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)

1、<p>　　微型計(jì)算機(jī)控制設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　　姓 名： 孟祥愛 </p><p>　　專 業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)</p><p>　　班 級： 09級2班 </p><p>　　學(xué) 號： 0901050222 </p><p&g

2、t;　　指導(dǎo)教師： 崔建明 </p><p>　　信息科學(xué)與工程學(xué)院電子信息系</p><p>　　2012年11月7日</p><p>　　基于單片機(jī)的溫度監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著溫度檢測理論和技術(shù)的不斷更新,

3、 溫度傳感器的種類也越來越多，在微機(jī)系統(tǒng)中使用的傳感器，必須是能夠?qū)⒎请娏哭D(zhuǎn)換成電量的傳感器，目前常用的有熱電偶傳感器、熱電阻傳感器和半導(dǎo)體集成傳感器等，每種傳感器根據(jù)其自身特性，都有它自己的應(yīng)用領(lǐng)域。</p><p>　　隨著電子技術(shù)的發(fā)展，特別是大規(guī)模集成電路的產(chǎn)生，給人們的生活帶來了根本性的變化，如果說微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)使現(xiàn)代的科學(xué)研究得到了質(zhì)的飛躍，那么微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的出現(xiàn)則是給現(xiàn)代工業(yè)控制測控領(lǐng)域帶來

4、了一次新的革命。目前，微處理器8086/8088在工業(yè)控制系統(tǒng)諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,由于它具有極好的穩(wěn)定性，更快和更準(zhǔn)確的運(yùn)算精度。溫度控制系統(tǒng)在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)、工程建設(shè)及日常生活中的應(yīng)用越來越廣泛,早期的溫度控制主要應(yīng)用于工廠中，例如鋼鐵的水溶溫度控制，不同等級的鋼鐵要通過不同溫度的鐵水來實(shí)現(xiàn)，這樣就可能有效的利用溫度控制來掌握所需要的產(chǎn)品了。</p><p>　　關(guān)鍵詞：微處理器8086/8088；溫度測量

5、；聲光報(bào)警；數(shù)碼管顯示</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要2</b></p><p><b>　　目 錄3</b></p><p><b>　　引言4</b></p><p>

6、　　第一章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)5</p><p>　　1.1 總體思想5</p><p>　　1.2 芯片介紹5</p><p>　　1.3 硬件模塊的設(shè)計(jì)7</p><p>　　1.4 溫度顯示模塊電路9</p><p>　　1.5報(bào)警電路模塊9</p><p>　　1.6 基于AT

7、89S52單片機(jī)的溫度測量系統(tǒng)總電路10</p><p>　　第二章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)11</p><p>　　2.1 程序流程圖11</p><p>　　2.2 實(shí)驗(yàn)源程序13</p><p>　　第三章 系統(tǒng)調(diào)試17</p><p>　　3.1 硬件調(diào)試17</p><p>

8、;　　第四章 結(jié)論18</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)19</b></p><p><b>　　引言</b></p><p>　　溫度是一種最基本的環(huán)境參數(shù)，對于我們來說，不僅僅是一個量的反映，更能直接影響作用到我們的生活中，人民的生活與環(huán)境的溫度息息相關(guān)，在工業(yè)生產(chǎn)過程中需要實(shí)時測量溫度，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也離不開

9、溫度的測量。我們身邊大自然中動植物的生存繁衍與周圍環(huán)境的溫度也息息相關(guān)。工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究對溫度也都有較高的要求，如石油、化工、冶金、紡織、機(jī)械制造等行業(yè)，有些特殊的行業(yè)，比如航空航天類行業(yè)對溫度就有一個更高的要求，我們常接觸到的食品行業(yè)中，水果、蔬菜、肉類等的保存就需要保證一定的溫度，食品加工中也需要保證相應(yīng)的溫度，如果空氣溫度不適應(yīng)，極有可能產(chǎn)生不良反應(yīng)，嚴(yán)重的可能直接影響到人們的生命健康。我們電子科技行業(yè)也同樣離不開對溫度的測量

10、和控制，如制造大規(guī)模集成電路時就需要極精確的溫度控制。工業(yè)溫度的測量和控制在激光器、光纖光柵的使用及其他的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中應(yīng)用廣泛。因此研究溫度的測量方法和裝置具有重要的意義。測量溫度的關(guān)鍵是溫度傳感器。隨著科技的發(fā)展，技術(shù)要求的重視，溫度測量的精度也越來越被看重。所以高精度溫度測量系統(tǒng)的研究就非常有意義。</p><p>　　目前，微機(jī)檢測系統(tǒng)的發(fā)展非常迅速，應(yīng)用也極為廣泛，它由于體積小、功能強(qiáng)、性能穩(wěn)定

11、、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，使其在工業(yè)控制系統(tǒng)諸多領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的智能儀器無論是在測量的準(zhǔn)確度、靈敏度、可靠性、自動化程度、應(yīng)用功能等方面或在解決測試技術(shù)問題的深度及廣度方面都有了巨大的發(fā)展，以一種嶄新的面貌展現(xiàn)在人們的面前。隨著大規(guī)模集成電路及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，以及人工智能在測試技術(shù)方面的廣泛運(yùn)用，智能儀器有了更大的發(fā)展。溫度測試儀器的智能化已是現(xiàn)代儀器儀表發(fā)展的主流方向。</p><p&g

12、t;　　第一章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1.1 總體思想</b></p><p>　　溫度測量是采用溫度傳感器（金屬鉑），然后通過A\D轉(zhuǎn)換器，將電壓這個模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，報(bào)警的實(shí)現(xiàn)是通過芯片8255A來控制的，其中我們加入8253定時器，通過與中斷控制器8259A的結(jié)合進(jìn)行定時溫度檢測，從而實(shí)現(xiàn)溫度的測量和報(bào)警。綜合考慮我們用到的硬件有，80

13、88CPU，可編程并行輸入/輸出接口芯片8255A，可編程定時器/計(jì)數(shù)器8253，中斷控制器8259A，ADC0809，74LS138譯碼器。</p><p><b>　　1.2 芯片介紹</b></p><p>　　1.8088CPU </p><p>　　8088CPU采用40條引腳的DIP封裝，引腳信號如圖 </p>&l

14、t;p><b>　　圖18088CPU</b></p><p>　　8088是一個Intel以8086為基礎(chǔ)的微處理器，擁有16位元暫存器和8位元外部資料總線。</p><p>　　2.8255A可編程接口芯片</p><p>　　Intel 8255A是專為Intel公司的微處理器配套的接口芯片，8255A為可編程芯片，可用程序設(shè)定或改

15、變其工作狀態(tài)，CPU通過它可直接與外設(shè)相連接。它有3個8位并行I/O口，具有3個通道3種工作方式，其各口功能可由軟件選擇，使用靈活，通用性強(qiáng)。引腳信號如圖</p><p><b>　　圖2 8255A</b></p><p>　　3.8253定時器/計(jì)數(shù)器</p><p>　　8253上有3個獨(dú)立的16位計(jì)數(shù)器通道，可作為定時器或計(jì)數(shù)器使用；

16、每個計(jì)數(shù)器都可以設(shè)定為按照二進(jìn)制或二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制（BCD）計(jì)數(shù)；計(jì)數(shù)率可高達(dá)2.6MHz；每個通道有6種工作方式，可由程序設(shè)置和改變；所有的輸入/輸出都與TTL兼容。引腳信號如圖</p><p><b>　　圖3 8253</b></p><p>　　4.8259A中斷控制器</p><p>　　8259A是一種可編程中斷控制器，能夠管理

17、8級中斷，每級中斷都可以被屏蔽或允許，允許多級中斷嵌套，具有中斷查詢方式功能，供CPU以查詢方式與各外設(shè)進(jìn)行I/O操作。引腳信號如圖</p><p><b>　　圖4 8259A</b></p><p><b>　　5.ADC0809</b></p><p>　　ADC0809是逐次逼近式8位A/D轉(zhuǎn)換器，具有8個模擬量輸

18、入通道，單極性，輸入電壓范圍0~5V，轉(zhuǎn)換時間100us，片內(nèi)帶有三態(tài)輸出鎖存器。引腳信號如圖</p><p>　　圖5 ADC0809</p><p>　　6.74LS138譯碼器</p><p><b>　　引腳信號如圖</b></p><p>　　圖6 74LS138</p><p>　

19、　1.3 硬件模塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　1.3.1 整體設(shè)計(jì)--硬件原理框圖</p><p><b>　　圖7 原理框圖</b></p><p>　　1.3.2 溫度測量電路如圖</p><p>　　傳感器采用金屬鉑電阻，在一定溫度范圍內(nèi)成線性，傳感器把溫度信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，傳感器的微弱電壓輸出經(jīng)運(yùn)算放大器放大送

20、ADC0809</p><p><b>　　圖8 溫度轉(zhuǎn)換電路</b></p><p>　　1.3.3 硬件連接圖</p><p><b>　　圖9 原理圖</b></p><p>　　1.4 溫度顯示模塊電路</p><p>　　顯示部分由3位數(shù)碼管構(gòu)成,采用的是動態(tài)掃描

21、方式。</p><p>　　其中段選占用8個I/O口，而位選占用4個I/O口，段選和位選為同相驅(qū)動。這種方法由于不需要對每個LED數(shù)碼管單獨(dú)配置鎖存和驅(qū)動電路，因而可簡化硬件電路，當(dāng)LED數(shù)碼管個數(shù)較多時，更加明顯。</p><p><b>　　1.5報(bào)警電路模塊</b></p><p>　　將DS18B20讀出的溫度與設(shè)定的溫度比較，如溫度超

22、限，單片機(jī)將P1.0口置0，溫度超限報(bào)警顯示LED亮，蜂鳴器報(bào)警。</p><p><b>　　圖1.1 報(bào)警電路</b></p><p>　　1.6 基于AT89S52單片機(jī)的溫度測量系統(tǒng)總電路</p><p>　　下圖為該溫度測量系統(tǒng)的硬件電路圖</p><p>　　圖1.2 測溫系統(tǒng)的硬件電路圖

23、 </p><p>　　第二章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1 程序流程圖</b></p><p><b>　　1.主程序流程圖 </b></p>

24、;<p><b>　　2.中斷服務(wù)子程序</b></p><p>　　8253定時器產(chǎn)生五秒的脈沖信號，產(chǎn)生的邊沿信號給8259A的IR0 用來控制中斷，中斷主要用來判斷溫度是否滿足設(shè)定溫度范圍，不滿足則報(bào)警</p><p><b>　　3.報(bào)警子程序</b></p><p><b>　　2.2 實(shí)

25、驗(yàn)源程序</b></p><p>　　CODE SEGMENT</p><p>　　ASSUME CS:CODE,DS:CODE</p><p><b>　　ORG 1200H</b></p><p><b>　　START:CLI</b></p><p>　　M

26、OV DX,0FFF0H ;中斷初始化 ，ICW1,電平觸發(fā)，單片使用，不要ICW4</p><p>　　MOV AL,1BH</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV DX,0FFF1H ;ICW2</p><p>　　MOV AL,08H &

27、lt;/p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV AL,01H ;ICW4,非自動EOI</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV AL,0FEH ;設(shè)置ocw1,中斷屏蔽，開放IRO</p&

28、gt;<p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV AX,OFFSET INTER0 ;設(shè)置中斷向量表</p><p>　　MOV BX,0020H</p><p>　　MOV [BX],AX</p><p>　　MOV AX,00H</p><p>

29、;　　MOV BX,0022H</p><p>　　MOV [BX],AX</p><p>　　MOV DX, 0FFEBH ;定時器0，只讀高字節(jié)，方式3，BCD計(jì)數(shù)</p><p>　　MOV AL,27H</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　M

30、OV AL,10H</p><p>　　MOV DX,0FFE8H</p><p>　　OUT DX,AL </p><p>　　MOV DX,0FFEBH ;定時器2，先讀低再讀高，方式3，BCD計(jì)數(shù)</p><p>　　MOV AL,0B7H</p><p><b>　　OUT

31、DX,AL</b></p><p>　　MOV AL,02H</p><p>　　MOV DX,0FFEAH</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV AL,01H</p><p><b>　　OUT DX,AL</b>&

32、lt;/p><p>　　MOV DX,0FFDBH ;8255A初始化，PC高四位輸出，第四位輸入</p><p>　　MOV AL,81H</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV DX,0FFD8H ;A口初始化，燈滅</p><p>

33、　　MOV AL,0FFH</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　;-----------A/D服務(wù)程序----------------- </p><p><b>　　ADS:</b></p><p>　　LEA BX,TABLE</p>

34、<p>　　MOV DX,0FFE0H</p><p>　　MOV AL,00H</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV CX,0FH</p><p><b>　　LOOP $</b></p><p><b>　

35、　IN AL,DX</b></p><p>　　MOV AH,AL ;顯示高4位</p><p>　　AND AL,0F0H </p><p><b>　　MOV CL,4</b></p><p><b>　　SHR AL,CL</b></p>

36、;<p><b>　　XLAT</b></p><p>　　MOV DX,0FFDCH</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV AL,02H</p><p>　　MOV DX,0FFDDH</p><p><b&

37、gt;　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV AL,AH ;顯示低4位</p><p>　　AND AL,0FH</p><p><b>　　XLAT</b></p><p>　　MOV DX,0FFDCH</p><p><b>　　O

38、UT DX,AL</b></p><p>　　MOV AL,01H</p><p>　　MOV DX,0FFDDH</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p><b>　　STI</b></p><p><b>　　JMP A

39、DS</b></p><p>　　;--------------中斷服務(wù)程序--------------------</p><p><b>　　INTER0:</b></p><p>　　mov dx,0fff0h</p><p>　　mov al,20h</p><p>　　out

40、 dx,al ;非自動EOI</p><p><b>　　PUSH AX</b></p><p><b>　　MOV AL,AH</b></p><p>　　CMP AL,0EEH</p><p>　　JAE SOUND1</p><p>　　CM

41、P AL,22H</p><p>　　JBE SOUND2</p><p>　　JMP RETURN</p><p><b>　　;報(bào)警</b></p><p>　　SOUND1: MOV DX,0FFDBH ;PC口輸出一個正脈沖</p><p>　　MOV AL,0EH&l

42、t;/p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV CX,0FFH</p><p><b>　　LOOP $</b></p><p><b>　　INC AL</b></p><p><b>　　OUT DX,AL

43、</b></p><p>　　MOV CX,0FFH</p><p><b>　　LOOP $</b></p><p>　　MOV DX,0FFD8H ;黃燈</p><p>　　MOV AL,0FEH</p><p><b>　　OUT DX,AL<

44、;/b></p><p>　　MOV CX,0FH</p><p><b>　　LOOP $</b></p><p>　　MOV AL,0FFH</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　JMP RETURN</p>&

45、lt;p>　　SOUND2:MOV DX,0FFDBH ;PC口輸出一個正脈沖</p><p>　　MOV AL,0EH</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV CX,0FH</p><p><b>　　LOOP $</b>&l

46、t;/p><p><b>　　INC AL</b></p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV CX,0FH</p><p><b>　　LOOP $</b></p><p>　　MOV DX,0FFD8H

47、 ;紅燈</p><p>　　MOV AL,0FDH</p><p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p>　　MOV CX,0FH</p><p><b>　　LOOP $</b></p><p>　　MOV AL,0FFH</p>

48、<p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p><b>　　RETURN:</b></p><p><b>　　POP AX</b></p><p>　　MOV DX,0FFF0H</p><p>　　MOV AL,20H</p>&

49、lt;p><b>　　OUT DX,AL</b></p><p><b>　　IRET</b></p><p>　　TABLE DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,00H,92H,82H,0F8H,80H</p><p>　　DB 90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH</p>

50、;<p><b>　　CODE ENDS</b></p><p><b>　　END START</b></p><p><b>　　第三章 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p><b>　　3.1 硬件調(diào)試</b></p><p>　　近年來

51、隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月異更新。在實(shí)時檢測和自動控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個核心部件來使用，僅單片機(jī)方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應(yīng)用對象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，加以完善。</p><p>　　根據(jù)方案設(shè)計(jì)的要求，調(diào)試過程共分三大部分：硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和軟硬聯(lián)調(diào)</p><p><b>　　調(diào)試

52、過程 ：</b></p><p>　　1、按實(shí)驗(yàn)圖連接線路</p><p>　　2、打開電源，雙擊“Intel8088微機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”，把把編好的程序輸入進(jìn)去。</p><p>　　3、進(jìn)行編譯、連接、裝載，如果有錯誤，根據(jù)提示返回源程序修改，直到?jīng)]有錯誤為止</p><p><b>　　4、運(yùn)行程序：</b>

53、</p><p>　?。?）轉(zhuǎn)動ADC0809旁的電壓旋鈕，觀看數(shù)碼管示數(shù)是否變化</p><p>　?。?）用示波器觀察8253定時器的OUT2口的輸出波形是否為方波</p><p><b>　　脈沖信號</b></p><p>　　（3）轉(zhuǎn)動旋鈕使溫度（這里是用電壓模擬）低于或高于，看蜂鳴</p>&l

54、t;p>　　器和LED指示燈是否能正常工作，程序分析，溫度高時紅燈</p><p>　　亮并報(bào)警，溫度低時黃燈亮并報(bào)警</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)程序?qū)崿F(xiàn)的是一定溫度范圍的保溫報(bào)警功能，實(shí)際中只要把模</p><p>　　擬旋鈕改為特定的傳感器就可實(shí)現(xiàn)不同場合的溫度控制</p><p><b>　　第四章 結(jié)論</b&

55、gt;</p><p>　　任何一個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都是一個復(fù)雜的整體，學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)原理是要涉及到整體的每一部分。討論某一部分原理時又要涉及到其它部分的工作原理。這樣一來，不僅不能在短時間內(nèi)較深入理解計(jì)算機(jī)的工作原理，而且也很難孤立地理解某一部分的工作原理。所以，在循序漸進(jìn)的課堂教學(xué)過程中，我總是處于“學(xué)會了一些新知識，弄清了一些原來保留的問題，又出現(xiàn)了一些新問題”的循環(huán)中，直到課程結(jié)束時，才把保留的問題基本搞清楚。

56、 學(xué)習(xí)該門課程知識時，其思維方法也和其它課程不同，該課程偏重于工程思維，具體地說，在了解了微處理器各種芯片的功能和外部特性以后，剩下的是如何將它們用于實(shí)際系統(tǒng)中，其創(chuàng)造性勞動在于如何用計(jì)算機(jī)的有關(guān)技術(shù)和廠家提供的各種芯片，設(shè)計(jì)實(shí)用的電路和系統(tǒng)，再配上相應(yīng)的應(yīng)用程序，完成各種實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目。 這次設(shè)計(jì)主要的困難來自對程序的理解。功夫不負(fù)有心人，經(jīng)過四個人的合作和努力，我們最后對實(shí)驗(yàn)的原理有了清晰的認(rèn)識。雖然實(shí)驗(yàn)臺上的很多模塊單元

57、沒有用到，但是就系統(tǒng)功能來說，我覺得我們做的還是不錯的。 這次課設(shè)卻讓我們對實(shí)驗(yàn)臺有了足夠的了解，讓我們知道了實(shí)驗(yàn)臺上各個模塊的用法；而且它還讓我們對自己動手寫程序</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 李伯成. 基于MCS-51單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].電子工業(yè)出版社.2004</p><p>

58、　　[2] 孫育才，王榮興，孫華芳. ATMEL新型AT89S52系列單片機(jī)及其應(yīng)用[M]. 北京:清華大學(xué)出版社，2005.1</p><p>　　[3] Dallas semiconductor inc, ds18b20 programmable resolution 1—wire digital t[1]. hermometer 2001[Z] .</p><p>　　[4] 徐科軍

59、. 傳感器與檢測技術(shù)[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2008.2</p><p>　　[5] 譚浩強(qiáng). C程序設(shè)計(jì)[M]. 北京:清華大學(xué)出版社，2005.7</p><p>　　[6] 賈振國. DS1820 及高精度溫度測量的實(shí)現(xiàn)［J］.電子技術(shù)應(yīng)用，2000（1）：58 - 59.</p><p>　　[7] 康華光. 電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分［M］.北京：高等教

60、育出版社，2005.7</p><p>　　[8] 單線數(shù)字溫度傳感器資料[M]. 武漢：武漢力源電子有限公司，1996</p><p>　　[9] 邱關(guān)源. 電路[M].北京：高等教育出版社，1999.6</p><p>　　[10]孫菲,戴健. 基于單總線數(shù)字溫度傳感器的油罐多點(diǎn)溫度測量系統(tǒng)[J]. 石油化工自動化,2009(4):30-33.</p>