《智能儀器》課程設計說明書學生姓名：學號：學院：機電工程學院專業：電子信息工程技術題目：智能溫度計指導教師：職稱：

一.課程設計的目的：本課程是電子信息工程技術專業的專業基本能力訓練課程，其目的是通過本課程設計，使學生掌握智能儀器的一般設計方法，熟悉系統硬件和軟件的一般開發環境和開發流程，為設計和開發智能儀器打下堅實的基礎。培養學生基于單片機應用系統的分析和設計能力和專業知識綜合應用能力，同時提高學生分析問題和解決問題的能力以及實際動手能力，為日后工作奠定良好的基礎。二.設計題目：智能型溫度測量儀的設計三.內容和規定四.組織方式1.智能型溫度測量儀的設計⑴．功能規定①．配合溫度傳感器，實現溫度的測量；②．具有開機自檢、自動調零功能；③．使用220V/50Hz交流電源，設立電源開關、電源指示燈和電源保護功能。⑵．重要技術指標①．測量溫度范圍：0～120℃②．測量誤差：≤1%⑥．顯示方式：4位LED數碼管顯示被測溫度值。

目錄一：《智能儀器》課程設計指導書二：摘要三：引言:四智能溫度計的設計梗概五：系統硬件組成六：系統硬件組成溫度傳感器AD590七：放大器八：3A/D轉換器MC14433放大器九：LED顯示器十：性能弊端解決十一：總結十二：體會十三：參考文獻十四：程序清單

摘要：本論文敘述了應用單片機AT89C51構成的智能溫度計重要的功能、硬件的組成和軟件的設計。該系統的功能是通過溫度傳感器對溫度進行采集，然后通過A/D轉換器MC14433進行模數轉換，傳給單片機進行解決，從而實現溫度的實時顯示。整個系統結構緊湊、簡樸可靠、操作靈活、功能強、性能價格比高，較好地滿足了現代農業生產和科研的需要。單片機自問世以來，性能不斷提高和完善，其資源又能滿足很多應用場合的需要，加之單片機具有集成度高、功能強、速度快、體積小、功耗低、使用方便、價格低廉等特點，因此，在工業控制、智能儀器儀表、數據采集和解決、通信系統、高級計算器、家用電器等領域的應用日益廣泛，并且正在逐步取代現有的多片微機應用系統。單片機的潛力越來越被人們所重視。特別是當前用CMOS工藝制成的各種單片機，由于功耗低，使用的溫度范圍大，抗干擾能力強、能滿足一些特殊規定的應用場合，更加擴大了單片機的應用范圍，也進一步促使單片機性能的發展。而現在單片機在農業上也有了很多的應用。關鍵詞：溫度傳感器；A/D轉換器；實時顯示引言:單片機自問世以來，性能不斷提高和完善，其資源又能滿足很多應用場合的需要，加之單片機具有集成度高、功能強、速度快、體積小、功耗低、使用方便、價格低廉等特點，因此，在工業控制、智能儀器儀表、數據采集和解決、通信系統、高級計算器、家用電器等領域的應用日益廣泛。1智能溫度計的設計梗概下圖是智能溫度計的基本組成方框。重要由溫度傳感器，放大器，A/D轉換器，單片機控制，LED顯示器，電源等組成。溫度傳感器是把溫度轉換成電壓（或電流）的器件。不同的溫度傳感器，輸出電壓的范圍也差別很大。放大器的重要功能是把薄弱的溫度電壓信號放大到（0—2）伏或（0—5）伏的范圍內，以便進行A/D轉換。一方面控制A/D轉換器實現模擬信號到數字信號的轉換，另一方面將采集到的數字溫度電壓值，通過計算解決，得到相應的溫度值，送到LED顯示器以數字形式顯示測量的溫度。LED顯示器用于顯示測量溫度的結果。智能溫度計的基本組成如圖1所示溫度傳感器溫度傳感器放大器A/D轉換器單片機8951LED顯示器電源圖1智能溫度計方框圖

2系統硬件組成硬件組成如圖2所示圖2測量攝氏（℃）溫度的電路原理。假定：溫度測量范圍：0——150℃攝氏（℃溫度數字顯示：000.0或112.8等，十進制小數點后一位2.1溫度傳感器AD590圖中用電位器R1調零點，用R2調增益，方法如下：在0oC時調整W1使輸出Vo＝273.2mV。然后在100℃時調W2使Vo＝373.2mV。然后反復多次，直至0℃時Vo＝273.2mV，100℃時Vo＝373.2mV為止。最后在室溫下進行校驗。例如，若室溫為25℃，那么Vo應為298.2mV。02.2放大器放大器由運算放大器A組成，常用的芯片有：LF335，LF336，CA3140等，重要功能是把模擬的溫度電壓信號放大到A/D轉換器規定的輸入電壓范圍。A/D轉換器MC14433規定，模擬輸入電壓的范圍為：0——2V。W3的作用是抵消溫度傳感器AD590在攝氏0℃時產生的溫度電壓Vo＝273.2mV，使放大器A的輸出電壓為0.0V。放大器A的放大倍數選擇為10，保證溫度在0—150℃范圍內變化，而放大器的輸出電壓在02.3A/D轉換器MC14433圖3是重要框圖和引腳的分布圖3MC14433的方框圖和引腳引腳引線功能如下：G被測電壓VX和參考電壓VR的模擬接地端VR外接參考電壓端（+2V或+200Mv）VX被測電壓輸入端R1，R1/C1，C1外接積分電阻R1和積分電容C1元件端。外接元件典型值：當量程為2V時，C=0.1μF,R=470kΩ；當量程為200mV時，C1=0.1μF,R1=27kΩC01,C02外接失調電容C0端。C0典型值為0.1μFDU數據顯示控制端。當DU和EOC（引腳14）連接時，每次A/D轉換都輸出CLKI，CLKO時鐘振蕩器外接電阻RC端，RC的典型值為470kΩ，時鐘頻率隨RC增長而下降VEE模擬負輸入端。典型值為-5VVSS數字地，除CLKO端外所有輸出端的低電平基準。當VSS與VAG相連（即數字地和模擬地相連）時，輸出電壓幅度為VAG～VDD（0V～+5V）；當VSS與VEE（-5V）相連，輸出電壓幅度為VEE～VDD（-5V～+10V）。實際應用時一般是VSS與VAG相連EOC轉換結束控制端（輸出）。每當一個A/D轉換周期結束，EOC端輸出一個寬度為時鐘周期1/2寬度的正脈沖過量程標志輸出端。平時為高電平。當｜VX｜﹥VR時（被測電壓輸入絕對值大于參考電壓），端輸出低電平DS1～DS4多路選通脈沖輸出端，相應DS1千位，相應DS4個位。每個選通脈沖寬度為18個時鐘脈沖，兩個相鄰脈沖之間間隔為2個時鐘周期Q0～Q3BCD碼數據輸出線。其中為Q0最低位，Q3為最高位。當DS2、DS3和DS4選通期間，Q0～Q3除了表達千位的0或1外，還表達了轉換值的正負極性和欠量程還是過量程VDD正電源端。典型值為+5V2.4LED顯示器共陰極LED顯示器的陽極和單片機CPU的P1口連接，顯示段碼由CPU通過P1口傳送到LED顯示器的陽極。位掃描碼由單片機8051的P2口低四位輸出，經同相驅動器傳送到LED顯示器的陰極，選通LED顯示器的數位，P2.3，P2.2,P2.1,P2.0輸出電平為‘0111’時，選通左邊的第一位數字，P2.3，P2.2,P2.1,P2.0輸出電平為‘1011’時，選通左邊的第二位數字，P2.3，P2.2,P2.1,P2.0輸出電平為‘1101’時，選通左邊的第三位數字，P2.3，P2.2,P2.1,P2.0輸出電平為‘1110’時，選通左邊的第四位數字。2.5系統核心單片機部分單片機AT89C51有內部RAM，可以作為各種數據區使用，內部閃電存儲器存放智能溫度計的控制程序。它的重要功能是控制MC14433，實現溫度的數字值采集，完畢溫度的數字采集值到相應數字溫度的轉換計算，并把計算的數字溫度轉換相應的顯示段碼，控制LED顯示器以動態掃描方式進行溫度顯示。3性能弊端解決為增強系統在工作現場的抗干擾能力，在硬件設計方面采用了一系列措施，例如，信號的輸入／輸出采用電平轉換、光電隔離；對的配置接地系統，解決好共地信號；強電信號和弱電信號分開走線，傳輸線盡也許使用雙絞線和屏蔽電纜；設立ＷＤＴ時鐘監視電路，自動監視ＣＰＵ運營狀態，出現故障自動解決，同時具有硬件自診斷功能，避免“死機”現象發生等等。

4系統核心單片機部分下圖是智能溫度計的流程圖。由于智能溫度計的控制和計算相對簡樸，由該流程方框圖可見，該主程序是循環線性結構。在初始化時，清除內部RAM，設定標志位和標志單元，設立堆棧指針，檢測LED顯示器工作是否正常等。它重要涉及了下述一些子程序：（1）從A/D轉換器MC14433讀取溫度數字電壓子程序：查詢A/D轉換狀態，一旦本次A/D轉換結束，CPU將溫度電壓的BCD碼數字值送到RAM中的輸入緩沖區存放。（2）溫度電壓數字值到溫度數字轉換子程序；將緩沖區中的溫度電壓數字BCD碼轉換為實際的溫度十進制數字。（3）溫度數字到LED顯示段碼轉換子程序：把溫度十進制數字轉換成相應的LED顯示段碼，存放在顯示段碼緩沖區供LED顯示器顯示傳送子程序LED顯示段碼到LED顯示器顯示傳送和動態掃描子程序BCD碼加，減，乘，除子程序；BCD碼在緩沖器間傳送子程序；調用A/D輸入數字值到數字溫度轉換子程序，將數字溫度電壓值轉換為其相應的溫度數字，存放到數字溫度的緩沖區調用送LED顯示器顯示子程序，將數字溫度緩沖區的內容變換為相應的LED顯示段碼，然后調用動態掃描子程序，將段碼送LED顯示器顯示調用A/D輸入數字值到數字溫度轉換子程序，將數字溫度電壓值轉換為其相應的溫度數字，存放到數字溫度的緩沖區調用送LED顯示器顯示子程序，將數字溫度緩沖區的內容變換為相應的LED顯示段碼，然后調用動態掃描子程序，將段碼送LED顯示器顯示開始ＣＰＵ初始化，設堆棧指針，清除RAM緩沖區，初始化LED顯示器，顯示8888一秒，調用MC14433的A/D轉換程序，對溫度進行采樣，送LED顯示器，顯示當前溫度調用MC14433的A/D轉換子程序，將溫度的電壓數字值存放到內部A/D輸入數據緩沖區圖4程序流程圖程序流程如圖4所示

5總結圖4程序流程圖程序流程如圖4所示本課程設計敘述了智能溫度計的設計，涉及硬件組成和軟件的設計，該系統在硬件設計上重要是通過溫度傳感器對溫度進行采集，把溫度轉換成變化的電壓，然后由放大器將信號放大，通過A/D轉換器，MC14433將模擬溫度電壓信號轉化為相應的數字溫度信號電壓。其硬件設計中最核心的器件是單片機89C51，它一方面控制A/D轉換器實現模擬信號到數字信號的轉換，另一方面，將采集到的數字溫度電壓值經計算機解決得到相應的溫度值，送到LED顯示器，以數字形式顯示測量的溫度。整個系統的軟件編程就是通過匯編語言對單片機MT89C51實現其控制功能。整個系統結構緊湊，簡樸可靠，操作靈活，功能強大，性能價格比高，較好的滿足了現代農業生產和科研的需要。6體會通過本次的設計，參考了大量的資料，讓我結識到了單片機功能的強大，讓我學到了很多，受益匪淺。在黃老師的幫助下完畢了本次課程設計，我深感欣慰，最重要的就是我深深的感受到師生互動的魅力。

參考文獻１.李朝青．PC機及單片機數據通信技術．[M]北京航空航天大學出 版社．2023２.何立民．單片機應用技術選編．[M]北京航空航天大學出版社． 1993３.周明德．微型計算機硬件軟件及其應用．[M]清華大學出版社． 1980４.金偉正．單線數字溫度傳感器的原理與應用．[J].電子技術應用 2023(6):66～68.５.李廣弟．單片機基礎．[M].北京航空大學出版社.1994年6月６.何立民．單片機應用系統設計——系統配置與接口技術．北京航 空航天大學出版社．1995７.馬明建.數據采集與解決技術．西安交通大學出版社.1997

程序清單程序清單ORG0000HLJMPMAINORG0013HLJMPSUBORG0100HMAIN:MOVSP,#40HMOVA，#78HMOVR7，#09HMOVXA,@DPTRMOVR0,ACLRCSUBBA,#34HJNCLOOP1CLRCMOVA,R0SUBBA,#3AHJCLOOPMOVA,R0ACALLTEMPLOOP:MOVDPTR,#EF00HMOVR1,#0F8HMOVA，#33HMOVX@R1，AMOVA,R0MOVCA,@A+DPTRDECR1MOVX@R1,AMOVA,R2INCR1MOVX@R1,AINCR0MOVA,R2CLRCRRCAMOVR2,AMOVA,#00HMOVDPTR,#00F8HMOVX@DPTR,AAJMPGOLOOP1:MOVP1,#8FHAJMPGOLOOP2:MOVP1,#0BFHGO:POPDPHPOPDPLPOPACCPOPPSWRETIENDTEMP:MOVDPTR,TABLEMOVA,R0MOVB,#04HCLRCMULABJNCNOOINCDPHNOO:MOVCA,@A+DPTRMOV80H,AINCDPTRMOVCA,@DPTRMOV81H,AAJMPLOOPORG0300HTAB:DB3FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H7FH6FH77H83HMAIN:MOV20H,#0MOV21H,#0MOVR0,#3CHMOVR1,#12LCALLCLEARSETBPT0ML2:NOPNOPNOPMOVA,P1CJNEA,#0FBH,ML3AJMPMAINML3:MOVA,PIN1INCASUBBA,PIN3CJNEA,#0,ML4AJMPTEST0ML4:JCTEST0JNBE1,TEST0AJMPCOMPPTEST0:MOVPIN3,#0MOVA,P1CJNEA,#0FDH,TESTAJMPEXITTEST:MOVA,P1CJNEA,#0FFH,TEST1EXIT:MOVR0,#79HMOVR1,#50HHEX:ACALLHEXASCMOVR2,#6MOVR0,#5AHACALLINICLRFLAG3SJMPHERECOMPP:AJMPCOMPSECOO:JNBP1.5,SSECOAJMPSECOSSECO:AJMPSECMINII:JNBP1.5,MMINIAJMPMINIMMINI:AJMPMINHOURR:JNBP1.5,HHOURAJMPHOURHHOUR:AJMPHOUTEST1:JNBP1.0,SETTTEST2:SETBEAJNBP1.4,EXITJNBP1.5,DEALAJMPTESTSETT:CLREAMOVC,P1.4MOVF0,CJNBP1.1,SECOOJNBP1.2,MINIIJNBP1.3,HOURRAJMPTEST2DEAL:SETBE1JNBP1.4,OVERMOVR0,#49HMOVR1,#6ACALLCLEARMOVB,#3MOVA,PIN1MULABADDA,R4MOVPIN,AMOVA,PIN1CJNEA,#4,AAAMOVPIN1,#0MOVPIN2,#3EHMOVPIN,#3CHAAA:JNBP1.4,OVERJNBP1.1,SECOOJNBP1.2,MINIIJNBP1.3,HOURRAJMPAAAOVER:SETBE2INCPIN1MOVR2,#6MOVR0,#3AHMOVR1,PIN1ACALLINIMOVR0,#49HMOVR2,#3MOVR1,PINZIP:MOVA,@R0MOV@R1,AINCR0MOVA,@R0SWAPAORLA,@R1MOV@R1,AINCPININCR0INCR1DJNZR2,ZIPAJMPEXITCOMP:MOVA,PIN2CJNEA,#4AH,JAJMPOVRJ:MOVR0,PIN2MOVR1,#7EHMOVR2,#3JJJ:MOVA,@R0ANLA,#0F0HSWAPAXRLA,@R1JNZENDDDECR1MOVA,@R0ANLA,#0FHXRLA,@R1JNZENDDDECR1DECR0DJNZR2,JJJSETBFLAG2INCPIN3AJMPTESTENDD:MOVA,PIN2ADDA,#3MOVPIN2,AAJMPCOMPOVR:MOVPIN2,#3EHAJMPTESTHOUR:ACALLDELYMOVR0,#7EHJNBF0,SUB1ACALLDAAD1MOVA,R2XRLA,#24HJNZML0ACALLCLR0AJMPML0MINI:ACALLDELYMOVR0,#7CHJNBF0,SUB1ACALLDAAD1MOVA,R2XRLA,#60HJNZML0ACALLCLR0AJMPML0SECO:ACALLDELYMOVR0,#7AHJNBF0,SUB1ACALLDAAD1MOVA,R2XRLA,#60HJNZML0ACALLCLR0ML0:MOVR0,#79HMOVR1,#50HACALLHEXASCMOVR2,#6MOVR0,#5AHACALLINIAJMPSETTSUB1:SETBF0ACALLSUBAJMPML0CLEAR:MOV@R0,#0INCR0DJNZR1,CLEARRETHOU:ACALLDELYSETBE0MOVR0,#4EHACALLDAAD1MOVA,R2XRLA,#24HJNZML00ACALLCLR0AJMPML00MIN:ACALLDELYSETBE0MOVR0,#4CHACALLDAAD1MOVA,R2XRLA,#60HJNZML00ACALLCLR0AJMPML00SEC:ACALLDELYSETBE0MOVR0,#4AHACALLDAAD1MOVA,R2XRLA,#60HJNZML00ACALLCLR0ML00:MOVR0,#49HMOVR1,#30HACALLHEXASCMOVR2,#6MOVR0,#3AHMOVR1,PIN1INCR1ACALLINIAJMPAAADELY:MOVR1,#0FFHA1:MOVR2,#0FFHLOOP:NOPNOPNOPDJNZR2,LOOPDJNZR1,A1RETPITO:PUSHPSWPUSH0E0HPUSHDPHPUSHDPLSETBPSW.3MOVA,P1MOVTL0,#01HMOVTH0,#1FHCJNEA,#0FDH,SSSMOVTL0,#0EDHMOVTH0,#0FBHSSS:JNBP1.5,GETNUMDDD:MOVA,2FHDECAMOV2FH,AJNZRET0MOV2FH,#10HMOVR0,#7AHACALLDAAD1MOVA,R2XRLA,#60HJNZRET0ACALLCLR0MOVR0,#7CHACALLDAAD1MOVA,R2XRLA,#60HJNZRET0ACALLCLR0MOVR0,#7EHACALLDAAD1MOVA,R2XRLA,#24HJNZRET0ACALLCLR0RET0:SETBTR0POPDPLPOPDPHPOP0E0HPOPPSWRETIGETNUM:JBFLAG1,EEMOVR1,#49HMOVR2,#6CO:MOV@R1,#0INCR1DJNZR2,COSETBFLAG1EE:AJMPDDDDAAD1:MOVA,@R0DECR0SWAPAORLA,@R0ADDA,#1DAAMOVR2,AANLA,#0FHMOV@R0,AMOVA,R2INCR0ANLA,#0F0HSWAPAMOV@R0,ASETBFLAG3RETSUB:DECR0DEC@R0CJNE@R0,#0FFH,RET2INCR0CJNE@R0,#0,AADECR0MOV@R0,#0RETAA:DECR0MOV@R0,#9INCR0DEC@R0CJNE@R0,#0FFH,RET2MOV@R0,#0SETBFLAG3RET2:RETSUB0:DECR0DEC@R0CJNE@R0,#0FFH,RET2INCR0CJNE@R0,#0,BBDECR0MOV@R0,#0RETBB:DECR0MOV@R0,#9INCR0DEC@R0CJNE@R0,#0FF