智能儀器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)目錄摘要----------------------------------------------------------------3題目----------------------------------------------------------------3整體設(shè)計(jì)及系統(tǒng)原理--------------------------------------------------3主要硬件介紹--------------------------------------------------------4 STC89C51單片機(jī)特點(diǎn)-----------------------------------------------4STC89C51引腳說明-------------------------------------------------4硬件設(shè)計(jì)------------------------------------------------------------6單片機(jī)最小系統(tǒng)--------------------------------------------------6數(shù)碼管顯示電路--------------------------------------------------7鍵盤電路--------------------------------------------------------8AD轉(zhuǎn)換電路-----------------------------------------------------9 信號調(diào)理電路----------------------------------------------------924C02電路------------------------------------------------------10報警電路-------------------------------------------------------11加熱電路-------------------------------------------------------11電源電路-------------------------------------------------------12軟件設(shè)計(jì)-----------------------------------------------------------12數(shù)碼管顯示程序-------------------------------------------------1224C02讀寫程序-------------------------------------------------14AD轉(zhuǎn)換程序----------------------------------------------------18算數(shù)平均濾波程序----------------------------------------------18熱電阻非線性校正算法------------------------------------------19按鍵子程序----------------------------------------------------20報警子程序----------------------------------------------------23PID子程序----------------------------------------------------23主程序--------------------------------------------------------23課程設(shè)計(jì)總結(jié)--------------------------------------------------27參考文獻(xiàn)------------------------------------------------------27附錄： 系統(tǒng)原理圖 系統(tǒng)PCB圖摘要：隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)各行業(yè)發(fā)揮了重要的作用。

它因?yàn)榧啥雀?、體積小、運(yùn)行可靠、應(yīng)用靈活、價格低、面向控制等特點(diǎn)得到了廣大工程技術(shù)人員和客戶的好評在溫度控制方面，單片機(jī)能夠代替常規(guī)的模擬調(diào)節(jié)器本文主要設(shè)計(jì)了單片機(jī)爐溫控制系統(tǒng)硬件電路和軟件程序系統(tǒng)具有工作可靠、實(shí)時性強(qiáng)等特點(diǎn)，滿足控制精度的要求本著在滿足系統(tǒng)性能要求的前提下，盡可能的減少硬件成本本文主要涉及到控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和單片機(jī)的控制軟件編程本系統(tǒng)選用熱電阻Cu50對爐溫進(jìn)行檢測，在AD0804完成模數(shù)轉(zhuǎn)換之后，STC89C51單片機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理人機(jī)接口電路部分能實(shí)現(xiàn)溫度設(shè)定、溫度顯示、超溫報警等功能題目：20. 試設(shè)計(jì)智能儀表實(shí)現(xiàn)智能數(shù)字顯示儀表要求8位數(shù)碼管顯示（4位顯示測量值，4位顯示設(shè)定值），4輸入按鈕（功能選擇、數(shù)碼管選擇、數(shù)字增加、數(shù)字減少），可設(shè)定上下限報警，蜂鳴器報警適配Cu50熱電阻，測溫范圍為0℃~130℃采用比例控制、并用晶閘管移相驅(qū)動1000W電加熱器（電源電壓為AC220V）整體設(shè)計(jì)及系統(tǒng)原理：電源在系統(tǒng)中，利用熱電阻測得電阻爐實(shí)際溫度并轉(zhuǎn)換成毫伏級電壓信號該電壓信號經(jīng)過溫度檢測電路轉(zhuǎn)換成與爐溫相對應(yīng)的數(shù)字信號進(jìn)入單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，通過LED數(shù)碼管顯示溫度并判斷是否報警，同時將溫度與設(shè)定溫度比較，根據(jù)設(shè)定的P算法計(jì)算出控制量，根據(jù)控制量通過控制雙向晶閘管的導(dǎo)通和關(guān)閉從而控制電阻絲的導(dǎo)通時間，以實(shí)現(xiàn)對爐溫的控制。

該系統(tǒng)中的時鐘電路可以根據(jù)要求進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)時數(shù)碼管鍵盤STC89C51單片機(jī)信號調(diào)理電路AD080424C02晶閘管 主要硬件介紹：STC89C51是改進(jìn)型的51內(nèi)核單片機(jī)，它比人們常用的AT89S51單片機(jī)編程更簡單STC89C51單片機(jī)特點(diǎn)：12時鐘/6時鐘機(jī)器周期的8051CPU；工作電壓3.4-5.5V；工作頻率0-40MHz；程序存儲器容量4KB；RAM容量512B；I/O端口與AT89S51相同；通過串口（P3.0 P3.1）直接下載用戶程序到代碼存儲器中（ISP功能），可下載10萬次以上；具有EEPROM；具有看門狗，冷啟動后未關(guān)閉狀態(tài)，一旦啟動無法關(guān)閉；3個定時計(jì)數(shù)器；2個外部中斷，掉電模式可由外部中斷低電平觸發(fā)喚醒；一個異步串行口；溫度范圍0-75℃（商業(yè)），-40-85℃（工業(yè)）；具有PDIP-40、PLCC-44、PQFP-44封裝STC89C51引腳說明：VCC：供電電壓? GND：接地? ?P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。

在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高????P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故在FLASH編程和校驗(yàn)時，P1口作為第八位地址接收 ????P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流這是由于內(nèi)部上拉的緣故P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時接收高八位地址信號和控制信號????P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。

P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0） P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時器0外部輸入） P3.5 T1（記時器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號 RST：復(fù)位輸入當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。

另外，該引腳被略微拉高如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效 ?/PSEN：外部程序存儲器的選通信號在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)????/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）硬件設(shè)計(jì)：單片機(jī)最小系統(tǒng)：時鐘電路采用12MHz的晶振和兩個30pF的電容連接而成，是單片機(jī)的機(jī)器周期為1us左右，在使用定時器時便于計(jì)算和設(shè)置定時器的初始值復(fù)位電路：由于機(jī)器周期為2us，所以RESET引腳上產(chǎn)生一個2us以上的高電平脈沖，即可產(chǎn)生復(fù)位動作電源接上瞬間，電容上沒有電荷，相當(dāng)于短路，所以復(fù)位引腳直接連到VCC，單片機(jī)復(fù)位，隨時間增加，電容上電壓逐漸變大，RESET引腳上電壓逐漸降低至低電平時，單片機(jī)恢復(fù)正常狀態(tài)，在此使用10k電阻，10uF電容，時間常數(shù)遠(yuǎn)大于2us，高電平能保持2us以上，足以使系統(tǒng)復(fù)位。

串口可以用來向單片機(jī)里下載程序，以及和計(jì)算機(jī)通訊等數(shù)碼管顯示電路：此電路采用8個數(shù)碼管和一個74LS245，一個74LS138和一個排阻組成74LS245是一個8雙向總線接收器，與單片機(jī)的P0口相接，控制數(shù)碼管的段選端由于P0口內(nèi)部沒有上拉電阻，所以做輸出口時，必須外接上拉電阻74LS138是一個3-8譯碼器，與P2口的高三位相接，經(jīng)過譯碼控制數(shù)碼管的位選端，數(shù)碼管都是共陽數(shù)碼管鍵盤電路： 4個按鍵分別與單片機(jī)的P3.3、P2.2、P2.3、P2.4相接，功能分別為功能選擇、數(shù)碼管選擇，加數(shù)字、減數(shù)字，都是低電平有效，都接上拉電阻是保證沒有鍵按下時，均為高電平，其中功能鍵按下時會觸發(fā)外部中斷AD轉(zhuǎn)換。