1、 基于单片机的双路信号检测系统综合设计 摘要： 通过单片机编程实现对电压和温度两路信号进行实时检测并且显示，同 时设置不同的工作状态，使得可以单独显示电压或者温度值，当然也能同时显示两路信号。其中电压由外部电路输入进行测试，温度由温度传感器进行输入测试为了测试方便记录显示，还应设计一个等待状态。 关键字：单片机 温度显示 电压显示 1 设计任务概述 设计一个能同时对环境温度和 0V 2.5V 直流电压进行检测的系统，压的检测采用 TLC549串行 ADC器件；对温度的检测采用 LM75A数字温度感器；检测结果以动态扫 描方式显示在一个 8 位 LED 数码显示器上（可以同时显示，也可以轮流显示
2、）。结合 Quick51 核心板 和 SmartSOPC 教学实验开发平台 的有关实验电路完成系统原理图设计与程序设计；程序的调试在实验箱上完成。 2 硬件电路设计 2.1 系统总体框图设计 综合实验系统主要由以下几部分组成： AT89C51单片机及其仿真系统，温度、 电压 模拟量传感器及其接口电路， A D 转换模块，数据存储模块，微控制器 AT89C51、数字温度计 LM75A、数字电压表 TLC549、 LED 数码显示器、键盘等组 成 ， 框图如图 1 所示 ： 图 1 系统采用 AT89C51 单片机作为主控芯片， A D 转换模块将 两 路模拟号转换为数字信号；外部数据存储模块为该
3、系统采集的数据提供存储空间；按键控制模块向 CPU传回键值，用来设置 工作状态和方式 ；时钟芯片不仅可以给系统提供准确的时间；看门狗电路模块为系统提供了精确复位和低电压监控功能，一旦系统出现故障或程序跑飞，它就可以在超时周期之后使 CPU复位，提高系统的整体可靠性和抗干扰能力 ;LCD 液晶显示模块可 同 时显示温度和电压 ， 也可以单独 显示其中一项数据。 2.2 微 控制器 AT89C51 微控制器 AT89C51 模块如图 2 所示： 图 2 单片机仿真系统可以模拟 CPU 在仿真机上运行用户程序 (程序和数据存器借用仿真机的 )，也可以连接外部电路来实现动态监测与控制功能仿真机一般都具
4、有单片机的基本功能部件，如 CPU、 RAM、用户程序存储区、键盘等；具有单步、设置断点 (以便随时观察内部各 RAM、特殊功能寄存器的数据变化 )、连续运行用户程序的功能 。 该机可以仿真 8031、 89C2051、 89C51等类型的单片机，该机的调试软件可以直 接编辑汇编源程序通过仿真机进行编程和调试减少了对芯片的频繁写人、擦除和修改操作，只有当程序调试顺利通过才将程序写入芯片，编程方便且节省时间 AT89C51 是一种带 4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（ FPEROM Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性
5、能 CMOS 8 位微处理器，俗称单片机。 AT89C2051 是一种带 2K 字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 1000 次。该器件采用 ATMEL高密度非易 失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器 。 2.3 LM75A数字温度计 LM75A 数字温度计模块如图 3所示： 图 3 LM75A 是一个使用了内置带隙温度传感器和 -模数转换技术温度 -数字转换器。它也是一个温度检测器，可提供一个过热检测输出
6、。 LM75A 包含许多数据寄存器：配置寄存器（ Conf），用来存储器件的 某 些配置，如器 件的工作模式、 OS 工作模式、 OS 极性和 OS 故障队列等（在功能描述一节中有详细描述）；温度寄存器（ Temp），用来存储读取的数字温度；设定点寄存器（ Tos 就会得到想要的结果。 3.单独显示温度时出现了很多不必要的 0 如：出现 20.000，出现这种情况的 原因是显示程序中没有把字符串型的数据转化成整型数据而是直接送到显示程序中显示。 解决办法：就要先转化数据类型，再送出去显示。这个问题出现在第三种情况下。具体软件修改如下： 把数据转化程序添加在第三种情况之前，以下是添加的程序： i
7、f ( s ) DispChar(x,-); x+; /显示整数部分 DispStr(x,buf+1); /显示小数点 DispDotOn(4); /显示小数部分 DispStr(5,supTabd-2); 4.单独显示 电压值的时候调节电位器但显示的电压值不变。可能的问题有：一是由于接线放法不对或者是线有问题接触不良，二是由于读出 ADC的程序没有真确读出。我在这里遇到的问题是接线的方法不对。因为我的程序到其他主机上时没有这种问题，当我接线重新正确接好之后可以正常运行。 4.4 硬件部分各跳线的连接情况 1.按照 (quick51)检查 quick51 电路板上的跳线 jp1-jp7 是否是
8、默认设置 2.SmartSOPC实验箱 C2区的 SCL用杜邦线连接到 quick51实验班 JP5 的 T0 3 SmartSOPC 实验箱 C2 区的 SDA 用杜邦线连接到 quick51 实验班 JP5的 T1 4 5 quick51电路板上的 PB0用杜邦线连接到 quick51电路板上 D4区的 NCS 6 quick51 电路板上的 PB1用杜邦线连接到 quick51 电路板上 D4区的 DAT 7 quick51电路板上 PB2的用杜邦线连接到 quick51电路板上 D4区的 CLK 5. 结论 该综合实验系统不仅能为以单片机为核心的系统前期探索研究提供一种方便的实验装置，
9、而且能在远离工业现场的实验室解决工业应用中的实际问题 。 实验结果表明该系统可 将 许多分散的实验项目整合在一起进行研究和分析，节约资源，降低成本；实验数据正确率高，通信实时性强，系统工作可靠；单片机串行 网络 构成的分布式通讯系统灵活性强，易于扩充，其基本原理适用于工业现场的分布式数据采集、检测及控制系统，具有很大的实用价值 6. 参考文献 1李朝青 PC 机及单片机数据通信技术 M北京：北京航空航天大学出版，2001 LI Chao-qing Data Communication Technology of PC and SCMM Beijing：Beijing University of
10、 Aero nautics and Spaceflight Press， 2001 (in Chinese) 2杨文龙单片机原理及应用 M西安：西安 电子 科技大学出版社， 1993 YANG W en long Principle and Application of SCMM Xian ： Xian University of Electronics Technol-ogy Press， 1993 (in Chinese) 3高红红矿区专用铁路调度监督系统的研制 J 现代 电子技术， 2005，21： 84 GAO Hong-hong Research and Development of
11、 Dis patch and Supervision System of Mine RailwayJ Modern Electronics Technique，2005， 21： 84 (in Chinese) 4陈世攀，李玉忍 E2PROM 器件 CAT1161 在单片机系统中的应用 J电气传动自动化， 2003， 25(4)： 57 CHEN Shi pan。 LI Yu rerL Application of E2PROMDe vice CAT1 1 6 1 in the Single Chip MicrocomputerSystemJ Electric Drive Automation， 2003， 25(4)： 57 (in Chinese 6 附录 实验程序： /* main.c LM75A 数字温度计 */ #include “Disp.h“ #include “I2C.h“ #include “VOLTAB.H“ #include #include /定义 TLC549 操作接口 sbit CS = P20; sbit DAT = P21; sbit CLK = P22; sbit k1=P24; sbit k2=P25; sbit k3=P26; sbit k4=P27; /* 函数： ReadAdc()
