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基于嵌入式的温度传感器的设计.doc
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基于嵌入式的温度传感器的设计.doc
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目录
第一章 系统概要..........................................................................................................1
1.1 系统背景..............................................................................................................1
1.2 系统功能框图......................................................................................................1
第二章 系统硬件设计..................................................................................................2
2.1 系统原理图..........................................................................................................2
2.2 单片机(MCU)模块 ........................................................................................2
2.2.1 MC908GP32 单片机性能概述......................................................................2
2.2.2 内部结构简图与引脚功能 ...........................................................................3
2.2.3 GP32 最小系统 ..............................................................................................5
2.3 传感器模块..........................................................................................................6
2.4 信号放大模块......................................................................................................7
2.5 A/D 转换模块.......................................................................................................7
2.5.1 进行 A/D 转换的基本问题 ..........................................................................7
2.5.2 A/D 转换模块的基本编程方法 ....................................................................8
2.5.3 A/D 芯片 TCL2543 概述...............................................................................8
2.6 串行通信模块....................................................................................................11
2.6.1 串行通信常用概念 .....................................................................................11
2.6.2 RS-232C 总线标准 ......................................................................................12
第三章 系统软件设计................................................................................................13
3.1 MCU 方(C)程序............................................................................................13
3.1.1 A/D 转换子程序 ..........................................................................................14
3.1.2 串行通信子程序 .........................................................................................17
3.2 PC 方(VB)程序 .............................................................................................19
3.3 PC 方界面...........................................................................................................23
第四章 系统测试........................................................................................................24
第五章 总结展望........................................................................................................24
5.1 总结....................................................................................................................24
5.2 展望....................................................................................................................25
参考文献......................................................................................................................25
第一章 系统概要
1.1 系统背景
温度是日常生活、工业、医学、环境保护、化工等领域遇到的一个物理量。
温度测量的基本方法是使用温度计直接读取。最常见的测量温度的工具是各种各
样的温度计,它们常常以刻读的形式表示温度的高低,人们必须通过读取刻度的
多少来测量温度。由于单片机在检测和控制系统中得到广泛的应用,利用单片机
和温度传感器构成的电子式智能温度计就可以直接测量温度,得到温度的数字值
并显示出来,既简单方便,又直观准确。
本次课程设计的目的是以 MC908GP32 单片机为核心设计出一个路温度测量系
统。设计将温度传感器采样得到的模拟信号转换成数字信号,通过串口在 PC 的
界面显示出来。本次课程设计用温度传感器将被测温度转换为电量,经过放大滤
波电路处理后,由模数转换器将模拟量转换为数字量,再与单片机相连,通过可
编程键盘显示接口芯片实现温度限值的设定。.被测量经过温度传感器转换为电
量,再放大后送给 A/D 转换器。电量经过 A/D 转换为二进制数值,单片机根据设
计目的完成相应的软件处理。处理完毕后,送键盘显示处理芯片,然后再由数码
管显示。
这是一种低成本的利用单片机 I/O 口实现的温度检测电路, 该电路非常简
单, 易于实现, 并且适用于几乎所有类型的单片机。
1.2 系统功能框图
数据采集与传输系统一般由信号调理电路,多路开关,采样保持电路,
A/D,单片机,电平转换接口,接收端(单片机、PC 或其它设备)组成。
被
测
物
理
量
传
感
器
预
处
理
A
D
C
输
入
接
口
MCU
LED
键盘
电平
转换
接口
PC
A/D 转换模块即模/数转换模块,功能是将电压信号转换为对应的数字信号。
实际应用中,这个电压信号可能由温度,湿度,压力等实际物理量经过传感器和
相应的交换电路转换而来。经过 A/D 转换后,MCU 就可以处理这些物理量。
第二章 系统硬件设计
2.1 系统原理图
整个系统软件设计分为两个部分,作为主控的 PC 端的软件设计及作为数据
采集器的单片机终端节点的软件设计。系统采用模块化编程,将各部分功能分别
实现,主要的功能子程序有:数据采集、标度变换、数制转换、数值显示、发送、
接收和部分中断子程序。
图 2.1 系统原理图
2.2 单片机(MCU)模块
2.2.1 MC908GP32 单片机性能概述
MC908GP 系列单片机是 HC80 系列单片机大家族中具有通用性的一族,
MC908GP32 是 MC908GP 系列中的一个型号,MC908GP32 单片机具有 3 种封装形式,
分别为 40 脚、42 脚、44 脚。MC908GP32 单片机的主要特点如下:
(1)512B 片内 RAM;32KB 片内 Flash 程序存储器,具有在线编程能力和保密功
能。
(2)时钟发生器模块,具有 PLL 电路,可产生各种工作频率;内部总线频率最
高可达 8MHz。
(3)增强的 HC50 CPU 结构,16 种寻址方式(比 HC50 多 8 种),16 位变址寄存
器和堆栈指针,存储器至存储器数据传送,快速 8*8 指令,扩展的循环控制功能,
BCD 功能。
(4)33 根通用 I/O 脚,包括 26 根多功能 I/O 脚和 5 或 7 根专用 I/O 脚;PTA、
PTC 和 PTD 的输入口有可选择的上拉电阻;PTC0~PTC4 有 25mA 吸流和放流能力,
其他口有 15mA 吸流和放流能力(总体驱动电流应小于 150mA);所有口有最高
5mA 输入电流保护功能。
2.2.2 内部结构简图与引脚功能
1. 内部结构简图(44 引脚)
单片机(以下简称 GP32 单片机)的三种封装形式只是引脚数量和形式有
所区别,其它方面是一致的。图中 I/O 口是按 44 引脚的 GP32 给出的,对
于 42 引脚的 GP32 单片机则没有 PTC5、PTC6 两个引脚,对于 40 引脚的 GP32
单片机则没有 PTC5、PTC6 及 PTD6/T2CH0、PTD7/T2CH1 四个引脚。
从内部结构简图可以看出,GP32 内部有以下主要部分:CPU08、存储器、
定时器接口模块、定时基模块、看门狗模块、通用 I/O 接口、串行通信接
口 SCI、串行外设接口 SPI、断点模块、A/D 转换模块、键盘中断模块、时
钟发生模块及锁相环电路、低电压禁止模块、复位与中断模块、监控模块 MON
和系统设置模块。
2. GP32 单片机的引脚功能
40引脚的 MC908GP32单片机的引脚图,引脚功能分类简介如下:
(1) 电源类引脚
V
DD
、V
SS
(20脚、19脚):电源供给端。
V
DDAD
/V
REFH
、V
SSAD
/V
REFL
(31脚、32脚):内部 A/D 转换器的电源供给及
参考电压输入端。
V
DDA
、V
SSA
(1脚、2脚):时钟发生器模块(CGM)的电源供给端。
(2) 控制类引脚
RST
(6脚):外部低有效复位输入或输出脚,有内部上拉电阻。
IRQ
(14脚):外部中断输入脚,有内部上拉电阻。
(3) I/O 类引脚
PTA7/KBD7~PTA0/KBD0(40~33脚):8位通用双向 I/O 口,每个可编程
为键盘输入脚。
PTB7/AD7~PTB0/AD0(30~23脚):8位通用双向 I/O 口,也可作为8路8
位 A/D 转换输入脚。
PTC4~PTC0(11~7脚):5位通用双向 I/O 口。
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