怎樣去設計一種基于51單片機的熱敏電阻數字溫度計？

第一節 總體設計方案

使用鉑熱電阻PT100，其阻值會(huì )隨著(zhù)溫度的變化而改變。PT后的100即表示它在0℃時(shí)阻值為100歐姆，在100℃時(shí)它的阻值約為138.5歐姆。廠(chǎng)家提供有PT100在各溫度下電阻值值的分度表，在此可以近似取電阻變化率為 0.385Ω/℃。向PT100輸入穩恒電流，再通過(guò)A/D轉換后測PT100兩端電壓，即得到PT100的電阻值，進(jìn)而算出當前的溫度值。

采用2.55mA的電流源對PT100進(jìn)行供電，然后用運算放大器LM324搭建的同相放大電路將其電壓信號放大25倍后輸入到AD0804中。利用電阻變化率0.385Ω/℃的特性，計算出當前溫度值。

溫度計電路設計總體設計方框圖如圖2-1所示。

圖2-1 電路設計總體設計方框圖

第二節 單片機

一、AT89C51簡(jiǎn)介

AT89C51是一種帶4K字節FLASH存儲器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱(chēng)單片機。AT89C2051是一種帶2K字節閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。

二、管腳說(shuō)明

如圖2-2為AT89C51引腳圖,各引腳功能說(shuō)明如下:

圖2-2 AT89C51引腳圖

VCC: 電源

GND: 地

P0 口：P0口是一個(gè)8位漏極開(kāi)路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對P0端口寫(xiě)“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當訪(fǎng)問(wèn)外部程序和數據存儲器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數據復用。在這種模式下，P0具有內部上拉電阻。在flash編程時(shí)，P0口也用來(lái)接收指令字節；在程序校驗時(shí)，輸出指令字節。程序校驗時(shí)，需要外部上拉電阻。

P1口：P1口是一個(gè)具有內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1輸出緩沖器能驅動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對P1 端口寫(xiě)“1”時(shí)，內部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分別作定時(shí)器/計數器2的外部計數輸入（P1.0/T2）和時(shí)器/計數器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）。

P2口：P2口是一個(gè)具有內部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對P2 端口寫(xiě)“1”時(shí)，內部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數據存儲器（例如執行MOVX @DPTR）時(shí)，P2口送出高八位地址。在這種應用中，P2口使用很強的內部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX @RI）訪(fǎng)問(wèn)外部數據存儲器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內容。在flash編程和校驗時(shí)，P2口也接收高8位地址字節和一些控制信號。

P3口：P3口是一個(gè)具有內部上拉電阻的8位雙向I/O 口，對P3 端口寫(xiě)“1”時(shí)，內部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3口亦作為AT89C51特殊功能（第二功能）使用，如表2-1所示。

表2-1 AT89C51引腳號第二功能

RST:復位輸入，晶振工作時(shí)，RST腳持續2個(gè)機器周期高電平將使單片機復位。看門(mén)狗計時(shí)完成后，RST 腳輸出69個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無(wú)效。DISRTO默認狀態(tài)下，復位高電平有效。

ALE/PROG：地址鎖存控制信號（ALE）是訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲器時(shí)，鎖存低8 位地址的輸出脈沖。在flash編程時(shí)，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來(lái)作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強調，在每次訪(fǎng)問(wèn)外部數據存儲器時(shí)，ALE脈沖將會(huì )跳過(guò)。如果需要，通過(guò)將地址為8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無(wú)效。這一位置“1”，ALE 僅在執行MOVX 或MOVC指令時(shí)有效。否則，ALE將被微弱拉高。這個(gè)ALE使能標志位（地址為8EH的SFR的第0位）的設置對微控制器處于外部執行模式下無(wú)效。

三、振蕩器特性：

XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器配置為片內振蕩器時(shí)，石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。采用外部時(shí)鐘源驅動(dòng)器件時(shí)，由于外部時(shí)鐘信號是通過(guò)一個(gè)2分頻觸發(fā)器后作為內部時(shí)鐘信號的，所以對外部時(shí)鐘信號的占空比沒(méi)有特殊要求，但最小高電平持續時(shí)間和最大的低電平持續時(shí)間應符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。

四、芯片擦除：

整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫(xiě)“1”且在任何非空存儲字節被重復編程以前，該操作必須被執行。此外，AT89C51設有穩態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計數器，串口和中斷系統仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內容并且凍結振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復位為止。

仿真圖：

程序運行圖：