基于51单片机的温度测量仪

摘要：单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)简称单片机,又称MCU(Micro Controller Unit),是将计算机的基本部分微型化,使之集成在一块芯片上的微机.片内含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断控制、系统时钟及系统总线等。

随着科技的发展，单片机已不是一个陌生的名词，它的出现是近代计算机技术发展史上的一个重要里程碑，因为单片机的诞生标志着计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支。单片机单芯片的微小体积和低的成本，可广泛地嵌入到如玩具、家用电器、机器人、仪器仪表、汽车电子系统、工业控制单元、办公自动化设备、金融电子系统、舰船、个人信息终端及通讯产品中，成为现代电子系统中最重要的智能化工具。

本文所涉及的是市场占有率最高的是MCS—51系列，因为世界上很多知名的IC生产厂家都生产51兼容的芯片。生产MCS—51系列单片机的厂家如美国AMD公司、ATMEL公司、INTEL公司、WINBOND公司、PHILIPS公司、ISSI公司、TEMIC公司及南韩的LG公司、日本NEC、西门子公司等。到目前为止，MCS—51单片机已有数百个品种，还在不断推出功能更强的新产品。

关键字： 单片机 A/D 温度测控 MCS-80C51

Based on the temperature of the 51 SCM measurement instrument

Abstract: Single Chip Microcomputer hereinafter referred to as the single chip microcomputer,also known as MCU(Micro Controller Unit), the computer is the basic part of miniaturization, make integration on a single chip microcomputer. Piece contains CPU、ROM、RAM、Parallel I/O、serial ports I/O、the timer/counter、interrupt control、The system clock and the system bus, etc.

With the development of technology, SCM is not a strange nouns,, It is the emergence of the history of modern computer technology, Because the birth of the single chip microcomputer marks formal form the computer general computer systems and embedded computer system two branches. Single chip microcontroller tiny size and low cost, Can be widely embedded in such as toys household appliances robot instruments automotive electronic industrial control unit office automation equipment financial electronic system ship terminals and personal information communication product, become a modern electronic system is the most important intelligent tool.

This paper is related to the market share is the highest MCS 51 series, because much of the world famous IC manufacturers are production 51 compatible chip production MCS 51 series microcontroller manufacturers such as the AMD ATMEL company INTEL company WINBOND company PHILIPScompany TEMIC company and South Korea ISSIcompany

LG company Japan NEC Siemens ag, etc so far, MCS 51 SCM has hundreds of species, also in continuously introduce more powerful new products.

Key word: single chip A/D temperature measurement and control MCS-80 C51

目 录

一. 选题背景……………………………………………………………… 1 1.单片机的历史……………………………………………………… 1 2.MCS-51单片机使用………………………………………………… 4 3.芯片的介绍………………………………………………………… 4 二. 方案论证……………………………………………………………… 6 1 A/D转换原理 ……………………………………………………… 6

（1）逐次逼近式转换原理 ……………………………………… 6 （2）积分转换原理 ……………………………………………… 6 2 A/D转换器的主要性能指标和参数 ……………………………… 8 （1）分辨率(Resolution) ……………………………………… 8 （2）量化误差(Quantizing Error) …………………………… 8 （3）线性度(Linearity) ………………………………………… 9 （4）绝对精度(Absolute Accuracy) …………………………… 9

（5）转换时间(Conversion Time) ……………………………… 9 3 A/D转换器的基本工作原理及器件介绍 ………………………… 9 三. 过程论述 …………………………………………………………… 11 1.数据定标………………………………………………………………11 2.信号放大………………………………………………………………13 四. 结果分析 …………………………………………………………… 14 五. 总结 ……………………………………………………………………15 六. 致谢 …………………………………………………………………… 16 七. 附录 ………………………………………………………………… 17 八.参考文献 …………………………………………………………….. 20

一 背 景

1单片机的历史

自1971年美国INTEL公司制造出第一块4位微处理器以来，其发展十分迅猛，到目前为止，大致可分为以下五个阶段： （1） 4位单片机（1971－1974） （2） 低档8位单片机（1974－1978）

（3） 高档8位单片机（1978－1982） （4） 16位单片机（1982－1990） （5） 新一代单片机（90年代以来） 2单片机的使用

因单片机具有体积小、重量轻、价格便宜、功耗低、控制功能强及运算速度快等特点，故在国民经济建设、军事及家用电器等领域均得到广泛的使用。按照单片机的特点，单片机可分为单机使用和多机使用。

在一个使用系统中，只用一个单片机，这是目前使用最多的方式，主要使用领域有： （1）单机使用：

①测控系统。用单片机可构成各种工业控制系统、自适应系统、数据采集系统等。例如，温室人工气候控制、水闸自动控制、电镀生产线自动控制、汽轮机电液调节系统、车辆检测系统、机器人轴处理器等。

②智能仪表。用单片机改造原有的测量、控制仪表，能迥数字化、智能化、多功能化、综合化、柔性化发展。如温度、压力、流量、浓度等的测量、显示及仪表控制。通过采用单片机软件编程技术，使测量仪表中长期存在的误差修正、线性化处理等难题迎刃而解。

③机电一体化产品。单片机和传统的机械产品结合，使传统机械产品结构简化，控制智能化。这类产品如：简易数控机床，电脑绣花机，医疗器械等。

④智能接口。在计算机控制系统（特别是较大型的工业测控系统）中，普遍采用单片机进行接口的控制和管理，因单片机和主机是并行工作，故能大大提高了系统的运行速度。例如：在大型数据采集系统中，用单片机对ADC接口进行控制不仅可提高采集速度，而且还能对数据进行预处理，如数字滤波、线性化处理、误差修正等。

⑤智能民用产品。在家用电器、玩具、游戏机、声像设备、电子秤、收银机、办公设备、厨房设备等产品中引入单片机，不仅使产品的功能大大增强，而且获得了良好的使用效果。 （2）多机使用：单片机的多机使用系统可分为功能集散系统、并行多机处理及局部网络系统。

①功能集散系统。多功能集散系统是为了满足工程系统多种外围功能的要求而设置的多机系统。例如：一个加工中心的计算机系统除完成机床加工运行控制外，还要控制对刀系统、坐标系统、刀库管理、状态监视、伺服驱动等结构。

②并行多控制系统。并行多控制系统主要解决工程使用系统的快速问题，以便构成大型实时工程使用系统。典型的有快速并行数据采集、处理系统、实时图像处理系统等。

③局部网络系统。单片机网络系统的出现，使单片机使用进入了一个新的水平。目前该网络系统主要是分布式测控系统，单片机主要用于系统中的通信控制，以及构成各种测控子级系统。

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典型的分布式测控系统有两种类型：树状网络系统和位总线网络系统。

单片机是现代计算机、电子技术的新兴领域，无论是单片机本身还是单片机使用系统设计方法都会随时代不断发生变化。综上所述，单片机已成为计算机发展和应有的一个重要方面。另一方面，单片机使用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种用软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是对传统控制技术的一次革命。

3设计的各种芯片介绍

先对本次设计需要用到的芯片进行大致介绍。 第一块芯片：

图1 80C51的内部结构