基于51单片机的电导率测试仪软件设计
基于51单片机的电导率测试仪软件设计[20200406105651]
摘 要
近年来，随着各行业对液体电导率测试需求的增加，智能检测技术发展的越来越快，而这种智能检测技术大多是以微控制器作为核心构成实时检测系统。本文以51单片机作为控制核心，结合外围集成电路，完成了对智能电导率测试仪的设计。在具体设计时，硬件电路主要包括温度测量、显示和报警等部分。软件部分采用C语言编程来实现相关功能。本设计不仅精度高，还具备操作简便、成本低廉等优点，因此具有非常广泛的应用前景。
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关键字:AT89C51电导率软件设计
目 录
1 绪论 1
1.1 51单片机概述 1
1.2 51单片机的应用 1
1.3 本文主要工作 1
2 系统设计方案 3
2.1 系统设计要求 3
2.2 系统总体设计 3
3 硬件设计 5
3.1 单片机最小系统 5
3.1.1 电源电路 5
3.1.2 时钟振荡电路 6
3.1.3 复位电路 6
3.2 各部分原理图 6
3.2.1 电源部分 6
3.2.2 直流—直流变换器ICL7660S 7
3.2.3 显示部分 7
3.2.4 按键部分 8
3.2.5 方波发生电路 8
3.2.6 信号调理部分 9
3.2.7 报警部分 10
3.2.8 模数转换部分 10
3.2.9 通信部分 11
4 软件设计 12
4.1 流程图 12
4.2 各模块代码及分析 12
4.2.1 主函数 12
4.2.2 DS18B20温度采集部分 21
4.2.3 TLC1549模数转换 21
4.2.4 数据处理得到电导率值 22
4.2.5 定时器初始化 23
4.3 系统功能验证 24
结语 27
参考文献 28
致谢 29
附录 30
附录一 程序代码 30
附录二 系统原理图 32
1 绪论
1.1 51单片机概述
在微电子技术飞速发展的今天，计算机技术也随之得到了迅速发展，因此微控制器更加趋向于微型化发展。单片机的主要部分包括五个部分，分别为中央处理器，接口电路，随机存储器，只读存储器，定时器/计数器五个部分。为了将微控制更好的集成到复杂的系统中，单片机集成了大量的CPU芯片，使其体积越来越小，在设计单片机的最初的阶段，组成计算机系统的原理就是集成大量外设和CPU芯片，但是这都以具备一个严格的控制设备中心作为前提。INTEL Z80就是早期基于这种构思的处理器。
MCS-51单片机系列就是在这个基础上开发的，该系列单片机至今仍在广泛使用，因为这个行业对控制的要求越来越高，因此16位的微控制器随之出现。
从广义上讲，它是一个单片型计算机，体积小，重量轻，价格便宜。我们可以用它来进行一些不是很复杂的控制，对一些家用电器进行控制。例如全自动洗衣机，抽油烟机，VCD中都可以看到微控制器的内部图。一台个人计算机即PC机，它的组件包括一台主机，一个键盘和一个显示器。对大多数人来说，有一种计算机也许对他们来说并不熟悉，这就是单片机，也称作微控制器。正如其名称所暗示的，这些计算机系统正在使用最小的集成电路执行简单的计算和控制。
1.2 51单片机的应用
在我们的生活中，微控制器的踪迹遍布任何地方。仪器控制，数据通信，测量和控制，在这些实例中，微控制器广泛使用。?在嵌入式系统中，我们运用了单片机非常突出的优点，其体积小，重量轻，因此在嵌入式系统中广泛应用。事实上，人类已经离不开单片机，现代人类生活中几乎处处都会运用到单片机，例如电话机、计算器、掌上电脑等等。
单片机的应用领域非常广泛，在工业控制领域，微控制器可以实现数据处理和控制的功能，这不仅使系统的工作效率得到提高，而且使系统趋向于多样化；在家电方面，传统的家用电器已经完全被智能电器所取代，这都归功于单片机；随着医疗的快速发展，医疗技术也受到人们的高度重视，在医用设备方面，医用呼吸机、监护仪方面也得到了快速发展。
1.3 本文主要工作
本毕业设计的工作主要是采用51单片机实现电导率的测量，主要分为硬件和软件设计两个部分，着重为软件设计。
本设计硬件部分运用51单片机作为控制的核心，功能为实现电导率的测量，并且在数码管上显示出来。软件设计部分主要是各部分程序代码的设计，程序使用C语言，主要包括四部分：温度采集部分、数据处理、模数转换、主函数。
本课题所设计的电导率测试仪系统能够采集到当前的电导率并能在数码管上显示。
2 系统设计方案
2.1 系统设计要求
（1）AT89C51作为控制核心；
（2）DS18B20传感器测量温度；
（3）数码管显示电导率；
（4）报警部分采用三极管S8050，控制LED的亮灭。
2.2 系统总体设计
本系统以MCS-51单片机作为核心， 必要的外围电路作为辅助，实现了多种功能，例如温度测量功能，报警功能等，使用灵活方便。如图2.1所示为51单片机芯片外形结构和引脚分布图：
图2.1 芯片外形结构和引脚分布
管脚说明如下表所示：
表2.1 芯片管脚说明
3 硬件设计
该系统运用单片机读取数据并传输数据，同时本设计将该系统分为多个模块分别进行设计。单片机最小系统是最主要的一部分，因为单片机的正常工作以其作为基础。
3.1 单片机最小系统
本设计中选用12MHz晶振器,复位方式使用上电复位。本设计中需要加上拉电阻。此时上拉电阻接103G即10K的电阻上拉到VCC。AT89C51的工作电源为4.0V-5.5V。在正常工作的单片机系统中，最小系统都是以核心的地位存在。单片机的最小系统如下图3.1所示。
图3.1 单片机最小系统原理图
3.1.1 电源电路
单片机的正常工作电压为4.0—5.5V。故本设计中给单片机外接5V直流电源。连接方式如图3.2所示。
图3.2 单片机电源电路图
3.1.2 时钟振荡电路
时钟信号控制单片机的运行速度，时钟电路，又称振荡电路，本设计中就使用时钟电路来产生时钟信号。如图3.3所示为电路连接方式，图中的电容起稳定作用。
图3.3 时钟振荡电路
3.1.3 复位电路
复位信号控制单片机的“启机”过程，本设计中使用复位电路产生复位信号，使单片机开始工作。如图3.4所示为复位电路连接方式。
图3.4 复位电路图
3.2 各部分原理图
3.2.1 电源部分
单片机和IC正常工作需要依靠稳定的电源保证。LM7805是稳压到5V的三端稳压器件。C11、C12、C13、C14分别为输入输出滤波，可以有效地滤除电源的高频、低频部分。
如图3.5所示，采用9V~12V的直流电源，电源部分选用LM7805，电容C4和C5是作为前端的滤波器件，C4一般采用容量较大和耐压较高的电容，用来防止输出电源不稳定；LM7805后端则采用C6和C7电容，能起到电源后端的稳压和滤波作用。电源指示灯用发光二极管，R3起限流分压电阻的作用。
图3.5 电源电路
3.2.2 直流—直流变换器ICL7660S
原理分析：
运算放大器的供电选择双电源供电。直流—直流变换器用于直流电源电压的变换，这些变换有降压变换、升压变换、极性反转变。ICL7660S和其他电荷泵变换器都有一个共同的问题是芯片不具有稳压功能。在实际应用中芯片对实际电压升高比较敏感，当输入电压超过最大输入电压时，芯片很容易烧坏。
摘 要
近年来，随着各行业对液体电导率测试需求的增加，智能检测技术发展的越来越快，而这种智能检测技术大多是以微控制器作为核心构成实时检测系统。本文以51单片机作为控制核心，结合外围集成电路，完成了对智能电导率测试仪的设计。在具体设计时，硬件电路主要包括温度测量、显示和报警等部分。软件部分采用C语言编程来实现相关功能。本设计不仅精度高，还具备操作简便、成本低廉等优点，因此具有非常广泛的应用前景。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:AT89C51电导率软件设计
目 录
1 绪论 1
1.1 51单片机概述 1
1.2 51单片机的应用 1
1.3 本文主要工作 1
2 系统设计方案 3
2.1 系统设计要求 3
2.2 系统总体设计 3
3 硬件设计 5
3.1 单片机最小系统 5
3.1.1 电源电路 5
3.1.2 时钟振荡电路 6
3.1.3 复位电路 6
3.2 各部分原理图 6
3.2.1 电源部分 6
3.2.2 直流—直流变换器ICL7660S 7
3.2.3 显示部分 7
3.2.4 按键部分 8
3.2.5 方波发生电路 8
3.2.6 信号调理部分 9
3.2.7 报警部分 10
3.2.8 模数转换部分 10
3.2.9 通信部分 11
4 软件设计 12
4.1 流程图 12
4.2 各模块代码及分析 12
4.2.1 主函数 12
4.2.2 DS18B20温度采集部分 21
4.2.3 TLC1549模数转换 21
4.2.4 数据处理得到电导率值 22
4.2.5 定时器初始化 23
4.3 系统功能验证 24
结语 27
参考文献 28
致谢 29
附录 30
附录一 程序代码 30
附录二 系统原理图 32
1 绪论
1.1 51单片机概述
在微电子技术飞速发展的今天，计算机技术也随之得到了迅速发展，因此微控制器更加趋向于微型化发展。单片机的主要部分包括五个部分，分别为中央处理器，接口电路，随机存储器，只读存储器，定时器/计数器五个部分。为了将微控制更好的集成到复杂的系统中，单片机集成了大量的CPU芯片，使其体积越来越小，在设计单片机的最初的阶段，组成计算机系统的原理就是集成大量外设和CPU芯片，但是这都以具备一个严格的控制设备中心作为前提。INTEL Z80就是早期基于这种构思的处理器。
MCS-51单片机系列就是在这个基础上开发的，该系列单片机至今仍在广泛使用，因为这个行业对控制的要求越来越高，因此16位的微控制器随之出现。
从广义上讲，它是一个单片型计算机，体积小，重量轻，价格便宜。我们可以用它来进行一些不是很复杂的控制，对一些家用电器进行控制。例如全自动洗衣机，抽油烟机，VCD中都可以看到微控制器的内部图。一台个人计算机即PC机，它的组件包括一台主机，一个键盘和一个显示器。对大多数人来说，有一种计算机也许对他们来说并不熟悉，这就是单片机，也称作微控制器。正如其名称所暗示的，这些计算机系统正在使用最小的集成电路执行简单的计算和控制。
1.2 51单片机的应用
在我们的生活中，微控制器的踪迹遍布任何地方。仪器控制，数据通信，测量和控制，在这些实例中，微控制器广泛使用。?在嵌入式系统中，我们运用了单片机非常突出的优点，其体积小，重量轻，因此在嵌入式系统中广泛应用。事实上，人类已经离不开单片机，现代人类生活中几乎处处都会运用到单片机，例如电话机、计算器、掌上电脑等等。
单片机的应用领域非常广泛，在工业控制领域，微控制器可以实现数据处理和控制的功能，这不仅使系统的工作效率得到提高，而且使系统趋向于多样化；在家电方面，传统的家用电器已经完全被智能电器所取代，这都归功于单片机；随着医疗的快速发展，医疗技术也受到人们的高度重视，在医用设备方面，医用呼吸机、监护仪方面也得到了快速发展。
1.3 本文主要工作
本毕业设计的工作主要是采用51单片机实现电导率的测量，主要分为硬件和软件设计两个部分，着重为软件设计。
本设计硬件部分运用51单片机作为控制的核心，功能为实现电导率的测量，并且在数码管上显示出来。软件设计部分主要是各部分程序代码的设计，程序使用C语言，主要包括四部分：温度采集部分、数据处理、模数转换、主函数。
本课题所设计的电导率测试仪系统能够采集到当前的电导率并能在数码管上显示。
2 系统设计方案
2.1 系统设计要求
（1）AT89C51作为控制核心；
（2）DS18B20传感器测量温度；
（3）数码管显示电导率；
（4）报警部分采用三极管S8050，控制LED的亮灭。
2.2 系统总体设计
本系统以MCS-51单片机作为核心， 必要的外围电路作为辅助，实现了多种功能，例如温度测量功能，报警功能等，使用灵活方便。如图2.1所示为51单片机芯片外形结构和引脚分布图：
图2.1 芯片外形结构和引脚分布
管脚说明如下表所示：
表2.1 芯片管脚说明
3 硬件设计
该系统运用单片机读取数据并传输数据，同时本设计将该系统分为多个模块分别进行设计。单片机最小系统是最主要的一部分，因为单片机的正常工作以其作为基础。
3.1 单片机最小系统
本设计中选用12MHz晶振器,复位方式使用上电复位。本设计中需要加上拉电阻。此时上拉电阻接103G即10K的电阻上拉到VCC。AT89C51的工作电源为4.0V-5.5V。在正常工作的单片机系统中，最小系统都是以核心的地位存在。单片机的最小系统如下图3.1所示。
图3.1 单片机最小系统原理图
3.1.1 电源电路
单片机的正常工作电压为4.0—5.5V。故本设计中给单片机外接5V直流电源。连接方式如图3.2所示。
图3.2 单片机电源电路图
3.1.2 时钟振荡电路
时钟信号控制单片机的运行速度，时钟电路，又称振荡电路，本设计中就使用时钟电路来产生时钟信号。如图3.3所示为电路连接方式，图中的电容起稳定作用。
图3.3 时钟振荡电路
3.1.3 复位电路
复位信号控制单片机的“启机”过程，本设计中使用复位电路产生复位信号，使单片机开始工作。如图3.4所示为复位电路连接方式。
图3.4 复位电路图
3.2 各部分原理图
3.2.1 电源部分
单片机和IC正常工作需要依靠稳定的电源保证。LM7805是稳压到5V的三端稳压器件。C11、C12、C13、C14分别为输入输出滤波，可以有效地滤除电源的高频、低频部分。
如图3.5所示，采用9V~12V的直流电源，电源部分选用LM7805，电容C4和C5是作为前端的滤波器件，C4一般采用容量较大和耐压较高的电容，用来防止输出电源不稳定；LM7805后端则采用C6和C7电容，能起到电源后端的稳压和滤波作用。电源指示灯用发光二极管，R3起限流分压电阻的作用。
图3.5 电源电路
3.2.2 直流—直流变换器ICL7660S
原理分析：
运算放大器的供电选择双电源供电。直流—直流变换器用于直流电源电压的变换，这些变换有降压变换、升压变换、极性反转变。ICL7660S和其他电荷泵变换器都有一个共同的问题是芯片不具有稳压功能。在实际应用中芯片对实际电压升高比较敏感，当输入电压超过最大输入电压时，芯片很容易烧坏。
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