基于單片機的溫度測量儀設計摘要：單片微型計算機(SingleChipMicrocomputer)簡稱單片機,又稱MCU(MicroControllerUnit),是將計算機的基本部分微型化,使之集成在一塊芯片上的微機.片內含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定時器/計數(shù)器、中斷控制、系統(tǒng)時鐘及系統(tǒng)總線等。隨著科技的發(fā)展，單片機已不是一個陌生的名詞，它的出現(xiàn)是近代計算機技術發(fā)展史上的一個重要里程碑，因為單片機的誕生標志著計算機正式形成了通用計算機系統(tǒng)和嵌入式計算機系統(tǒng)兩大分支。單片機單芯片的微小體積和低的成本，可廣泛地嵌入到如玩具、家用電器、機器人、儀器儀表、汽車電子系統(tǒng)、工業(yè)控制單元、辦公自動化設備、金融電子系統(tǒng)、艦船、個人信息終端及通訊產品中，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具。本文所涉及的是市場占有率最高的是MCS51系列，因為世界上很多知名的IC生產廠家都生產51兼容的芯片。生產MCS51系列單片機的廠家如美國AMD公司、ATMEL公司、INTEL公司、WINBOND公司、PHILIPS公司、ISSI公司、TEMIC公司及南韓的LG公司、日本NEC、西門子公司等。到目前為止，MCS51單片機已有數(shù)百個品種，還在不斷推出功能更強的新產品。關鍵字：單片機A/D溫度測控MCS-80C51Basedonthetemperatureofthe51SCMmeasurementinstrumentAbstract:SingleChipMicrocomputerhereinafterreferredtoasthesinglechipmicrocomputer,alsoknownasMCU(MicroControllerUnit),thecomputeristhebasicpartofminiaturization,makeintegrationonasinglechipmicrocomputer.PiececontainsCPU、ROM、RAM、ParallelI/O、serialportsI/O、thetimer/counter、interruptcontrol、Thesystemclockandthesystembus,etc.Withthedevelopmentoftechnology,SCMisnotastrangenouns,Itistheemergenceofthehistoryofmoderncomputertechnology,Becausethebirthofthesinglechipmicrocomputermarksformalformthecomputergeneralcomputersystemsandembeddedcomputersystemtwobranches.Singlechipmicrocontrollertinysizeandlowcost,Canbewidelyembeddedinsuchastoyshouseholdappliancesrobotinstrumentsautomotiveelectronicindustrialcontrolunitofficeautomationequipmentfinancialelectronicsystemshipterminalsandpersonalinformationcommunicationproduct,becomeamodernelectronicsystemisthemostimportantintelligenttool.ThispaperisrelatedtothemarketshareisthehighestMCS51series,becausemuchoftheworldfamousICmanufacturersareproduction51compatiblechipproductionMCS51seriesmicrocontrollermanufacturerssuchastheAMDATMELcompanyINTELcompanyWINBONDcompanyPHILIPScompanyTEMICcompanyandSouthKoreaISSIcompanyLGcompanyJapanNECSiemensag,etcsofar,MCS51SCMhashundredsofspecies,alsoincontinuouslyintroducemorepowerfulnewproducts.Keyword:singlechipA/DtemperaturemeasurementandcontrolMCS-80C51目錄一.選題背景11.單片機的歷史12.MCS-51單片機應用43.芯片的介紹4二.方案論證61A/D轉換原理6（1）逐次逼近式轉換原理6（2）積分轉換原理62A/D轉換器的主要性能指標和參數(shù)8（1）分辨率(Resolution)8（2）量化誤差(QuantizingError)8（3）線性度(Linearity)9（4）絕對精度(AbsoluteAccuracy)9（5）轉換時間(ConversionTime)93A/D轉換器的基本工作原理及器件介紹9三.過程論述111.數(shù)據(jù)定標112.信號放大13四.結果分析14五.總結15六.致謝16七.附錄17八.參考文獻.20一背景1單片機的歷史自1971年美國INTEL公司制造出第一塊4位微處理器以來，其發(fā)展十分迅猛，到目前為止，大致可分為以下五個階段：（1）4位單片機（19711974）（2）低檔8位單片機（19741978）（3）高檔8位單片機（19781982）（4）16位單片機（19821990）（5）新一代單片機（90年代以來）2單片機的應用因單片機具有體積小、重量輕、價格便宜、功耗低、控制功能強及運算速度快等特點，故在國民經濟建設、軍事及家用電器等領域均得到廣泛的應用。按照單片機的特點，單片機可分為單機應用和多機應用。在一個應用系統(tǒng)中，只用一個單片機，這是目前應用最多的方式，主要應用領域有：（1）單機應用：測控系統(tǒng)。用單片機可構成各種工業(yè)控制系統(tǒng)、自適應系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。例如，溫室人工氣候控制、水閘自動控制、電鍍生產線自動控制、汽輪機電液調節(jié)系統(tǒng)、車輛檢測系統(tǒng)、機器人軸處理器等2。智能儀表。用單片機改造原有的測量、控制儀表，能迥數(shù)字化、智能化、多功能化、綜合化、柔性化發(fā)展。如溫度、壓力、流量、濃度等的測量、顯示及儀表控制。通過采用單片機軟件編程技術，使測量儀表中長期存在的誤差修正、線性化處理等難題迎刃而解。機電一體化產品。單片機與傳統(tǒng)的機械產品結合，使傳統(tǒng)機械產品結構簡化，控制智能化。這類產品如：簡易數(shù)控機床，電腦繡花機，醫(yī)療器械等。智能接口。在計算機控制系統(tǒng)（特別是較大型的工業(yè)測控系統(tǒng)）中，普遍采用單片機進行接口的控制與管理，因單片機與主機是并行工作，故能大大提高了系統(tǒng)的運行速度。例如：在大型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，用單片機對ADC接口進行控制不僅可提高采集速度，而且還能對數(shù)據(jù)進行預處理，如數(shù)字濾波、線性化處理、誤差修正等。智能民用產品。在家用電器、玩具、游戲機、聲像設備、電子秤、收銀機、辦公設備、廚房設備等產品中引入單片機，不僅使產品的功能大大增強，而且獲得了良好的使用效果。（2）多機應用：單片機的多機應用系統(tǒng)可分為功能集散系統(tǒng)、并行多機處理及局部網絡系統(tǒng)。功能集散系統(tǒng)。多功能集散系統(tǒng)是為了滿足工程系統(tǒng)多種外圍功能的要求而設置的多機系統(tǒng)。例如：一個加工中心的計算機系統(tǒng)除完成機床加工運行控制外，還要控制對刀系統(tǒng)、坐標系統(tǒng)、刀庫管理、狀態(tài)監(jiān)視、伺服驅動等結構。并行多控制系統(tǒng)。并行多控制系統(tǒng)主要解決工程應用系統(tǒng)的快速問題，以便構成大型實時工程應用系統(tǒng)。典型的有快速并行數(shù)據(jù)采集、處理系統(tǒng)、實時圖像處理系統(tǒng)等。局部網絡系統(tǒng)。單片機網絡系統(tǒng)的出現(xiàn)，使單片機應用進入了一個新的水平。目前該網絡系統(tǒng)主要是分布式測控系統(tǒng)，單片機主要用于系統(tǒng)中的通信控制，以及構成各種測控子級系統(tǒng)。典型的分布式測控系統(tǒng)有兩種類型：樹狀網絡系統(tǒng)與位總線網絡系統(tǒng)。單片機是現(xiàn)代計算機、電子技術的新興領域，無論是單片機本身還是單片機應用系統(tǒng)設計方法都會隨時代不斷發(fā)生變化。綜上所述，單片機已成為計算機發(fā)展和應有的一個重要方面。另一方面，單片機應用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設計思想和設計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)了。這種用軟件代替硬件的控制技術也稱為微控制技術，是對傳統(tǒng)控制技術的一次革命。3設計的各種芯片介紹先對本次設計需要用到的芯片進行大致介紹。第一塊芯片：圖180C51的內部結構