课程设计Ⅳ设计报告书-8路温度巡检系统.doc

赣 南 师 范 学 院物理与电子信息学院课程设计设计报告书8路温度巡检系统姓名： 班级： 09电子信息工程 学号： 指导老师： 时间： 2012.1.01 1绪论现代生产生活中，温度的巡回检测与计算机的结合越来越普遍，特别是在冶 金，化工，机械，医疗各类行业中广泛使用。及时采集其信息，及时发现潜在故 障，并采取相应的处理措施，对确保其良好运行状态具有重要意义。单片机有着 体积小，功耗低，功能强，性能价格比高等显著优点，将其用于温度巡回监测系 统可大大提高控制质量和自动化水平，具有良好的经济效益和推广价值。利用单 片机对温度进行测控的技术日益得到广泛应用。 如何将温度通过传感器变成电信 号， 再经过处理转换成计算机能够识别的数字量， 输入到计算机中， 由计算 机将采集到的数字量进行不同的处理， 然后在显示器显示出来，并进行实时监 控。这已经为当前计算机测量与控制领域的一个重要研究方向。鉴于此， 本文 提出一种基于 ad590 和 at89c51 的低成本、 远距离传输的温度检测系统设计方案。2 系统设计2.1 设计任务与要求2.1.1设某粮库有8个粮仓，粮仓的温度变化范围为-30 +50。设计一个系统对这8个粮仓的温度进行巡回检测并显示，每路显示2秒，要求温度的检测精度为0.1。用proteus仿真。不用做出实物。2.1.2设计目的通过文献调研、电路设计、计算机仿真及焊接、调试综合训练，提高学生在 单片机及传感器应用方面的实践技能， 培养学生综合运用理论知识解决实际问题 的能力。初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能，逐步熟悉开展科学实践 的程序和方法。2.2 方案的选择与论证2.2.1 总体设计方案数据采集处理系统是一个把模拟电信号转换成数字信号，经过计算机加工处理，在把处理后的数字信号转换成模拟信号的闭环系统。在科研、生产和人们的日常生活中，模拟量的测量和控制是经常的。为了对温度、压力、流量、速度、位移的物理量进行测量和控制，都是通过传感器把上述物理量转换成能模拟物理量的电信号，即模拟电信号。将模拟电信号经过处理并转换成计算机能识别的数字量，送进计算机，这就是数据采集。计算机将采集来的数字量根据需要进行不同的辨识、运算得出所需要的结果，这就是数据处理。数据处理的结果显示于显示器或屏幕上，或有打印机打印在纸上，以便对某些物理量进行监视，在将数据处理的数字量转换成模拟信号去控制某些物理量，这就是监控。这一数据采集、计算机处理、数-模转换的监控系统，就是一种数据采集处理系统。在生产过程中，对工艺参数进行采集，为提高质量，降低成本，提供信息。在科学研究中，用来获取微观，静态信息。数据采集系统一般具有以下功能：(1) 采集数据：按照采样周期，对模拟、数字、开关信号采样。(2) 模拟信号处理：将采样模拟信号转化为数字信号，模拟信号指信号幅值随时间连续变化的信号。特点：在规定的一段连续时间内，其幅值为连续值。优点是便于传送，缺点是易受干扰。(3) 开关信号的处理：开关信号由按钮、行程开关等器件触点产生的信号。信号处理方法：根据开关的状态执行相应的操作。(4) 二次数据计算：概念：一次数据从传感器采集的数据。二次数据对一次数据作转换并计算后得到的数据。二次数据的处理方法：平均,累计,傅里叶变换,积分变换,变化率,差值,最大值。(5) 最小值屏幕显示：将数字、图形、图表等显示在屏幕上。(6) 数据存储：按时间间隔，将数据存储在外部存储器。本系统采用at89c51作为控制系统，ds18b20作为温度传感器、74hc595作为led数码管显示驱动、, 开机或复位后led最右端显示“oh”，以提示系统正常，正常运行时，不断采集温度显示.具体框图如图1.1所示为:时钟电路ds18b20数字温度传感器温度采集复位电路单片机电源电路显示器当温度传感器采集到外界温度时，将信号送入单片机进行数据处理，处理后的数据由单片机送入led显示器显示数据。3 系统硬件设计图2 系统电路原理图3.1 单片机模块本系统控制器芯片采用at89s52单片机，其管脚图如图3所示。图3 at89s52管脚图at89s52是一种低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有 8k 在系统可编程flash存储器。使用atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80c51 产品指令和引脚完全兼容。片上flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位cpu 和在系统可编程flash，使得at89s52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。at89s52的主要特性是：与mcs-51单片机产品兼容；8k字节在系统可编程flash存储器；1000次擦写周期；三级加密程序存储器；32个可编程i/o口线；三个16位定时器/计数器；8个中断源；全双工uar串行通道；低功耗空闲和掉电模式；掉电后中断可唤醒；有看门狗定时器；双数据指针。at89s52具有以下标准功能：8k字节flash，256字节ram，32位i/o口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，at89s52 可降至0hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，cpu停止工作，允许ram、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，ram内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。3.2 时钟模块下图所示为时钟电路原理图，在at89s52芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚xtal1，输出端为引脚xtal2。而在芯片内部，xtal1和xtal2之间跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的自激振荡器。时钟电路产生的振荡脉冲经过触发器进行二分频之后，才成为单片机的时钟脉冲信号。3.3复位电路就是在rst端（9脚）外接的一个电路，目的是当单片机上电开始工作时，内部电路从初始状态开始工作，或者在工作中要想人为的让单片机重新从初始状态开始工作。在时钟工作的情况下，只要at89s52的复位引脚高电平保持两个机器周期以上的时间，at89s52便能完成系统重置的各项动作，使得内部特殊功能寄存器之内容均被设成已知状态，并且从地址0000h处开始读入程序代码而执行程序。3.4 ds18b20数字温度传感器温度采集模块采用单线数字温度传感器ds18b20作为温度采集部分，本系统需要对8通道温度进行巡检，因此每个通道都需要安装一个温度传感器，共需8个ds18b20数字温度传感器进行工作。其温度采集的数据由p1口送进单片机进行处理，电路原理图如下图所示：3.5数码管显示模块 本系统采用四位led数码管作为显示器，其中第一位显示通道号码，与p2口连接。第二位作为符号显示位，如果采集某一通道温度为负值，则此位显示“”（负号），如果采集某一通道温度位正值，则此位留空，不显示。第三位与第四位显示所测得的温度数值。图。数码管显示电路4软件设计与仿真通过外接接口对单片机写入程序，让其运行看是否能检测和显示温度，检测 测值是否符合设计要求，根据测值适当的修改电路或程序，直至运行无误附录：程序清单主程序：#include main.h#include ds18b20.hbit timeflag=0;uint8 timecount=0,cyclecount=0;uint8 code disp=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66, 0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x40;uint8 temp3;uint8 num=0;uint8 rom8=0x28,0x30,0xc5,0xb8,0x00,0x00,0x00,0x8e, /8个ds18b20的rom 0x28,0x31,0xc5,0xb8,0x00,0x00,0x00,0xb9, 0x28,0x32,0xc5,0xb8,0x00,0x00,0x00,0xe0,0x28,0x33,0xc5,0xb8,0x00,0x00,0x00,0xd7,0x28,0x34,0xc5,0xb8,0x00,0x00,0x00,0x52,0x28,0x35,0xc5,0xb8,0x00,0x00,0x00,0x65,0x28,0x36,0xc5,0xb8,0x00,0x00,0x00,0x3c,0x28,0x37,0xc5,0xb8,0x00,0x00,0x00,0x0b;bit nflag;void delay(uint16 del)while(del-);void display(uint8 *temp) uint8 i;p20=1;p21=1;p22=1;p23=1;switch(i)case 0:p20=0;p21=1;p22=1;p23=1;p0=disptemp0; break;case 1:p20=1;p21=0;p22=1;p23=1;p0=disptemp1|0x80;break;case 2:p20=1;p21=1;p22=0;p23=1;p0=disptemp2; break;case 3:p20=1;p21=1;p22=1;p23=0; if(nflag=1)p0=disp10;else p0=0x00;break;default:break;p1=dispnum+1;delay(20); if(+i3)i=0;void main()ie=0x8b; tmod=0x11;th0=(65536-50000)/256;tl0=(65536-50000)%256;tr0=1;th1=(65536-8000)/256;tl1=(65536-8000)%256;tr1=1;it0=1;while(1) if(timeflag)timeflag=0;nflag=read_temperature(temp,romnum);void time0() interrupt 1th0=(65536-50000)/256;tl0=(65536-50000)%256;if(+timecount=20)timecount=0;timeflag=1;if(+cyclecount=40) cyclecount=0; num+; if(num7) num=0;void time1() interrupt 3th1=(65536-8000)/256;tl1=(65536-8000)%256;display(temp);子程序：#include ds18b20.huint8 temph,templ;void reset_ds18b20() /复位函数 bit flag=1;while (flag) dq = 1; dq = 0; delay(50); / 550us dq = 1; delay(6); / 66us flag = dq; delay(40);dq=1;void wr_byte_ds18b20(uint8 dat) uint8 i=8;while(i-) dq=1; dq=0;if(dat&0x01)dq=1;else dq=0; delay(6);dat=1; dq=1;delay(1);uint8 rd_byte_ds18b20()uint8 i=8,temp=0;while(i-) dq=1;dq=0;temp=1;dq=1;if(dq) temp|=0x80;delay(6);dq=1;return temp;bit read_temperature(uint8 *p,uint8 *rom) uint8 temp;uint16 temp1;uint8 i=8;bit sflag=0; /负数标志位 reset_ds18b20();wr_byte_ds18b20(0x55);while(i-)wr_byte_ds18b20(*rom+);wr_byte_ds18b20(0xbe);templ=rd_byte_ds18b20();temph=rd_byte_ds18b20();if(temph&0xf8)!=0)/温度为负的处理sflag=1;templ=templ;temph=temph;temp1=templ+1;templ=temp1;if(temp1255)temph+;temp=(templ4)|(temph4);*p+=temp/10;*p+=(temp%10);temp=templ&0x0f;*p=temp*5/8;reset_ds18b20();wr_byte_ds18b20(0xcc);wr_byte_ds18b20(0x44);return sflag;参考文献1 李红刚，方佳，王强，钱双艳.基于at89c51的八路温度巡回检测系统设计j. 热带农业工程，2010年第34卷第1期；2 李朝青.单片机原理及接口技术 m. 北京：航空航天大学出版社，2007;3 张伟等.protel 99