基于单片机蓄电池温度监测系统设计

1、编号 本科生毕业设计基于单片机的蓄电池温度监测系统设计The Monitoring System of Storage Battery TemperatureBased on Single-chip Microcomputer学 生 姓 名专 业 学 号 指 导 教 师 学 院2009年 6月摘 要温度检测系统, 一般选用的是模拟式温度传感器。 当系统进行多点温度测量时, 所用模拟温度传感器增多,使系统变得复杂,而数字式温度传感器,有效地解决了 模拟式温度传感器外围电路复杂及抗干扰能力差的弊病,降低了对系统的要求。本 系统采用 ATMEL89S51单片机和 AD7416数字温度传感器能够快速有

2、效地实现多 点温度测量,且系统结构简单,当测控对象越多越显示其优越性。关键词:温度检测 数字式温度传感器 传感器技术ABSTRACTTemperature measuring system is applied to many fields. In traditional temperature measuring system , commonly analog temperature sensor is choosed . When system detects multiple point temperature and the number of analog sensor is in

3、creased , the system gets complex . however , digital temperature sensor availably solves peripheral circuit complexity of analog temperature sensor and faint anti jamming , and reduces request for system . The system adopts Atmel89S51 singling chip microcomputer and AD7416 digital temperature senso

4、r and can availably achieve temperature measuring , furthermore construction of system is simple . When the detected object is more , its advantage Can be displayed.Keywords: Temperature measuring digital temperature sensorsensor technology目 录第一章 绪论 .1 1.1引言 . - 1 - 1.2目前温度采集系统的发展现状 .1 1.3系统研究内容及意义

5、.2 第二章 温度监测系统的模块组成 .3 2.1温度检测系统的基本构成 .3 2.2总体结构方案 .3 2.3实现方式选择 .3 第三章 温度监测系统模块电路设计 .5 3.1温度采集模块 .5 3.1.1基本特性与引脚功能 .5 3.1.2工作原理 .6 3.1.3 AD7416内部寄存器 .7 3.1.4 AD7416工作时序 .8 3.1.5温度采集模块与 51单片机的连接 .8 3.2显示功能模块 .10 3.2.1基本结构 . - 10 - 3.2.2显示器工作原理 . 11 3.2.3 LED数码管显示电路 .12 3.3键盘输入控制模块 .13 3.4电压测量模块设计 .14

6、3.4.1 ADC0809简介 .15 3.4.2电压测量模块的电路图。 .16 3.5 报警电路设计 .17 3.6 温度监测系统总体电路图 .18 第四章 温度监控系统程序设计 .20 4.1主程序流程 .20 4.2温度监控键盘输入控制程序设计 .21 4.3报警模块程序设计 .22 结论 .23 参考文献 .24 致谢 .25I第一章 绪论1.1引言蓄电池是通信、信息、金融系统中最重要的后备电源保障。电源系统的好坏将 直接影响通信系统的可靠性和稳定性。 目前 , 几乎所有的通信系统电源供电都是由不 间断的电池提供的 , 有的大型通信系统还建立专门的电池室 , 一般有一主一备两套的 电源

7、系统 , 通常由多个固体电池串并联组成。 当电池温度过高时势必影响到电池的工 作效率和寿命 , 因此对电池的工作温度进行实时的温度监控具有实际意义 ! 但是,由 于蓄电池的运行状况或真实保障能力很难通过常规方法来掌握, 致使作为最后一道 保险绳的蓄电池在关键时刻出现问题,给一些重要系统造成巨大损失。1.2目前温度采集系统的发展现状温度采集系统属于数据采集系统的一部分 , 数据的采集与读取是在人们认识客 观世界、探索自然规律和进行工业化生产中必需的工具和物质手段。数据采集技术 既是现代科技的前沿技术,也是信息产业的关键技术、基础和源头。在现代科学领 域中,离不开先进的数据采集系统。数据采集作为信

8、息工业的源头,是以电脑和微 处理器的技术为核心技术,以计算机、网络、系统、通信、图像显示、自动控制理 论为共性关键技术基础。19世纪以来,出现了许多描述物理现象的定律 , 它们都需要相应的电测仪器、 仪表来定量地加以验证,因此发明了基于物理定理的模拟式仪表。这些仪表中最典 型的有伏特表、安培表、功率表和测温表等磁电式模拟仪器仪表。 20世纪初至 50年代,出现了电子仪器仪表,产生了以记录仪、电子示波器、信号发生器等为代表 的电子式模拟仪器。 这些磁电式和电子式模拟仪器仪表统称为第一代仪器仪表 模拟式仪器仪表。随着集成电路的出现,数字技术在测量中获得了成功的应用。 20世纪 60年代 出现了以集

9、成电路芯片为基础的第二代仪器仪表 数字式仪器仪表, 如数字电压 表、数字电流表、数字频率计、记忆示波器等。这类仪器仪表的特点是将模拟信号 的测量转变为数字信号的测量,并以数字方式显示和输出测量结果,适用于快速响 应和高精度的要求,还可以将数据通过接口输入计算机处理。随着单片机的问世, 20世纪 70年代出现了内含微处理器的第三代仪器仪表 数据采集。数据采集仪表不仅能完成某些测量任务,还能进行各种复杂的数据运算- 1 -处理,且能适应被测参数的变化,进行自动补偿,自动选择量程、自动校准、自寻 故障、自动进行指标判断与分选以及进行逻辑操作、定量控制与程序控制等工作。 随着新型单片机和大规模可编程集

10、成器件的出现, 新研制生产的数据采集系统不断 产生,并且正在逐渐取代传统的仪器仪表。温度测量系统一般由温度采集、数据分析和数据表示三个部分组成,当将这三 个位于不同地理位置的部分由网络连接起来完成测试任务的时候, 就可以形成网络 化仪器。在网络化仪器中,被测对象可通过测试现场的数据采集设备,将测得的数 据或信息通过网络传输给异地的微机化仪器去分析处理, 分析后的结果又可被执行 机构查询使用,使数据采集、传输、处理分析成为一体,甚至实现实时采集、实时 监测。这里,测试网络的总功能将远远大于系统中各独立个体仪器的功能之和。温 度采集系统作为其中的一项,也获得了巨大的发展。1.3系统研究内容及意义为

11、了解决这方面的问题, 结合理论实际, 本设计考虑使用单片机作为主控核心。 设计自动监控系统对蓄电池进行安全监测。 单片机以其功能强、 体积小、 使用方便、 性价比高等优点,在实时控制、自动测试、智能仪表、计算机终端、遥测通讯、家 用电器等许多方面得到了广泛的应用。系统功能主要有1、 6组或 6组以上蓄电池的温度测量。2、两路直流电压和两路 220V 交流电压测量。3、温度门限设定以及参数超过设定门限值后的自动报警功能。- 2 -第二章 温度监测系统的模块组成2.1温度检测系统的基本构成温度监测系统的设计包括以下几个主要功能模块一、温度采集模块:本系统采用 AD7416数字温度传感器,完成温度数

12、据的采 集和 A/D转换功能。二、数据处理模块:该模块采用微处理器来实现,微处理器模块是整个系统的 核心部分,微处理器选用 89S51系列单片机,该处理器具有运用灵活、高速、低功 耗的优点。三、显示功能模块:采用常用的 LED 显示器。四、键盘输入控制模块:独立式键盘输入。五、温度检测系统报警模块。采用扬声器报警。2.2总体结构方案蓄电池温度监控系统的总体设计方案如图 2.1所示。 图 2.1 温度监测系统总体方案框图。2.3实现方式选择实现以上功能的前提条件是建立一个基本的硬件平台 , 而用于蓄电池温度的传 感一般可采用两种方式:采用传统的温度传感器 +放大 +A/D转换方式或者直接采用 先

13、进的具有和 CPU 接口的数字温度传感器 , 如 DALLAS 公司的 DS18B20、 ADI 公司 的 AD7416以及 NS 公司的 LM75。第一种方式是经典的单片机系统前向通道的设计模式 , 温度传感器可根据精度要求和测量范围 (有时可达数千摄氏度 选择热电偶或铂电阻。由于传感器一般是微 弱的模拟信号输出并且容易受到现场环境的干扰。 因此如何提高信号增益和抗干扰 是前向通道设计的关键。其基本的通道结构如图 2.3所示。 图 2.3 前向通道结构当然 , 当精度要求不高时 , 也可以采用热敏电阻作为温度传感探头。在室温环境 下 , 热敏电阻的阻值与环境温度基本成线性关系。 这样可以通过

14、电阻分压简单地将温 度值转化为电压值 , 并直接送往 A/D转换器。当测量精度大于 0.5%,测量范围在零下数十摄氏度至一百多摄氏度时 , 比较简单 的办法是采用数字温度传感器。数字温度传感器与 CPU 接口方便。一般采用串行 总线方式 , 如 IC 总线的 AD7416、单总线的 DS18B20等。采用数字温度传感器的好 处是可不必过多考虑前向通道中诸如信号放大、零点漂移、传感器供电和干扰等因 素 , 可以在满足系统要求的前提下最大限度地减少系统开发成本和技术难度。 本系统采用 6片 AD7416温度传感器。 当整个系统确定了关键的温度传感器后 , 其他功能的实现可以根据实际情况灵活选择。

15、如温度显示可根据用户要求和成本选 择 LCD 或 LED 数码管方式。温度门限值设定和保存可以选用 EEPROM ,如 AT24C02。后向通道控制可根据负载功率大小选用继电器或可控硅。第三章 温度监测系统模块电路设计3.1温度采集模块温度采集模块采用 AD7416数字温度传感器 ,AD7416数字式温度传感器是美国 模拟器件公司(ADI 出品的单片温度监控系统集成电路,其内部包含有带隙温度 传感器和 10位模数转换器, 可将感应温度转换为间隔为 0。 25量化间隔的数字信 号,以便和用户设置的温度点进行比较。 AD7416片内寄存器可以进行高低温度门 限的设置,当温度超过设置门限时,过温漏极

16、开路指示器(OTI 将输出有效信号。 另外,可以 AD7416内部寄存器可以进行读写操作,最多可允许 8片 AD7416挂接 在同一总线上。该温度传感器可广泛应用于数据采集系统中的环境温度监测,工业 过程控制,电池充电以及个人计算机等系统。3.1.1基本特性与引脚功能AD7416具有如下基本特性:1. 工作电压范围为 +2.7V+5.5V;2. 测温范围为 -55+125;3. 具有 10位数字输出温度值,分辨率为 0.25;4. 精度为 ±2 (-25+100 和 ±3(-55+125;5. 转换时间为 1530s,更新速率为 400s;6. 带有过温漏级开路指示器(OT

17、I ;7. 具有 I2C 兼容的串行接口和可选的串行总线地址;8. 具有低功耗关闭模式(典型值为 0.2A;AD7416采用 8脚表面贴 SO 和 8脚小型 SOIC 封装形式, 图 3.1所示为 AD7416的引脚排列图,各引脚功能如表 3.1所列。SDA SCL OTI VCC A1 A2 AD7416124图 3.1 AD7416管脚图表 3.1 引脚功能 3.1.2工作原理AD7416的内部功能框图如图 3.2所示。它的片内带隙温度传感器可按预先设 置的工作方式对环境温度进行实时测量, 并将结果转化为数字量存入到温度值寄存 器中(地址 00H ,其环境温度与输出数据的关系如表 3.2所

18、列。表 3.2 环境温度与输出数据的关系 AD7416预先设置的工作方式分两种 :1. 自动测温方式。在这种方式下, AD7416每隔 400s对环境温度测量一次,每次 的量化转换时间为 1530s,其余时间芯片则自动转入休眠状态;2. 低功耗方式。这种方式通常应用在测温频率较低的场合。当用户需要对环境温 度进行测量时,可通过 I2C 串行接口总线来写入操作命令,此时,芯片将由休 眠状态转入测温状态。当温度量化转换结束后,芯片将重新转入休眠状态。3.1.3 AD7416内部寄存器AD7416内部的配置寄存器 (地址 01H 为 8位读 /写寄存器, 如表 3.3所示, 可用于设置操作方式,其格

19、式为:配置寄存器各部分的功能如下:1. D7D5始终设置为 000;2. D4和 D3用于设置故障排队长度, 以防止测温系统在受到干扰时错误地触 发过温指示器(OTI ,故障排队长度可分别设置为 1、 2、 4和 6次;3. D2用于设置 OTI 的输出极性。 0表示低电平输出, 1表示高电平输出;4. D1 用于设置 OTI 的工作方式。 0表示采用比较方式工作,即当环境温度 超过 TOTI 时触发 OUT 输 出,其输出电 平一直保持到 环境温度降至 THYST ; 1表示采用中断方式工作,即当环境温度超过 TOTI 的触发 OTI 输出,其输出电平将一直保持到下一次读操作,而在这期间,即

20、使环境温 度降到 THYST ,输出电平也不翻转;5. D0用于设置工作方式。 0表示采用自动测温方式, 1表示采用低功耗方式。6. THYST 温度点寄存器(地址 02H 和 TOTI 温度点寄存器(地址 03H 均 是 16位读 /写寄存器,分别用于设置低端和高端温度点的门限值,所设数 值以二进制补码的形式存入高 9位,其余位置 0。7. HYST 温度点寄存器 (地址 02H 和 TOTI 温度点寄存器 (地址 03H 均是 16位读 /写寄存器, 分别用于设置低端和高端温度点的门限值, 所设数值以 二进制补码的形式存入高 9位,其余位置 0。表 3.3 AD7416内部配置寄存器格式

21、A0A1A2SCL图 3.2 AD7416 内部功能结构3.1.4 AD7416工作时序AD7416采用 I2C 串行总线和数据传输协议来实现同外设的数据传输。在数据 传输过程中 AD7416作为从器件通过数据输入 /输出线 SDA 以及时钟信号线 SCL 与 总线相连。其传输时序如图 3。 3所示。当 SCL 保持高电平时, SDA 从高电平到低 电平的跳变为数据传输的开始信号,随后传送 AD7416的地址信息的读 /写控制位。 其地址信息的格式为:100A2A1A0R/W。根据 A2A1A0的不同编码,最多可允许 8片 AD7416挂接同一个串行总线上。 读 /写控制位为 1时,表示对 A

22、D7416进行读操作,为 0时,则表示进行写操作。当 每个字节传送结束时,必须在收到接收数据一方的确认信号(ACK 后方可开始下 一步的操作。 然后在地址信息和读 /写控制位之后传送片内寄存器地址和数据。 最后, 在 SCL 保持高电平的情况下,当 SDA 从低电平跳变到高电平时将终止数据的传输 操作。图 3. 3 AD7416工作时序图3.1.5温度采集模块与 51单片机的连接 图 3.4 AD7416与 89S51的引脚连接如图 3.4所示 , 为 AD7416数字温度传感器外围电路的连接图 ,A T24C01用来存储 温度门限设定值以保证掉电数据不丢失。 这是温度采集模块的完整电路。 5

23、1单片机 的管脚如图 3.5所示。在实际电路中,为防止环境干扰, AD7416的电源同地线之间要并接容值大于 0.1F 的钽电容; AD7416的感温器件在芯片内部,因此芯片表面要被测物体紧密 接触;由于芯片自耗电的存在, AD7416工作时的自身温升约为 0.2,所以在精确测 温时应采取低功耗的工作方式; OTI 输出端的上拉电阻的阻值越大, 流入 AD7416的 电流越小,其温升也越小,但上拉电阻最大不超过 30k ,通常选 10k ;与 I2C 兼容的接口总线在 AD7416上电后就一直有效,因此在芯片处于休眠状态下仍可进 行片内数据的读出和写入。在实际电路系统运行中,由于 AT24C0

24、1采用是 I2C 总线结构,而 89S51芯片不 具备 I2C 总线接口。这时可以采用普通 I/O口模拟 I2C 总线的工作方式来实现 I2C 总线上主控制器对从器件的读写操作。 软件编写只要符合 I2C 总线数据传输的时序 要求即可。对于 I2C 总线器件而言都可以采用通用软件包的形式来实现,只要在应 用中注意芯片的器件地址和引脚地址。3.2显示功能模块3.2.1基本结构发光二极管 LED 显示器是单片机应用系统中常用的廉价输出设备,它由若干 个发光二极管组成。当发光二极管导通时,相应的一个点或一个笔画发光。控制相 应的二极管导通,就能显示出各种字符,尽管显示的字符形状有些失真,能显示的 字

25、符数量也有限,但控制简单,使用方便。发光二极管的阳极连在一起的称为共阳 极显示器,阴极连在一起的称为共阴极显示器。单片机中经常使用 7 段 LED 来显示数字, 也就是用 7 个 LED 构成字型 “8” , 并 另外用一个圆点 LED 来显示小数点,也就是说一共有 8 个 LED ,构成了 “8。 ” 的字 型。如图 3.2.1所示。 7 段 LED 分共阴级和共阳极两种。实际中,各个型号的 7 段 LED 的管脚配置可能不会是一样的,在实际应用中要先测试一下各个管脚的配置, 再进行电路原理图的设计。 图 3.5 7段 LED 发光二极管共阳极 7 段 LED 是指发光二极管的阳极连接在一起

26、为公共端的 7 段 LED , 而共阴极 7 段 LED 是指发光二极管的阴极连接在一起为公共端的 7 段 LED 。一 个 7段 LED 由 8 个发光二极管组成,其中 7 个发光二极管构成字型 “8” 的各个笔 划(a g ,另一个发光二极管为小数点(dp 。当在某一段发光二极管上施加一定 的正向电压时,该段 LED 即被点亮;不加电压则为暗。以共阳极 7 段 LED 为例, 若是要显示 “5.” ,则需要在 VCC 上加上电压,向 dp 、 g 、 f 、 e 、 a 送出 00010010 的信号,就能显示出来。为了保护各段 LED 不因电流过大而损坏,需在各个段上 外加限流电阻保护。

27、 共阳极 7 段 LED 显示 0F 的编码表如表 3.4 所示 (以 dp 为 最高位, a 为最低位 。3.2.2显示器工作原理显示器有静态和动态两种方式。1、静态显示器所谓静态显示,就是当显示器显示某一字符时,相应段的发光二极管恒定地导 通或截止。例如,七段显示器的 a 、 b 、 c 、 d 、 e 、 f 段导通, g 、 dp 段截止,则显示 0。 这种显示方法的每一位都需要有一个 8位输出口控制。 作为 MCS 51串行口方 式 0输出的应用,我们可以在串行口上扩展多片串行输入并行输出的移位寄存器 74LS164作为静态显示器接口。静态显示器的优点是显示稳定, 在发光二极管导通电

28、流一定的情况下显示器的 亮度高, 控制系统在运行过程中, 仅仅在需要更新显示内容时, CPU 才执行一次显 示更新子程序,这样大大节省了 CPU 的时间,提高了 CPU 的工作效率;缺点是位 数较多时,所需的 I/O口太多,硬件开销太大,因此常采用另外一种显示方式 动态显示方式。2、动态显示器所谓动态显示就是一位一位地轮流点亮各位显示器(扫描 ,对于显示器的每 一位而言, 每隔一段时间点亮一次。 虽然在同一时刻只有一位显示器在工作 (点亮 , 但利用人眼的视觉暂留效应和发光二极管熄灭时的余辉效应, 看到的却是多个字符 “ 同时 ” 显示。显示器亮度既与点亮时的导通电流有关,也与点亮时间和间隔时

29、间的 比例有关。调整电流和时间参数,可实现亮度较高较稳定的显示。若显示器的位数 不大于 8位, 则控制显示器公共极电位只需一个 8位 I/O口 (称为扫描口或字位口 , 控制各位 LED 显示器所显示的字形也需要一个 8位口(称为数据口或字形口 。 动态显示器的优点是节省硬件资源,成本较低。但在控制系统运行过程中,要 保证显示器正常显示, CPU 必需每隔一段时间执行一次显示子程序,占用 CPU 大 量时间,降低了 CPU 的工作效率,同时显示亮度较静态显示器低。LED 数码管的 ga七个发光二极管因加正电压而发亮, 因加零电压而不以发亮, 不同亮暗的组合就能形成不同的字形,这种组合称之为字形

30、码,下面给出共阴极的 字形码见表 3.4。表 3.4 共阴极 LED 数码管字形码 3.2.3 LED数码管显示电路温度值显示电路如图 3.7所示,具体连接方式如下 :把“单片机系统”区域中 的 P0.0/AD0-P0.7/AD7用 8芯排线连接到“动态数码显示”区域中的 a -h 端口上; 把“单片机系统”区域中的 P2.0/A8-P2.7/A15用 8芯排线连接到“动态数码显 示”区域中的 S1-S8端口上; 把“单片机系统”区域中的 P1.7端口用导线连接 到“独立式键盘”区域中的 SP1端口上。 图 3.6 LED 数码管电路图3.3键盘输入控制模块键盘是由若干个按键组成的开关矩阵,它

31、是最简单的单片机输入设备,操作员 可以通过键盘输入数据或命令,实现简单的人机通信。若键盘闭合键的识别是由专 用硬件实现的, 则称为编码键盘; 若用软件实现闭合键识别的, 则称为非编码键盘。 非编码键盘又分为行列式和独立式两种。本系统由于对输入数据要求单一,所以采 用独立式键盘。一个具有 4个按键的独立式键盘,每一个按键的一端都接地,另一端接单片机 的 I/O口。独立式键盘每一按键都需要一根 I/O线,占用单片机的硬件资源较多。 因此独立式键盘只适合按键较少的场合。一般情况下,键盘采用机械弹性开关来反映一个电压信号的开断。由于机械触 点的弹性作用,在闭合和断开的瞬间会有抖动产生。抖动时间扥长短由

32、按键的机械 特性决定,一般在 510ms之间。为确保按键不产生误动作,在编写按键处理程序 中必须有防抖动措施。防抖动措施有硬件和软件两种方法。硬件防抖动措施的典型 做法是采用 RS 触发器,构成双稳态消抖电路,一般用在对按键操作过程比较严格 的场合。采用硬件防抖将导致系统硬件电路设计进一步复杂化,故本系统采用软件 防抖,它的工作原理是:当软件检测到第一次按键按下时,执行一个 1020ms 的 软件延时程序,之后再检测该键电平是否仍维持在闭合状态,若仍然保持,则确认 此键是真正按下,从而消除了抖动的影响。 图 3.7 独立式键盘接口电路如图 3.8所示, 有四个按键与单片机相连 , 按键的一边接

33、地 , 另外一边分别与单 片机的 P1.6、 P1.7、 P3.2、 P3.5 口相连。3.4电压测量模块设计本系统同时还要求完成直流、交流电压的测量任务,本系统计划采用模数转换 器 ADC08093.4.1 ADC0809 简介图 3.8ADC0809的内部逻辑结构ADC0809内部逻辑结构如图 3.9所示。由上图可知, ADC0809由一个 8路模 拟开关、 一个地址锁存与译码器、 一个 A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。 多 路开关可选通 8个模拟通道, 允许 8路模拟量分时输入, 共用 A/D转换器进行转换。 三态输出锁器用于锁存 A/D转换完的数字量,当 OE 端为高电平时,才可

34、以从三态 输出锁存器取走转换完的数据。 IN0-IN7:8条模拟量输入通道。 ADC0809对输 入模拟量要求:信号单极性,电压范围是 0-5V ,若信号太小,必须进行放大。输 入的模拟量在转换过程中应该保持不变,如若模拟量变化太快,则需在输入前增加 采样保持电路。 地址输入和控制线:4条 ALE 为地址锁存允许输入线,高电平有 效。当 ALE 线为高电平时,地址锁存与译码器将 A , B , C 三条地址线的地址信号 进行锁存,经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。 A , B 和 C 为地址 输入线,用于选通 IN0-IN7上的一路模拟量输入。通道选择表如下表 3.5所示。表 3.

35、5 ADC0809通道选择表 ST 为转换启动信号。当 ST 上跳沿时,所有内部寄存器清零;下跳沿时,开始 进行 A/D转换;在转换期间, ST 应保持低电平。 EOC 为转换结束信号。当 EOC 为高 电平时,表明转换结束;否则,表明正在进行 A/D转换。 OE 为输出允许信号,用于 控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。 OE =1,输出转换得到的数据; OE =0, 输出数据线呈高阻状态。 D7-D0为数字量输出线。 CLK为时钟输入信号线。 因 ADC0809的内部没有时钟电路,所需时钟信号必须由外界提供,通常使用频率为 500KHZ , VREF(+, VREF (-为参考电

36、压输入。3.4.2电压测量模块的电路图。 图 3.9 电压测量模块电路图电路连接方法具体如下:把“模数转换模块”区域中的 VREF 端子用导线连接 到“电源模块”区域中的 VCC 端子上 ; 把“模数转换模块”区域中的 A2A1A0端子用 导线连接到“单片机系统”区域中的 P3.4 P3.5 P3.6端子上;把“模数转换模 块”区域中的 ST 端子用导线连接到“单片机系统”区域中的 P3.0端子上 ; 把“模 数转换模块”区域中的 OE 端子用导线连接到“单片机系统”区域中的 P3.1端子 上; 把“模数转换模块”区域中的 EOC 端子用导线连接到“单片机系统”区域中的 P3.2端子上。3.5

37、 报警电路设计当检测温度超出预先设定的温度限值时,本系统采用扬声器报警。生活中我们常常到各种各样的报警声,例如“嘀、嘀、”就是常见的一种声 音报警声,但对于这种报警声,嘀 0.2秒钟,然后断 0.2秒钟,如此循环下去,假 设嘀声的频率为 1KHz ,则报警声时序图如图 3.10 所示。图 3.10 报警声时序图上述波形信号如何用单片机来产生呢?由于要产生上面的信号,我们把上面的信号分成两部分,一部分为 1KHZ 方波, 占用时间为 0.2秒;另一部分为电平,也是占用 0.2秒;因此,我们利用单片机的 定时 /计数器 T0作为定时,可以定时 0.2秒;同时,也要用单片机产生 1KHZ 的方 波,

38、对于 1KHZ 的方波信号周期为 1ms ,高电平占用 0.5ms ,低电平占用 0.5ms ,因 此也采用定时器 T0来完成 0.5ms 的定时;最后,可以选定定时 /计数器 T0的定时 时间为 0.5ms ,而要定时 0.2秒则是 0.5ms 的 400倍,也就是说以 0.5ms 定时 400次就达到 0.2秒的定时时间了。如图 3.11把“单片机系统”区域中的 P1.0端口用导线连接到“音频放大模 块”区域中的 SPK IN端口上, 在“音频放大模块”区域中的 SPK OUT端口上接上 一个 8欧或者是 16欧的喇叭。 图 3.11 报警电路硬件电路图 3.6 温度监测系统总体电路图 图

39、 3.12 温度监测系统总体电路图说明:本系统总体框图只画出一片 AD7416。报警模块可直接跨接在单片机模 块上,即接在 P1.0口。电压测量模块电路可参照 3.4.2的电路来连接。第四章 温度监控系统程序设计4.1主程序流程图 4.1是温度控制系统的主程序流程图。主程序首先对各个数据存储器以及外 围接口芯片初始化;然后通过读数据存储器 AT24C02将原来通过键盘设定的温度 门限值存入到温度门限寄存器中;随后调用 AD7416温度采样和 ADC0809模数转 换子程序并将结果经数值转换后通过 6位 LED 数码管显示。程序运行当中可随时 通过调用键盘子程序来更改温度上下门限值,并将该门限值保存到 AT24C02数据 存储芯片中。当测量的温度值超过预先设定的门限值时,则调用后向通道控制子程 序启动继电器以打开各种负载。主程序,实际是一个不断循环的过程。 图 4.1 主程序流程图4.2温度监控键盘输入控制程序设计 N图 4.2 温度控制系统的子程序流程图说明:温度控制子程序的目的是完成温度上下门限寄存器的数据设置,温度门 限值的设定只使用了两个键,采用独立式键盘方式。4.3报警模块程序设计报警模块程序流程图如图 4.3所示。 图 4.3 报警模块流程图中断子程序如图 4.4所示。 图 4.4 报警中断子程序流程图长春理工大学毕业设计 结论 一、系统