毕业设计-(论文)单片机温度数据采集系统方案

1、单片机温度采集系统摘要本文的设计是基于AT89C51单片机系统。热电阻随温度变化得到的模拟信号由热电阻变送器采集，通过连接多路模拟开关采集多路模拟信号。模拟信号经A/D转换器转换成数模，转换后的数字信号依次送入单片机或指定信号送入单片机控制运行。本文通过单片机报警系统，热电阻传感器测量的温度范围是200-700摄氏度，超过这个温度范围就会报警。以单片机为核心，完成温度检测、数据处理、显示和上下限报警等功能。关键词:数据采集系统，单片机，A/D转换器，热电阻变送器目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _RefHeading_Toc295325128 前言1 HYPERLI

2、NK l _RefHeading_Toc295325129 第1章绪论2 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295325130 1.1课题背景2 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295325131 1.2温度采集的意义和技术发展2 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295325132 1.3单片机在本课题中的应用3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295325133 第2章主控模块的设计5 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295325134 2.1 8051单片机的引脚功能5 HYPERL

3、INK l _RefHeading_Toc295325135 2.2 8051单片机的扩展与系统电路7 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295325136 第3章信号输入通道与信号采样模块的设计10 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295325137 3.1 A/D芯片的选用与说明10 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295325138 3.1.1逐渐逼近式A/D转换器的工作原理10 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295325139 3.1.2 A/D转换器的性能指标11 HYPERLINK l _Ref

4、Heading_Toc295325140 3.1.3 典型的A/D转换芯片ADC080912 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295325141 3.2信号采样模块的电路设计14 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295325142 第4章显示系统、报警系统与键盘控制16 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295325143 4.1 显示系统的设计16 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295325144 4.1.1 LED显示器件的工作原理16 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295325

5、145 4.1.2 LED显示电路设计18 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295325146 4.2报警系统的设计19 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295325147 4.3 键盘控制的设计19 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295325148 4.4 系统的电源设计21 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295325149 第5章系统软件设计22 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295325150 5.1 主控模块的系统设计22 HYPERLINK l _RefHeading_

6、Toc295325151 5.2 LED显示程序设计25 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295325152 5.3 报警系统的程序设计26 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295325153 结论28 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295325154 辞29 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295325155 参考文献30 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295325156 附录 一31 HYPERLINK l _RefHeading_Toc295325157 附录二37 HYPE

7、RLINK l _RefHeading_Toc295325158 外文资料译文38前言温度是一个非常重要的物理量，因为它直接影响燃烧、化学反应、烘烤、煅烧、蒸馏、结晶、空气流动、温度漂移等物理化学过程。温度控制的失误可能会造成生产安全、产品质量、产品产量、生命安全等一系列问题。因此，温度检测的意义越来越大。温度采集与控制系统已经广泛应用于工业生产、科学研究和人们的生活中。在工业生产过程中，往往需要对温度进行严格监控，这样生产才能顺利进行，产品质量才能得到充分保证。使用自动控温系统可以自动控制生产环境的温度，保证生产的自动化和智能化能够顺利、安全地进行，从而提高企业的生产效率。本课题是基于单片机

8、的多路温度采集与控制系统的设计。它采用单片机作为系统的主控制器，通过温度传感器检测环境温度信号，经过A/D转换后，将数字信号送到单片机进行数据处理。经过一定的控制算法后，通过单片机的输出I/O口闭合继电器，达到弱电控制强电的目的，从而实现对环境温度的调节。我的主要工作是利用单片机作为主控单元和数据处理单元，控制温度传感器检测环境温度信号和A/D转换、数据处理，并发出控制信号自动控制加热炉和风机，从而达到自动调控环境温度的目的，同时实现超高温报警和超低温报警功能。实现基本的人机对话功能，包括使用按键设置上下限报警温度值，显示报警温度值和当前环境温度值。第一章引言1.1主题背景测量的作用是从生产现

9、场获取各种参数，运用科学的计算方法，集成各种先进技术，使各个生产环节得到有效控制，既保证了生产的标准化，提高了产品质量，降低了成本，又保证了生产安全。因此，测控技术已广泛应用于炼油、化工、冶金、电力、电子、轻工和纺织等行业。随着单片机技术的迅速兴起和蓬勃发展，其稳定性、安全性、高效性和经济性的优势非常突出，因此其应用也非常广泛。单片机已经无处不在，与我们的生活息息相关，并渗透到生活的方方面面。单片机的特点是体积小，也就是集成化的特点。它的结构是普通计算机系统的简化。再加上一些外围电路，就可以形成一个完整的小系统。单片机具有很强的扩展性。它具有类似于普通计算机的强大数据处理功能。通过使用一些科学

10、算法，可以获得强大的数据处理能力。因此，单片机在工业中的应用可以大大提高工业设备的智能化、数据处理能力和处理效率，而且单片机不需要占用很大的空间。随着温度检测理论和技术的不断更新，温度传感器的种类也越来越多。微机系统中使用的传感器必须是能将非电量转化为电量的传感器。目前常用的有热电偶传感器、热电阻传感器和半导体集成传感器，每种传感器都根据自身的特点有自己的应用领域。121.2温度采集的意义和技术发展温度是一个非常重要的物理量，因为它直接影响燃烧、化学反应、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓缩、挤压、结晶、空气流动等物理化学过程。温度控制的失误可能会造成生产安全、产品质量、产品良率等一系列问题。因此，温

11、度检测的意义越来越大。温度采集与控制系统已经广泛应用于工业生产、科学研究和人们的生活中。在工业生产过程中，往往需要对温度进行严格监控，这样生产才能顺利进行，产品质量才能得到充分保证。使用自动控温系统可以自动控制生产环境的温度，保证生产的自动化和智能化能够顺利、安全地进行，从而提高企业的生产效率。基于嵌入式系统设计开发了温度采集与控制系统。虽然嵌入式系统起源于微机时代，但微机的体积、价格、可靠性都无法满足很多对象的要求。因此，嵌入式系统必须走一条独立的发展道路。这条路是芯片之路。计算机制作在单片上，从而开创了独立开发嵌入式系统的单片机时代。单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、S

12、OC三个阶段。31.3单片机在本课题中的应用单片机以其体积小、功能全、价格低、可靠性高等优点，广泛应用于各个领域，尤其是工业控制、智能仪器仪表、产品自动化和分布式控制系统。单片机已成为衡量工业发展水平的标志之一，是更新产品、开发新技术和改造老产品的主要手段。目前，在众多的单片机产品中，MCS-5L系列、PIC系列和MCS-96系列单片机是我国使用的主流机型。众所周知，在单片机系统的设计中，程序设计是一个非常重要的环节，它的好坏直接影响到整个系统的性能。汇编语言编程的过程类似于高级语言，设计过程大致可以分为以下几个步骤:1.明确项目在程序功能、运行精度、执行速度等方面的要求和硬件条件。2.把复杂

13、的问题分解成几个模块，确定每个模块的处理方法，画出顺序流程图。如果每个模块还是比较复杂的，要分别画出子模块流程图和总流程图。3.正确分配内存资源，如每个程序段的存储地址、数据区地址、工作单元分配等。4.仔细组合适当的指令，根据流程图编译源程序。数据采集是单片机的一个重要应用，也是单片机与传感器的一个重要接口。在实际应用中，单片机的数据采集信号有几种类型:一种是模拟电压信号和电流信号，另一种是数字信号，如PWM信号和串行通信信号。一般单片机通过A/D转换采集外部电压信号，利用电流/电压转换芯片和A/D转换检测电流信号，通过脉冲计数和串行通信处理数字信号。温度是工业生产中最常见和最重要的操作参数之

14、一。温度检测和温度控制直接关系到安全生产、产品质量、生产效率和节能等主要技术经济指标。单片机以其体积小、性价比高、指令丰富、外围接口元件多样、控制灵活等优点，广泛应用于各种家用电器的自动化仪表、工业控制系统和过程控制系统中。它还广泛应用于温度控制和温度检测领域。温度采集，即温度检测。如果随着温度的变化通过温度检测元件进行数据采集，温度传感器分为检测元件:1。热电阻温度传感器；2.热电偶传感器；3.热敏电阻传感器。本文采用热电阻传感器。单片机的显示系统和输入部分是单片机的外围电路，也是人机交流的重要接口。在实际应用中，单片机系统会有输入和显示部分。其中，输入设备主要是按键、键盘等。，供用户输入状

15、态和参数。该装置通过按键或键盘将运行状态和参数转换成单片机能识别的电信号输入到单片机；另一方面，单片机使用输出设备，如数码管等。本文是基于单片机的多路温度采集与显示系统，即由单片机控制的温度采集与显示。温度传感器利用电阻元件热电阻随温度变化而采集的信号，用LED显示结果:铂热电阻温度计Pt100感应到的温度通过测温电桥转换成电信号，再通过放大器放大和非线性补偿器将非线性电信号转换成线性电信号。它和多路选择电信号同时进入选择开关，然后A/D转换器分别在数字显示器上显示和测量。14第二章主控模块的设计2.18051单片机的引脚功能标准的AT89C51内核采用DIP-40外部封装，有40个外部引脚，

16、可分为电源、时钟、数据总线、地址总线、控制总线等。外部引脚的形式如图2-1所示。图2-1 8051的引脚图1.电源电源引脚包括VCC和GND，其中VCC连接到+5V电源，GND接地。电源引脚隐藏在图2-1中。2.晶体振荡器XTAL1:接单片机反相放大器的输入端。使用外部晶振时，此引脚连接到晶振的一个引脚；使用外部振荡器时，XTAL1引脚接地。XTAL2:基于单片机反相放大器的输出。使用外部振荡器时，XTAL2引脚连接到外部振荡器信号。3.控制总线有4个控制管脚，分别是RST/VDD，ALE/PR0G，PSEN，EA/VPP。图2-1RST/VDD:复位引脚，需要外部复位电路。此引脚上两个机器周

17、期的高电平将复位微控制器。reset引脚还具有数据掉电保护功能。此引脚需要连接备用电源。当单片机的电源引脚VCC掉电或降至规定的购买电压时，该引脚将为RAM提供备用电源。ALE/PR0G:数据锁存使能引脚。当访问外部设备时，ALE输出用于锁存地址的低位字节。此引脚在编程期间用作编程脉冲的输入。PSEN:外部程序存储器的选通信号，输出低电平有效。EA/VPP:当EA/VPP为高时，复位后的PC指向MCU的程序存储器，如果地址范围超出片内程序存储器，则自动转到片外程序存储器。当EA/VPP处于低电平时，复位PC指向MCU的外部程序存储器。I/o引脚MCU的I/O引脚包括P0、P1、P2和P3，其中

18、P0和P2组成16位地址总线，P0为低位8位地址/数据复用线，P2为高位8位地址。P0、P1、P2和P3都可以作为普通I/O口，其中P1只能作为I/O口，P3有第二种功能，如下:(1) P3.0用作串行通信输入端口RxD。(2) P3.1用作串行通风出口TxD。(3) P3.2为外部轮廓中断输入0。(4) P3.3为外部中断1输入。(5) P3.4作为定时器o的外部输入。(6) P3.5用作定时器1的外部输入。(7) P3.6用作外部数据存储器的写脉冲。(8) P3.7作为外部数据存储器读取脉冲。2.2 8051单片机及系统电路的扩展由于单片机应用复杂，芯片的资源往往不能满足实际需求，需要扩展

19、更大的存储和更多的I/O接口。我们使用地址存储器来扩展单片机系统的总线。常用的单片地址锁存芯片有74LS373、8282、74LS273等。图2-2显示了74LS373的引脚作为接地止动闩锁进行连接。74LS373是一款8位锁存器，具有三态输出。当三态门处于低电平有效且使能端G处于高电平有效时，输出随输入变化；g当图2-2中的销74LS373图2-2 74ls 373的引脚由高变低时，输出端的8位信息被锁存，直到G端再次有效。正常工作时，OE接地，LE接单片机的ALE。外部程序存储器可通过EPROM、E2PROM、FIALSHROM等扩展。，其中使用了紫外线电可擦除ROM 2764。如图1-3

20、所示，2764有七个主要功能引脚:Vcc:电源A0A12:地址线。D0D7:数据线。OE:允许芯片输出，接单片机的读信号线。CE:片选信号引脚，由地址线解码器或单线选通。Vpp:编程写电压。图2-3 2764的功能引脚图2-4 6264的功能引脚外部数据存储器采用8K*8位静态随机存取存储器芯片6264。如图2-4所示，6264有六个主要功能引脚:WE:写使能引脚，低电平有效。A0-A12: 13条地址线。D0-D7: 8条数据线。OE:允许芯片输出，低电平有效。CS1:片选信号引脚，低电平有效。CS2:片选信号引脚，高电平有效。图2-5是AT89C51的主控模块电路原理图。图2-5主控制模块

21、电路第三章信号输入通道和信号采样模块的设计。3.1芯片的选择和描述原则上，A/D转换器通常分为四类:计数器A/D转换器、双积分A/D转换器、渐进逼近A/D转换器和并行A/D转换器。计数型A/D转换器结构简单，但转换速度很慢，所以很少使用。双积分A/D转换器抗干扰能力强，转换精度高，但速度不理想。渐进逼近型A/D转换器的结构并不太复杂，转换速度也很高。并行A/D转换器转换速度最快，但结构复杂，成本高。因此，选择逐渐逼近的A/D转换器。3.1.1渐进逼近模数转换器的工作原理逐步逼近A/D转换器是一种利用二分法搜索原理实现A/D转换的方法。逻辑框图如图3-1所示。图3-1逐步逼近模数转换器的逻辑框图

22、从图中可以看出，渐进A/D转换器由N位寄存器、N位D/A转换器、比较器和控制逻辑部分组成。其工作原理如下:当起始信号动作时，时钟信号在控制逻辑下使寄存器DN-1 = 1，N位寄存器的数字量一方面作为输出，另一方面通过D/A转换器转换成模拟量Vc，然后送到比较器。在比较器中与转换后的模拟Vx进行比较，控制逻辑根据比较器的输出做出判断。如果Vx=Vc，该位保留；如果VxVc，在Dn-1=0的位比较之后。Dn-1，比较下一位Dn-2，使Dn-2=1，与前一位Dn-1一起进入D/A转换器，转换后进入比较器，与Vx比较，.，并逐位继续，直到最后一位D0被比较。此时，N位寄存器的数字量就是Vx对应的数字量

23、。3.1.2模数转换器的性能指标1.转换精度A/D转换器的转换精度分为绝对精度和相对精度。所谓绝对精度是指给定的数字A/D转换器对应的误差，其误差优于实际模拟输入值与理论值之差。实际上，对于同一个数字量，它的模拟输入不是一个固定值，而是一个圆。产生具有已知数字量的模拟输入值，该数字量被定义为输入范围的中间值。例如，理论上5v模拟输入电压应该产生12位数字量的一半，即1000 0000 0000，但实际上4.997v就可以产生数字量1000 0000，所以绝对误差为:(4.997+4.999)/2-5=-0.002=-2mV绝对误差包括增益误差、零点误差和非线性误差。绝对误差的测量应在标准条件下

24、进行。相对误差是指绝对误差和满量程值之和，一般用百分数表示。对于模数转换器，它通常也表示为最低有效值的PPM或LSB。1LSB=满量程值/2N2.转换时间模数转换器完成一次转换所需的时间就是转换时间。一般8位A/D转换器的转换时间是几十到几百微秒。3.解决分辨率是指模数转换器对输入信号微小变化的灵敏度。分辨率越高，对转换过程中输入的微小变化越敏感。通常用位数来表示，如8位数、10位数、12位数等。分辨率为n，这意味着它可以响应满量程的1/2N的变化。即:分辨率=满量程值/2N4.电源灵敏度当电源电压发生变化时，A/D转换器的电源就会发生变化，这种变化的实际效果相当于A/D转换器输入量的变化，从

25、而产生误差。3.1.3典型模数转换芯片ADC0809ADC0809是一款CMOS器件，内置8位模数转换器、8路多路复用器和与微处理器兼容的控制逻辑。它是一种逐次逼近型A/D转换器，可以直接与微型计算机接口。七姐妹芯片是ADC0808，可以互相替换。1.adc0809的逻辑结构ADC0809由一个8通道模拟开关、一个数据锁存器和解码器、一个模数转换器和一个三态输出锁存器组成。多通道开关可以接通8个模拟通道，允许8路模拟信号及时输入，共用一个A/D转换器进行转换。三态输出锁存器用于锁存A/D转换后的数字量，转换后的数据只能在OE端为高电平时从三态输出锁存器中取出。2.引脚结构ADC0809是一款2

26、8引脚双列直插式封装。引脚结构图如图3-2所示。图3-2 ADC 0809的引脚图(1)IN0IN7:8模拟通道ADC 0809要求输入模拟量:信号单极性，电压范围0 5 V，信号太小必须放大；在转换过程中，输入模拟量应保持不变。如果模拟量变化太快，应在输入前增加一个采样保持电路。(2)地址输入和控制线:4。允许ALE数据锁存的输入线，高电平有效。当ALE处于高电平时，接地止动锁存和解码器输入ADDA、ADDB和ADDC选通IN0IN7上的一个模拟输入。通道选择如表3-1所示。表3-1所选通道和地址之间的关系数据流向自动控制可寻址的数据缓冲寄存器阿达选定频道000IN000一个IN10一个0I

27、N20一个一个IN3一个00IN4一个0一个IN5一个一个0IN6一个一个一个IN7(3)数字输出和控制线:11条。START是转换的开始信号。当起始边沿跳变时，所有寄存器清零；边沿下降时开始模数转换；转换期间，START应保持低电平。EOC位转换结束信号。当EOC为高电平时，表示转换结束；否则，表示A/D转换正在进行中。OE为输出许可信号，用于控制三态输出锁存器将转换后的数据输出到单片机。OE=1，输出转换后的数据；OE=0，输出数据线处于高阻态。D7-D0数字和字合格。(4)电源线及其他:5。CLOCK是时钟输入信号线。由于ADC0809中没有时钟电路，所需的时钟信号必须由外界提供，通常使

28、用频率为500KHz的时钟信号。Vcc是+5V电源线。GND被禁足了。Vref(+)和Vref(-)是基准电压输入，基准电压用于与输入模拟信号进行比较，并作为逐次逼近的基准。典型值为Vref(+)=+5v，Vref(-)=0v。3.2信号采样模块的电路设计热电传感器是一种将温度转化为电量的装置。它利用敏感元件的电磁参数随温度变化的特性来达到测量的目的。本设计采用热电阻传感器进行测量。热电阻的特点是精度高，适用于低温测量。虽然大多数金属的电阻值随温度而变化，但并不是所有的金属都可以作为测量温度的热电阻。用于测量温度热阻的金属材料应具有以下特性:电阻温度系数高、电阻率高、热容量低；整个测量区域应具

29、有稳定的物理和化学性质；电阻和温度之间的关系优选为近似线性或平滑曲线；并且要求加工容易、重现性好、价格低廉。目前，应用最广泛的热电阻材料是铂和铜，热电阻测温标准已经制成。本设计选用铂电阻。虽然大多数金属的电阻值随温度而变化，但并不是所有的金属都可以作为测量温度的热电阻。用于测量温度热电阻的金属材料应具有以下特性:电阻温度系数高，电阻率高；整个测量区域应具有稳定的物理和化学性质；电阻和温度之间的关系优选为近似线性或平滑曲线；并且要求加工容易、重现性好、价格低廉。目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜，已制成标准测温热电阻。本设计选用铂电阻。铂电阻的特点是精度高，稳定性好，性能可靠。铂的物理和化学性质

30、在氧化气氛中非常稳定，即使在高温下也是如此。因此，铂是目前公认的制造热电阻的最佳材料。铂电阻被用作标准电阻温度计，常用于工业测量。此外，它还广泛应用于温度基准和标准的传输。采样输入采用差分通道，如图3-3所示:设R55=R24=R25=R47，则是减法器输出:Vo=Vi-1。图3-3差分放大器第4章显示系统、报警系统和键盘控制4.1显示系统的设计显示系统是单片机控制系统的重要组成部分，主要用于显示各种参数的数值，以便现场工作人员随时掌握生产过程。工业控制系统中常用的显示设备有CRT、LED、LCD等。LED具有低成本、低功耗等优点。多用于单片机控制系统，所以选用LED显示。4 . 1 . 1

31、LED显示装置的工作原理发光二极管是一种电流发射器件。它可以工作在恒流状态和脉冲电流状态。在相同的平均电流下，脉冲工作状态比DC工作状态能产生更强的亮度，每秒可开启100-500次，每次持续数毫秒:LED有单LED、七(或八)段LED显示和LED点阵显示。发光的颜色有红色、绿色、黄色等。每个LED段正常照明需要10-20mA DC电流。当LED点亮时，其正向导通压降约为1.7v七段LED显示屏由七个LED按固定模式排列而成，如图3-1(a)所示。七段led显示屏的每个二极管分别称为A段、B段、C段、D段、E段、F段和G段，有的七段LED显示屏还加了一个dp段表示小数点，也叫八段LED显示屏。七

32、段LED显示屏有共阴极七段LED显示屏和共阳极七段LED显示屏两种结构，如图4-1(b)和(c)所示。所有二极管连接在一起的阴极称为共阴极七段led显示器；所有二极管的阳极连接在一起，称为共阳极七段LLD显示器。具有七个阳极段的LED显示器工作时，二极管的公共阳极连接到电平“1”，每个段的阴极连接到公共阳极七段码对应的低电平。阴极七段LED显示屏工作时，其共极接低电平，每段的阳极接高电平，对应共阴极七段码。在实际应用中，除了公共极外，其他各极都要串联一个电阻后再接到相应的级上。电阻的作用是限制流经LED的电流，以保证发光时二极管不会因电流过大而被烧坏。将数码管的管脚与单片机的数据输出端口相连，

33、控制输出数据使数码管显示不同的数字和字符。一般来说，控制LED的8位字节数据称为段选择码。7个LED段的代码选择如表4-1所示。可以看出，共阳极和共阴极的段选择代码是互补的。(a)典型的七段LED设备(b)共阳极LED显示器(c)共阴极LED显示器图4-1七段LED显示屏的结构原理表4-1 7个LED段的代码选择显示字符公共阴极段代码选择阳极段代码选择显示字符公共阴极段代码选择阳极段代码选择03FHC0HC3EHC6H一个06HF9HD5EH啊25BHA4HE79H86H三4FHB0HF71H8EH五6DH92HU3EHC1H六7DH82H稀有31H胆固醇脂水解酶七07HF8HY6EH91H八

34、7FH80H8.familial benign hypercalcemia 家族性良性高钙学症00H九6FH90H“摧毁”00Hfamilial benign hypercalcemia 家族性良性高钙学症A77H88HB7CH83H4 . 1 . 2 LED显示电路的设计LED显示屏有静态显示模式和动态显示模式。在静态显示模式下，N个显示设备处于选通状态；每个显示设备的段线选择连接到一个8位并口，通过控制显示位的段选择码可以显示相应的字宽。由于显示设备由不同的I/O控制，静态显示模式下的每一位都可以独立显示，同时每一位显示的字符也可以不同。LED的动态显示是将所有显示位的段选择线并联，用一个

35、8位I/O口控制，而位选择线有其他I/O口控制。通过程序控制，不断循环输出相应的段选码和位选码，由于人类视觉的暂留效应，可以获得视觉上稳定的显示状态。本设计选用串口动态扫描显示，其电路图如图4-2所示。图4-2串行动态LED扫描电路图4-2是电气原理图，使用廉价易得的74HC164和74LS138作为扩展芯片。74LS164是一个8位串行并行移位寄存器。这里它的作用是将8051串行通讯口输出的串行数据解码后输出到它的并口线上，从而驱动LED数码管。这个4LS138是一个3-8解码器，单片机输出的地址报文中使用了恩智浦公司的74HC64。7号被解码，相应的LED被动态驱动。但74LS138目前的

36、驱动能力较小。因此，无级驱动晶体管2SA1015被用作地址驱动器。4.2报警系统的设计报警系统的电路图如图4-3所示。报警是微机控制系统的一项重要功能，主要用于保证生产过程的正常运行和操作人员的生命安全。在生产过程中，控制系统随时检测被控对象的一些重要参数。当超出允许范围时，控制系统会发出声光报警信号，引起操作人员的注意，以便采取相应措施。智能报警系统不仅可以发出声光报警，4-3报警系统的电路图报警系统也可以发出声光报警信号，甚至可以实现简单故障的自动处理。图4-3报警系统电路图4.3键盘控制的设计根据结构的不同，键盘可以分为独立键和行列式键盘，每种类型又可以根据解码方式的不同分为编码型和非编

37、码型。一般来说，非编码键盘用于单片机，通过软件识别和产生键码。行列式键盘的编码方法有静态和动态两种。静态接口主要由一个行编码器和一个列编码器组成。动态接口可以由计数器、解码器和数据选择器组成。在这两种键盘中，按键的编码任务是由硬件完成的。一般来说，行列式和独立非编码键盘广泛应用于小型仪器和控制系统。如果系统要同时按多个键，使用非编码独立模式比较合适。本设计采用独立按键模式，主要通过四个按键，S1、S2、S3、S4，来实现某一电路的指定显示。当S1断开时，是电路检查的电路。当S1关闭时，指定显示电路的通道数与S2、S3、S4的关系如下表4-2所示。表4-2对应按键的通道数量第四心音S3S2相应的

38、频道号000#000一个#10一个0#20一个一个#3一个00#4一个0一个#5一个一个0#6一个一个一个#7“1”表示钥匙关闭，“0”表示钥匙打开。4.4系统的电源设计稳压电源是单片机测控系统的重要组成部分。它不仅为测控系统提供多种电源电压，而且直接影响系统的技术指标和抗干扰性能。特别是单片开关电源的迅速普及和应用，为设计新型、高效、节能的电源创造了有利条件。本次设计选用的三端固定式集成稳压器为78L05，其电路图如图4-4所示。在这个系统中，除了主系统电源，即单片机电源外，还需要+1V电源。我是根据电阻分压原理直接在系统电源上分压得到的。图4-4电源电路示意图第五章系统软件设计5.1主控模

39、块的系统设计主模块中的主程序是温度检测程序，主要由以下几个方面组成:采样周期T的确定:如果控制系统的速度不高，计算机的任务较少，可以用软件程序实现采样周期；否则应该通过扩展时钟芯片来实现。采样通道数控制:控制采样开关选择要监控数据的通道。A/D转换:实现从模拟到数字的转换。系统软件介绍:该程序由系统初始化程序和中断程序组成。初始化程序完成中断向量和定时器初始值的设置；在中段，程序完成数据采样，实现8个通道的巡检。初始化程序功能:设置定时器0、外部中断0、外部中断1的中断程序入口；将定时器0的工作模式设置为1；计时为100ms；设置计数单位的初始值(30H)。初始化程序流程图如图5-1所示。0定

40、时器中断功能:实现8秒计时，通过检测计数单元的数据确定计时事件是否达到8秒，触发外部中断0执行数据采样程序。定时器中断程序的流程图如图5-2所示。数据采样程序功能:温度检测通道，控制数据存储地址和采样次数。数据检测的方法是八个通道各采样一次，然后第二次采集数据一共五次。采样程序采用中断方式。图5-1初始化程序流程图设置通道初始值、通道号、采样次数和存储数据的起始地址后，开始A/D转换，然后检测标志状态。该位清0，表示该通道的模数转换已经结束。修改通道号和数据存储地址后，将继续检测下一个通道。当完成8个通道的检测时，判断是否完成了所有5个采样时间。否则，将继续对8个通道进行采样，直到5个采样时间

41、结束。数据采样程序的流程图如图5-3所示。图5-2定时器中断程序流程图图5-3数据采样程序流程图A/D转换完成中断功能:清零标志位，读取转换后的温度数据并存储在RAM中。A/D转换完成中断程序流程图如图5-4所示。程序描述:该程序可以采样5次，每次检测8个通道。的数据存储格式。程序的采样周期由软件实现。如果系统处理任务多，要求实时性高，采样周期可以用系统扩展8253等定时芯片实现。图5-4 A/D转换完成中断流程图5.2 LED显示程序设计LED显示程序的设计；动态显示程序流程图如图5-5所示。图5-5动态显示程序流程图5.3报警系统的编程一般需要根据系统的要求编写报警处理程序。例如，有些报警

42、系统要求发出声光报警信号，记录报警时间参数或进行自动处理等。虽然不同系统的报警处理程序不同，但报警程序设计的基本思想是相同的。报警程序主要包括以下步骤:对测量的参数进行采样。(2)将采样值与给定的上下限进行比较。(3)根据比较结果，执行相应的处理程序。报警处理程序，只有当采样值连续三次异常时，系统才会报警。报警程序的设计思想是将允许的连续异常次数预设为N，将采样值与预设的报警值进行比较，如果采样值超过报警值，则判断上一次采样值是否正常。如果正常，重置允许的连续异常次数n，设置本次采样的异常标志，然后继续采样。如果上一次采样值异常，则判断连续N次采样是否异常，否则设置本次采样异常标志，计算允许的

43、连续异常次数，然后继续采样；否则，发出警报处理程序。设置报警上限值以Amax为单位存储，报警下限值以Amin为单位存储，采样值以SAMP为单位存储，允许的连续异常次数以NUM为单位存储。FLAG是上一次采样的异常标志位，FLAG=0，上一次采样正常；FLAG=1，上次采样异常。报警程序流程图如图5-6所示:图5-6报警程序流程图结论该系统的比较设计简单，适于推广。由于稳压电路中有专门的稳压电路和MC7805T，性能稳定，可靠性高，连续信号采集和动态扫描的实时性高。通过单片机的灵活编程，可以设置和修改各种功能。还具有极限报警、温度数据采集、多通道采集、易于集成等功能。特别适用于大中型企业生产过程

44、中多点温度数据采集系统的监控。随着电路集成的发展，本设计采用DBW系列热电阻变送器采集信号。与一般的设计相比，节省了大量的电路设计和软件设计时间，充分体现了集成的优势和作用。放弃本次毕业设计是在胡建老师的悉心指导下完成的，他的学术严谨和精益求精的工作作风给我留下了深刻的印象，受益匪浅。大学三年，导师为我创造了优越的学习和实践环境，使我获得了宝贵的理论知识，在实践中提升了自己。鉴湖老师在思想和人生态度上对我进行了认真的教导，这将在我今后的学习和工作中继续影响和激励我。再次真诚地感受到同学们对这篇论文的有益建议和帮助，使我的论文在讨论中不断进步。此外，我觉得我的亲戚，在他们的帮助和照顾下，能够完成

45、他们的学业。最后，我感谢所有帮助过我的老师，真诚地感谢所有花费宝贵时间和辛勤劳动来审查这次毕业设计的老师和教授！你辛苦了！参考胡单片机原理与接口技术(第二版)清华大学2004沃尔夫W，郁芳等。嵌入式计算系统的设计原理。:机械工业，2002年易纲，袁，孟胜伟，赵青MCS-51单片机实用子程序设计(第二版)工业大学，2003余西村，。单片机原理与实用技术。:电子科技大学，2007年9月王维卿，程国刚。Keil Cx51单片机的应用与开发技术。:人民邮电，2006年12月学习。快速入门。:人民邮电，2005年9月康华光。电子技术基础模拟。:高等教育，2006年。康华光。电子技术的基本数字部分。:高等

46、教育，2006年1月傅，单片机原理与实用技术，清华大学，2004年1月朱定华，单片机原理与接口，电子工业，2001年4月洪炜，单片机应用系统设计实例及分析，航空航天大学，2003年6月方，微机控制技术，中国水利水电，2001年9月韩方。单片机原理及应用(修订版)。北京航空航天大学，1996。于海生。微机控制技术。:清华大学，1999马忠美。单片机C语言应用设计(第3版)。航空航天大学，2003年、盛单片机应用与开发系统，航空航天大学，1992研一程序表初始化程序列表:ORG 0000H跳到开始处ORG 0003HAJMP样本ORG 0013HAJMP EOC开始:MOV TMOD，#01HMO

47、V TH0，#3CHMOV TL0，#0B0HMOV 30H，#00HSETB IT0SETR IT1SETB EX0SETB ET0开中断SETB TR0这里:这里是AJMP定时器中断程序列表:时间0:CLR EAINC 30HMOV A，30HXRL A，#50HJZ S_8AJMP记录学生8:SETB P3.2nototherwiseprovided（for）除非另有规定CLR P3.2nototherwiseprovided（for）除非另有规定记录:MOV TH0，#3CHMOV TL0，#0B0H开中断RET1取样程序列表:样本:SETB 00HMOVDPTRMOVR6，#08HM

48、OV R7，#05HMOV R0，#40HTRANS:MOVX DPTR，A等等:00H，等等SETB 00H单字节双周期指令INC R0INC R0INC R0INC R0INC R0DINZ R6，#TRANMOVDPTRINC R0DJNZ R7雷蒂模数转换完成中断程序列表:EOC中断处理程序EOC:MOVX A，DPTRMOV R0，ACLR 00H雷蒂串行显示程序列表:ORG0100HMOV SCON，#00 H主要:MOV R3，#OOH循环:MOV R4，#0E8H延迟:来电显示DJNZ R4，延迟INC R3CJNE R3，#0AH，环路转移到主程序显示器:CLR P3.2CLR P3.3阿卡尔DISP呼叫延迟1SETB P3.2阿卡尔DISP呼叫延迟1SETB P3.3CLR P3.2阿卡尔DISP呼叫延迟1SETB P3.2SETB P3.3阿卡尔DISP呼叫延迟1DISP:MOV A，R3MOVDPTR #表MOVC A，A+DPTRMOV巴夫等等:JNB蒂，等等清除浸水使柔软延迟1:MOVR6，10号回路1:MOV R7，#38H环路2:D