强烈推荐基于单片机的多点温度检测系统毕业论文设计文档格式.docx
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is
aphysicalquantity
andthepeople
closelylinked,
thechangesintemperaturewill
bringsignificantinfluenceto
us,
sothedetectionof
thetemperaturecontrolisveryimportant,
the
generaluseof
everykindof
sensordetectionandcontrol.
Thisdesign
istheuseof
DS18B20,
itisadigitaltemperaturesensor
network,
becauseof
itsuniqueadvantagesofsinglebus,
userscaneasilysetup
asensornetwork,
andcanmakethe
multi-pointtemperaturemeasurement
circuitissimple,
reliableand
become.
Inthispaper,
combiningwithpractical
experience,
introducesthe
andprovide
standardRS232communication
interface
chip,
useDS18B20
digitaltemperaturesensorAT89C51
chip
ofATMELcompanyandthe
DALLAScompany.PCpart
usingthegenericPC.
Thesystemcanbe
appliedtothestoragetemperature,
buildingairconditioning
controlandproduction
processmonitoringandotherfields
【keywords】:
temperaturemeasurement,Singlebus,Digitaltemperaturesensor,singlechip
【摘要】1
一、绪论4
1.1系统背景4
1.2系统概述4
二、方案论证5
2.1传感器部分5
2.2主控制部分6
2.3系统方案7
三、硬件设计8
3.1主控制器8
3.2温度传感器12
3.3温度测试电路17
3.4键盘与显示电路18
3.5电源以及看门狗电路26
四、软件设计29
4.1概述29
4.2程序设计29
五、结语32
参考文献33
致谢34
附录35
附录一:
温度测试子程序流程图33
附录二主电路电气原理图34
第一章绪论
1.1系统背景
21世纪,科学技术的发展日新月异,科技的进步带动了测量技术的发展,现代控制设备的性能和结构发生了翻天覆地的变化。
我们已经进入了高速发展的信息时代,测量技术也成为当今科技的一个主流,广泛地深入到研究和应用工程的各个领域。
温度是一个和人们生活环境有着密切关系的物理量,也是一种在生产、科研、生活中需要测量和控制的重要物理量,是国际单位制七个基本量之一。
温度的变化会给我们的生活、工作、生产等带来重大影响,因此对温度的测量至关重要。
其测量控制一般使用各式各样形态的温度传感器。
随着现代计算机和自动化技术的发展,作为各种信息的感知、采集、转换、传输相处理的功能器件,温度传感器的作用日显突出,已成为自动检测、自动控制系统和计量测试中不可缺少的重要技术工具,其应用已遍及工农业生产和日常生活的各个领域。
分布式温度传感器在电力工业、煤矿、森林、火灾、高层建筑、航空、航天飞行器等有着重要的应用前景,引起研究人员的广泛关注。
近年来,已经有不少分布式温度传感器的报道,包括基于光纤非线性效应的拉曼温度传感器等,但由于其昂贵的成本而无法得到广泛的应用。
1.2系统概述
本设计使用了美国Dallas半导体公司的新一代数字式温度传感器DS18B20,它具有独特的单总线接口方式,即允许在一条信号线上挂接数十甚至上百个数字式传感器,从而使测温装置与各传感器的接口变得十分简单,克服了模拟式传感器与微机接口时需要的AD转换器及其它复杂外围电路的缺点。
以AT89C51单片机作为控制核心,提出了一种基于DS18B20的分布式温度传感系统,多个温度传感节点通过单总线通过单总线与单片机相联形成分布式系统。
单片机通过实时监控温度的变化,通过液晶显示温度的数值,当温度值超出允许范围时,报警器开始报警,从而远程实现对整个温度系统的管理和控制。
第二章方案论证
温度检测系统有则共同的特点:
测量点多、环境复杂、布线分散、现场离监控室远等。
若采用一般温度传感器采集温度信号,则需要设计信号调理电路、AD转换及相应的接口电路,才能把传感器输出的模拟信号转换成数字信号送到计算机去处理。
这样,由于各种因素会造成检测系统较大的偏差;
又因为检测环境复杂、测量点多、信号传输距离远及各种干扰的影响,会使检测系统的稳定性和可靠性下降。
所以多点温度检测系统的设计的关键在于两部分:
温度传感器的选择和主控单元的设计。
温度传感器应用范围广泛、使用数量庞大,也高居各类传感器之首
。
2.1传感器部分
方案一
采用热敏电阻,可满足40摄氏度至90摄氏度测量范围,但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差,对于检测1摄氏度的信号是不适用的。
而且在温度测量系统中,采用单片温度传感器,比如AD590,LM35等.但这些芯片输出的都是模拟信号,必须经过AD转换后才能送给计算机,这样就使得测温装置的结构较复杂.另外,这种测温装置的一根线上只能挂一个传感器,不能进行多点测量.即使能实现,也要用到复杂的算法,一定程度上也增加了软件实现的难度。
方案二
AD590是一种单片集成的两端式温度敏感电流源,它具有线性优良、性能稳定、灵敏的高、无需补偿、热容量小、抗干扰能力强、可远距离测温且使用方便的优点。
首先要通过温度传感器将温度转换成电量,把它的电流信号转换成电信号,然后放大,输入到AD转换电路,在输入到数码管显示出来。
方案三
进而考虑到用温度传感器,在单片机电路设计中,大多都使用传感器,所以可以采用一只温度传感器DS18B20,此传感器可以很容易直接读取被测温度值,进行转换就可以满足设计要求。
采用数字温度芯片DS18B20测量温度,输出信号全数字化。
便于单片机处理及控制,省去传统的测温方法的很多外围电路。
且该芯片的物理化学性很稳定,它能用做工业测温元件,此元件线形较好。
在0—100摄氏度时,最大线形偏差小于1摄氏度。
DS18B20的最大特点之一采用了单总线的数据传输,由数字温度计DS1820和微控制器AT89C51构成的温度测量装置,它直接输出温度的数字信号,可直接与计算机连接。
这样,测温系统的结构就比较简单,体积也不大,且由于AT89C51可以带多个DSB1820,因此可以非常容易实现多点测量.轻松的组建传感器网络。
方案论证
从以上三种方案,很容易看出,方案一、方案二都需要对温度信号进行放大、转换,十分麻烦,电路复杂,且工作量大,稳定性差。
方案三,电路比较简单,软件设计也比较简单,故采用方案三。
采用温度芯片DSB1820测量温度,可以体现系统芯片化这个趋势。
部分功能电路的集成,使总体电路更简洁,搭建电路和焊接电路时更块。
而且,集成块的使用,有效地避免外界的干扰,提高测量电路的精确度。
所以集成芯片的使用将成为电路发展的一种趋势。
本方案应用这一温度芯片,也是顺应这一趋势。
2.2主控制部分
此方案采用PC机实现。
它可在线编程,可在线仿真的功能,这让调试变得方便。
且人机交互友好。
但是PC机输出信号不能直接与DS18B20通信。
需要通过RS232电平转换兼容,硬件的合成在线调试,较为繁琐,很不简便。
而且在一些环境比较恶劣的场合,PC机的体积大,携带安装不方便,性能不稳定,给工程带来很多麻烦。
此方案采用AT89C51八位单片机实现。
单片机软件编程的自由度大,可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制。
而且体积小,硬件实现简单,安装方便。
既可以单独对多DS18B20控制工作,还可以与PC机通信.运用主从分布式思想,由一台上位机(PC微型计算机),下位机(单片机)多点温度数据采集,组成两级分布式多点温度测量的巡回检测系统,实现远程控制。
另外AT89C51在工业控制上也有着广泛的应用,编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟
从以上两个方案可以看出,方案二更适合本设计,因为它而且体积小,硬件实现简单,安装方便。
故本设计采用方案二
2.3系统方案
综上所述,传感器部分采用温度传感器DS18B20,主控部分采用AT89C51单片机。
总体结构方框图如图2.3-1所示。
图2.3-1总体结构方框图
第三章硬件设计
3.1主控制器
AT89C51是一种集成了众多功能部件、功能强大的单片机,适合于要求硬件功能强大,运算速度块,工作环境恶劣,可靠性高,扩展功能强及低功耗的应用系统。
并且它的市场货源充足。
所以本设计选择了AT89C51单片机。
AT89C51
简介
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。
AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器,AT89C2051是它的一种精简版。
AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案AT89C51提供以下标准功能:
4k
字节Flash
闪速存储器,128字节内部RAM,32个IO口线,两个16位定时计数器,一个5向量两级中断结构,一个全双工串行通信口,片内振荡器及时钟电路。
同时,AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作,并支持两种软件可选的节电工作模式。
空闲方式停止CPU的工作,但允许RAM,定时计数器,串行通信口及中断系统继续工作。
掉电方式保存RAM中的内容,但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
振荡器特性:
XTAL1和XTAL2分别为反向放
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