粮仓温度巡回检测仪.docx
- 文档编号:2457155
- 上传时间:2022-10-29
- 格式:DOCX
- 页数:24
- 大小:397.55KB
粮仓温度巡回检测仪.docx
《粮仓温度巡回检测仪.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《粮仓温度巡回检测仪.docx(24页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
粮仓温度巡回检测仪
单片机原理及接口技术课程设计(论文)
题目:
粮仓温度巡回检测仪设计
院(系):
专业班级:
学号:
学生姓名:
指导教师:
(签字)
起止时间:
课程设计(论文)任务及评语
院(系):
教研室:
学号
学生姓名
专业班级
课程设计(论文)题目
粮仓温度巡回检测仪设计
课程设计(论文)任务
实现功能
我国是一个农业大国,每年都有大量的新粮收获也有部分陈粮积压,由于储存不当造成大量的粮食浪费,给国家和人民造成巨大的经济损失,因此有必要对粮仓的温度进行实时监测。
本系统要求以单片机作为控制器,选用A/D转换器、显示电路及外扩的RAM、EPROM等一起构成4路温度采集与显示系统。
采用3位LED数码管,显示通道号和温度值;外扩2KBRAM和4KBEPROM;开机或复位后,在LED最右端显示“H”,以提示系统正常;正常运行时,不断采集温度并送显示。
设计任务及要求
1、分析系统功能,确定系统硬件组成;
2、设计系统的硬件电路图;
3、编写相应的软件,完成控制系统的控制要求;
4、上机调试、完善程序;
5、按学校规定格式,撰写、打印设计说明书一份;设计说明书应在4000字以上。
技术参数
温度检测范围是0℃┈20℃,检测精度±1℃。
进度计划
1、布置任务,查阅资料,确定系统设计方案(2天)
2、系统硬件设计及模块选择(3天)
3、系统软件设计及编写功能程序及调试(3天)
4、撰写、打印设计说明书(1天)
5、验收及答辩(1天)
指导教师评语及成绩
平时:
论文质量:
答辩:
总成绩:
指导教师签字:
年月日
注:
成绩:
平时20%论文质量60%答辩20%以百分制计算
摘要
粮食是人类生存的必需品,温度是保存好粮食的先决条件,储存大量的粮食对稳定国民经济的发展起到至关重要的作用。
此设计提出一种基于单片机系统的小型粮仓测温仪,可测量4路温度数据。
本文在阐述测温背景及单片机系统介绍的基础上,详细介绍了测温仪的硬件设计和软件设计的过程。
其中,硬件电路设计是以AT89C51单片机和AD590模拟温度传感器为核心器件,由测温电路、A/D转换电路,LCD显示电路、时钟电路、键盘电路和报警电路等设计组成的。
软件设计则采用模块化编程方法,使得程序易于调试和维护,并利用KELL软件进行编程,实现数据处理、LCD显示、键盘扫描等功能,并用Altium软件画整机电路图。
本设计功能实用,结构简单、抗干扰性强、实用性强,具有一定的工程应用价值。
关键词:
温度采集;AT89C51;A/D转换;LED显示
目录
第1章绪论1
第2章课程设计的方案2
2.1概述2
2.2系统组成总体结构2
第3章硬件设计4
3.1多路信号采集模块4
3.1.1模拟信号采集和放大电路4
3.1.2多路信号采集通道的选择4
3.1.3多路采集信号的实现5
3.1.4多路模拟开关CD40516
3.2A/D转换模块6
3.2.1ADC0804主要性能指标6
3.2.2ADC0804特点及工作原理7
3.3单片机系统模块8
3.3.1AT89C51单片机的基本功能8
3.3.2AT89C51单片机基本工作电路8
3.4键盘显示报警模块9
3.4.1键盘控制电路设计9
3.4.2LED显示器的简介11
3.4.3LED显示电路的设计11
3.4.4报警电路11
3.5扩展模块12
第4章软件设计14
4.1系统总体软件设计14
4.2信号采集分析模块软件设计15
4.3键盘与显示模块软件设计16
4.3.1键盘扫描子程序16
4.3.2显示模块软件设计17
4.44路数据循环显示18
第5章课程设计总结19
参考文献20
附录I汇编程序21
附录II系统总电路图24
第1章绪论
随着电子技术、计算机技术和通信技术的迅速发展,传感器作为自动化和信息系统的前端器件,是制造业自动化和信息化的基础。
现代传感器技术集约了多种学科的尖端成果、是国际上发展最迅速的高新技术之一,是传统产业技术改造和升级的“功效倍增器”,成为衡量一个国家科技发展的重要指标。
单片机是完全按嵌入式系统要求设计的单芯片形态的嵌入式系统,具有体积小,功耗小的特点,而且可以对采集的数据进行软件处理,它广泛应用在中、小型工控领域,是电子系统智能化的最重要的工具。
温度传感器也从传统类型向集成化、微型化、多功能发展,且随着材料行业对传感器敏感材料进一步的开发,传感器新敏感材料不断推出,高新材料已广泛用于新型传感器制造研发中,如光纤传感器,光纤传感器等等。
本设计主要涉及到微控制器和温度传感器的应用,二者的发展直接影响着温度检测方面的设计和应用。
单片机的温度检测系统具有以前温度检测所无法具有的优点,因为系统为程序控制,所以实现形式非常灵活,而且可以实现更多的新功能,对于多点温度检测的需求也很大程度上提高了,所以用单片机进行多路温度检测,具有非常实际的意义。
本系统要求以单片机作为控制器,选用A/D转换器、显示电路及外扩的RAM、EPROM等一起构成4路温度采集与显示系统。
本文先介绍了系统整体方案,给出系统方框图,按模块化划分,逐个模块介绍,然后总体说明。
对单片机及各个模块,包括传感器模块的设计,数模转换部分硬件设计,显示部分电路设计,报警电路的设计等硬件系统的设计,逐一做了详细的介绍,在后面给出整个系统的电路原理图。
硬件设计之后对软件的设计做了详细的说明,其中涵盖了主程序流程图、A/D转换程序流程图、显示程序流程图、报警程序流程图等及相关流程图的文字说明。
第2章课程设计的方案
2.1概述
粮食储藏是国家为防备战争、灾荒及其它突发性事件而采取的有效措施,特别对于发展中国家来讲,粮食更是基本的物质基础。
从理论上说,国家掌握的粮食越多越好,但是从现代经济学的角度看,国家只要能控制住一定数量的可灵活支配、质量良好的粮食,便可达到“备战备荒”、宏观调控的目的,还可以节省资金用于发展经济。
而近年来,耕地面积减少、水土流失严重等因素造成提高粮食总产量的空间十分有限;加上人口的增加,粮食尤为重要。
其中,由于农户分散存储,农民储量不当,导致储量虫害霉变,造成粮食损失巨大。
正确的储粮应严格控制其温度,因为,温度高促进粮食的新陈代谢,产生水和酒精等,促进粮食发芽;温度过低,温度偏低,则粮食表面水分增高,粮食的湿度到一定上限则会霉变变质。
因此,储粮温度应控制在一定范围内。
大型粮仓有相应的既稳定又精确地粮情智能测控管理系统,该系统复杂且昂贵,而对于小型粮仓来说大材小用;小型的便携式测温仪也只能单点测温且功能单一,不适合小型粮仓的测温工作。
小型粮仓的测温处于中间态,“高不成低不就”。
这便迫使设计出一种实用性强,性价比高且功能多样的智能型小型粮仓测温仪。
这样才能更有效的实现精确农业,真正服务于“三农”。
因此,该设计具有一定的研究意义和使用价值。
2.2系统组成总体结构
本次设计采用AT89C518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。
温度采用一般的模拟温度传感器采集,需要设计信号调理电路、A/D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微处理器处理,经过处理的数据经LCD显示电路显示在屏幕上。
软件设计则采用模块化编程方法,使得程序易于调试和维护,实现数据处理、LCD显示、键盘扫描、报警等功能,并用Altium软件画整机电路图。
整个硬件系统分为以下几个模块:
传感器模拟信号采集处理模块,A/D转换模块,键盘模块、显示模块、报警模块和单片机系统模块及EPROM和RAN扩展。
采用的整体方案如图2.1所示:
图2.1系统方案框图
各部分功能如下:
(1).单片机系统的主要功能是对传感器输入的信号进行处理,输出温度值,对整个粮仓测温系统进行控制,是整个系统的核心。
(2).传感器和A/D转换器主要是进行温度的采集,输出数字信号。
(3).LCD显示电路的主要功能是显示温度值等信息。
(4).复位电路的主要作用是使单片机复位,看门狗电路的主要功能是在系统掉电或死机时,保存重要数据和使系统重新工作。
第2章硬件设计
多路信号采集模块
模拟信号采集和放大电路
AD590是美国模拟器件公司的电流输出型温度传感器,本设计选用AD590作为温度传感器,由于采集的是模拟信号,必须进行A/D处理,需要对信号进行转换和放大。
由于LM324运算放大电路具有电源电压范围宽,静态功耗小,可单电源使用,价格低廉等优点,因此本设计采用LM324作为运算放大器。
模拟信号放大电路如图3.1所示:
图3.1模拟信号放大电路
放大倍数为1+Rf/R=1+10=11。
通过增加或去掉电阻R6可分别接收电流与电压信号。
多路信号采集通道的选择
在本设计中,输入信号为4路的模拟信号,这就需要多通道结构。
本系统采用多路分时的模拟量输入通道。
多路信号采集框图如图3.2所示:
这种结构的模拟量通道特点为:
(1)对ADC要求较高。
(2)处理速度慢,软件比较复杂。
(3)硬件简单,成本低。
图3.2多路信号采集框图
多路采集信号的实现
本设计系统为4路的温度信号采集,而ADC0804仅为一路输入,故采用CD4051组成多路分时的模拟量信号采集电路,其硬件接口如图3.3所示:
图3.3多路模拟输入电路图
多路模拟开关CD4051
多路开关,又称“多路模拟转换器”。
多路开关通常有n个模拟量输入通道和一个公共的模拟输入端,并通过地址线上不同的地址信号把n个通道中任一通道输入的模拟信号输出,实现有n线到一线的接通功能。
反之,当模拟信号有公共输出端输入时,作为信号分离器,实现了1线到n线的分离功能。
因此,多路开关通常是一种具有双向能力的器件。
CD4051作为8选1功能时,若A、B、C均为逻辑“0”(INH=0),则地址码00013经译码后使输出端OUT/IN和通道0接通。
本设计只使用它的四个口,其它情况下,输出端OUT/IN输出端OUT/IN和各通道的接通关系如表3.1所示:
表3.1CD4051八路通道关系表
输入状态
接通通道
输入状态
接通
通道
INH
C
B
A
INH
C
B
A
0
0
0
0
0
0
1
0
1
5
0
0
0
1
1
0
1
1
0
6
0
0
1
0
2
0
1
1
1
7
0
0
1
1
3
1
x
x
x
均不显示
0
1
0
0
4
A/D转换模块
为了把温度信号采集电路测出的模拟信号转换成数字信号送CPU处理,本系统选用了A/D转换器ADC0804,它精度高,速度快。
由于ADC0804芯片只有一路输入,而本系统检测的多路信号输入,故选用多路选择电子开关CD4051,可输入多路模拟量。
ADC0804主要性能指标
(1)高阻抗状态输出。
(2)分辨率:
8位(0-255)。
(3)存取时间:
135ms。
(4)转换时间:
100ms。
(5)总误差:
-1~+1LSB。
(6)工作温度:
ADC0804C为0度~70度;ADC0804L为-40度~85度。
(7)模拟输入电压范围:
0V~5V。
(8)参考电压:
2.5V。
(9)工作电压:
5V。
(10)输出为三态结构。
ADC0804特点及工作原理
模数转换采
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 粮仓 温度 巡回 检测