根据单片机labview的温度测量系统设计.docx

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根据单片机labview的温度测量系统设计

串口收发电路的温度测量单片机系统设计

设计目录

第一部分电路设计……………………………………………3

1.1温度采集电路……………………………………….3

1.2串口收发电路……………………………………….7

1.3温度显示电路……………………………………….9

第二部分上位机软件………………………………………...10

2.1基于Labview的温度检测设计

第三部分程序代码…………………………………………..

电路设计

1.1温度采集电路

本设计采用热敏电阻，通过飞利浦公司生产的AD转换芯片PCF9591采集热敏电阻的温度信息，总体电路图如下

PCF8591简介

描述

PCF8591是一个单片集成、单独供电、低功耗、8-bitCMOS数据获取器件。

PCF8591具有4个模拟输入、1个模拟输出和1个串行I2C总线接口。

PCF8591的3个地址引脚A0,A1和A2可用于硬件地址编程，允许在同个I2C总线上接入8个PCF8591器件，而无需额外的硬件。

在PCF8591器件上输入输出的地址、控制和数据信号都是通过双线双向I2C总线以串行的方式进行传输。

特性

【1】单独供电

　　【2】PCF8591的操作电压范围2.5V-6V

　　【3】低待机电流

　　【4】通过I2C总线串行输入/输出

　　【5】PCF8591通过3个硬件地址引脚寻址

　　【6】PCF8591的采样率由I2C总线速率决定

　　【7】4个模拟输入可编程为单端型或差分输入

　　【8】自动增量频道选择

　　【9】PCF8591的模拟电压范围从VSS到VDD

　　【10】PCF8591内置跟踪保持电路

　　【11】8-bit逐次逼近A/D转换器

【12】通过1路模拟输出实现DAC增益

引脚信息

AIN0～AIN3：

模拟信号输入端。

A0～A3：

引脚地址端。

　　VDD、VSS：

电源端。

（2.5～6V）

　　SDA、SCL：

I2C总线的数据线、

　　时钟线。

　　OSC：

外部时钟输入端，内部时钟

　　输出端。

　　EXT：

内部、外部时钟选择线，使

　　用内部时钟时EXT接地。

　　AGND：

模拟信号地。

　　AOUT：

D/A转换输出端。

VREF：

基准电源端。

PCF8591操作

内部地址寄存器

内部控制寄存器

AD转换总时序

先送入要读取的器件的地址，即所要读取的通道，然后等待应答信号，开始读取下位机芯片送来的AD数据。

底层驱动时序如下

单字读写

起始以及停止信号

准备完毕的应答信号，上位机接收

本电路通过PCF8591的AIN2通道采集热敏电阻的温度信息，通过I2C总线方式读取下位机提取的信息，实现温度采集。

温度传感器PT100简介

设计原理

pt100是铂热电阻，它的阻值会随着温度的变化而改变。

PT后的100即表示它在0℃时阻值为100欧姆，在100℃时它的阻值约为138.5欧姆。

它的工业原理：

当PT100在0摄氏度的时候他的阻值为100欧姆，它的阻值会随着温度上升而成匀速增长的。

温度特性曲线

由上图，可以拟合其温度与电阻的关系为

R=77/200*Temperature+100;

串联的限流电阻的值为100欧姆，则AD输入电压的计算公式为

ADValue/255*5000=100/（R+100）*5000;

由以上两公式换算可以得到

Temperature=200/77*（100*255/ADValue-100）

1.2串口收发电路

通过串口收发电路，将采集到的温度信息提取后传送到电脑上，通过上位机显示所采集的温度信息，实现人机交互界面，更加人性化电路如下：

串口通信芯片采用美信公司的MAX232

引脚介绍

　　第一部分是电荷泵电路。

由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。

功能是产生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。

　　第二部分是数据转换通道。

由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。

　　其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道。

　　8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道。

　　TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DB9插头；DB9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。

　　第三部分是供电。

15脚GND、16脚VCC（+5v）。

主要特点

　　1、符合所有的RS-232C技术标准

　　2、只需要单一+5V电源供电

　　3、片载电荷泵具有升压、电压极性反转能力，能够产生+10V和-10V电压V+、V-

　　4、功耗低，典型供电电流5mA

　　5、内部集成2个RS-232C驱动器

　　6、内部集成两个RS-232C接收器

　　7、高集成度，片外最低只需4个电容即可工作。

1.3温度显示电路

温度显示电路采用1602液晶，与单片机的P0口相连，实现温度显示，其电路图如下

液晶电路的读写时序以及其内部寄存器的操作可以在网上查找，此处不作详述，用液晶屏幕实现静态显示温度的功能。

整体电路如下

上位机软件

2.1前面板设计

温度超过限定值或者低于限定值时，指示灯亮起，温度读取开关，用于串口的打开和关闭。

后面板程序框图设计

程序代码

温度采集部分

/********************此部分为I2C总线驱动程序*******************/

-------------------------I2C.c----------------------------

#include

#include

#definenop_nop_（）

sbitSCL=P2^1;

sbitSDA=P2^0;

bitack;

/*--------------------startI2c-------------*/

voidStart_I2c（void）

{

SDA=1;

nop;

SCL=1;

nop;

nop;

nop

nop;

nop;

SDA=0;//SDAtolow,sendstartflag

nop;

nop;

nop

nop;

nop;

SCL=0;

nop;

nop;

}

/*---------------stopI2c--------------*/

voidStop_I2c（void）

{

SDA=0;

nop;

SCL=1;

nop;

nop;

nop

nop;

nop;

SDA=1;//sendstopflag

nop;

nop;

nop;

nop;

}

/*--------------sendbyte---------------*/

voidSend_Byte（unsignedcharc）

{

unsignedcharBitCnt;

for（BitCnt=0;BitCnt<8;BitCnt++）

{

if（（c<

elseSDA=0;

nop;

SCL=1;

nop;

nop;

nop

nop;

nop;

SCL=0;

}

nop;

nop;

SDA=1;

nop;

nop;

SCL=1;

nop;

nop;

nop;

if（SDA==1）ack=0;

elseack=1;

SCL=0;

nop;

nop;

}

/*----------------rescivebyte----------*/

unsignedcharReceive_Byte（void）

{

unsignedcharreceive;

unsignedcharBitCnt;

receive=0;

SDA=1;

for（BitCnt=0;BitCnt<8;BitCnt++）

{

nop;

SCL=0;

nop;

nop;

nop

nop;

nop;

SCL=1;

nop;

nop;

receive<<=1;

if（SDA==1）receive+=1;

nop;

nop;

}

SCL=0;

nop;

nop;

returnreceive;

}

/*-------------Acknowledgement------------*/

voidAck_I2c（bita）

{

if（a==0）SDA=0;

elseSDA=1;

nop;

nop;

nop;

SCL=1;

nop;

nop;

nop;

nop;

nop;

SCL=0;

nop;

nop;

}

/*********************************此部分为温度的读取部分******************/

------------------------------AD.c----------------------------

#include

#include

unsignedcharADValue;

unsignedintTemperature;

#definePCF85910x90//器件地址

bitADC_Send_Byte（unsignedcharsla,unsignedcharc）

{

Start_I2c（）;

Send_Byte（sla）;

if（asc==0）return0;

Send_Byte（c）;

if（asc==0）return0;

Stop_I2c（）;

return1;

}

//ADCReceiveByte

unsignedcharAD_Receive_Byte（unsignedcharsla）

{

unsignedcharc;

Start_I2c（）;

Send_Byte（sla+1）;

if（ack==0）return0;

c=Receive_Byte;

Ack_I2c

（1）;

Stop_I2c（）;

returnc;

}

VoidGet_ADValue（void）

{

ADC_Send_Byte（PCF8591,0x43）；

ADValue=AD_Receive_Byte（PCF8591）;

}

/////////////////////以下为温度换算部分//////////////////////////

VoidGet_TPValue（）

{

Temperature=200/77*（100*255/ADValue-100）;

}

/***********************此部分为LCD液晶显示模块**********************/

--------------------------------LCD.c---------------------------------

#include

#include

#include“AD.h”

sbitrs=P2^6;//

sbitrw=P2^5;

sbitep=P2^7;

unsignedcharcodeTital[]={"Thetemperatureis"};

unsignedcharTemperatureshow[3];

delay（unsignedcharms）

{//

unsignedchari;

while（ms--）

{

for（i=0;i<250;i++）

{

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

}

}

}

bitLcd_Busy（）

{//

bitresult;

rs=0;

rw=1;

ep=1;

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

result=（bit）（P0&0x80）;

ep=0;

returnresult;

}

Lcd_Write_CMD（unsignedcharcmd）

{//

while（Lcd_Busy（））;

rs=0;

rw=0;

ep=0;

_nop_（）;

_nop_（）;

P0=cmd;

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

ep=1;

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

ep=0;

}

Lcd_Place（unsignedcharpos）

{

Lcd_Write_CMD（pos|0x80）;

}

Lcd_Send_Byte（unsignedchardat）

{

while（Lcd_Busy（））;

rs=1;

rw=0;

ep=0;

P0=dat;

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

ep=1;

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

_nop_（）;

ep=0;

}

lcd_init（）

{

Lcd_Write_CMD（0x38）;

delay

（1）;

Lcd_Write_CMD（0x0c）;

delay

（1）;

Lcd_Write_CMD（0x06）;

delay

（1）;

Lcd_Write_CMD（0x01）;

delay

（1）;

}

VoidLcd_Show（）

{

Unsignedchari;

Lcd_Place（0）;

i=0;

while（Tital[i]!

='\0'）

{

Lcd_Send_Byte（Tital[i]）;

i++;

}

Temperatureshow[0]=Temperature/100+’0’;

Temperatureshow[1]=Temperature%100/10+’0’;

Temperatureshow[0]=Temperature%10+’0’;

Lcd_Place[0x45];

i=0;

while（Temperature[i]!

='\0'）

{

Lcd_Send_Byte（Temperatureshow[i]）;

i++;

}

}

/************************此处为串行口的通信部分***************************/

----------------------------SCI.c--------------------------------

#include

#include“AD.h”

VoidSCI_Init（）

{

SCON=0x50;

TMOD|=0x20;

PCON|=0x80;//波特率倍增

TH1=0xF3;//串口波特率9600

TL1=0xF3;

TR1=1;

ES=0;//禁止串口中断

EA=0;

}

VoidSend_Temperature（）

{

SBUF=Temperature;

while（!

TI）;

TI=0;

SBUF=Temperature>>8;

while（!

TI）;

TI=0;

}

/************************以下为主函数******************************/

---------------------------------main.c----------------------------

#include

#include“AD.h”

#include“LCD.h”

#include“SCI.h”

VoidSystem_Start（）

{

SCI_Init（）;

lcd_init（）;

}

Voidmain（）

{

While

（1）

{

Get_ADValue（）;

Get_TPValue（）;

Lcd_Show（）;

Send_Temperature（）;

}

}