ATS单片机通道自动温度控制系统设计方案 .docx
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1、精品名师归纳总结封面可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结作者: PanHongliang仅供个人学习基于 AT89S51单片机的 8 通道自动温度把握系统的设计可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结毕 业 设 计 论 文把握系统的设计同学姓名 学号所在院 系 电 气 工 程 系题目基于 AT89S51 单片机的8 通道自动温度专业班级可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结指导老师2021 年月日目 录可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结摘要-3ABSTRACT-4第一章绪 论-81.1 系统背景-51.2 系统概述-5可编辑资料 - - - 欢迎下载
2、精品名师归纳总结其次章方案论证-62.1 传感器部分-62.2 主把握部分-72.3 系统方案-7第三章 硬件电路设计-83.1 基本硬件设计思路-8可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3.1.1 基本设计框图-83.2 主要部件介绍-可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结-8(一) AT89S52 单片机 -(二)数字温度传感器DS18B20-可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结-18(三) 74HC595寄存器 -25第四章软件设计-284.1 概述-284.2 主程序方案可编辑资料 - - - 欢迎下载精品
3、名师归纳总结-284.3 各模块子程序设计-29 4.4 程序设计-31第五章系统调试 545.1 分步调试 545.2 统一调试 54终止语 55参考文献 56附录一 :温度测试子程序流程图 57附录二:电路原理图 59致 谢 61摘要随着社会的进步和工业技术的进展,人们越来越重视温度因素,许多产品对温度范畴要求严格,而目前市场上普遍存在的温度检测仪器大都是单点测量,同时仍有温度信息传递不准时、精度不够的缺点,不利于工业把握者依据温度变化准时做出准备。在这样的形式下,开发一种能够同时测量多点,并且实时性高、精度高,能够综合 处 理 多 点 温 度 信 息 的 测 量 系 统 就 很 有 必
4、要 。本课题以 AT89S51 单片机系统为核心,能对多点的温度进行实时巡检。各检测单元(从机)能独立完成各自功能,同时能够依据主控可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结机的指令对温度进行定时采集,测量结果不仅能在本的显示,而且 可以利用单片机串行口,通过 RS-485 总线及通信协议将采集的数据传送到主控机,进行进一步的存档、处理。主控机负责把握指令的 发送,把握各个从机进行温度采集,收集测量数据,并对测量结果(包括历史数据)进行整理、显示和储备。主控机与各从机之间能够相互联系、相互和谐,从而达到系统整体统一、和谐的成效。关键词: 单片机,RS485协议,温度测量AbstractA
5、stheindustryandthesocietydeveloping,thetem peraturebecomesmoreandmoreimportantandalotofproductsaresensitivetotemperature.However, temperature-measuringapparatusinthemarketnowonlycancheckandmeasurethetemperatureofonepoint,atthe sametime,thetemperatureinformationisnotreal timeandtheprecisionislow.Itta
6、kesagreat oftroublesfortheindustry-controllerstomakedecision.Inthissituation,des ignandimplementoneapplicablesystemwhichcanw可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结atchmeasureandcontrolthetemperatureandtheme asuringresultsisrealtimeandtheprecisionis greatismoreessential.Inordertomeetingthis application,thispapertal
7、kaboutTheMultiple-Point s temperatureMeasuringSystem.Thissystembasedonsinglechipcomputer,caninsp ectandcontrolmultipletemperaturesinrealtime.TheSlavedMachinecancollecttemperatureinformationonitsownanddisplayitontheLEDmodule.FollowingtheMasterMachines command,theSlave dMachinecanup-sendthetemperature
8、informationtotheMasterMachi nethroughtheRS-485businterfaceandthecommunicationprotocol.Th eMasterMachinesendscommands,controlstheSlavedComputergatheringandup-sendingthetemperaturedataincludinghistoryinform ation,anditmanagesprocessesandstoresthetemp eratureinformation.TheMasterandSlavedComputer wille
9、xchangeinformationandcorrespondtoeachoth er,soitworkstogetherperfectly.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结KeywordssinglechipcomputerRS-485protocolmeasure- temperatureKeywords : temperaturemeasure 。 singlebus 。 digital thermometer 。single chip processor。第一章绪 论1.1 系统背景在工、农业生产和日常生活中,对温度的测量及把握占据着极其重要位置。第一让我们明白一下多点
10、温度检测系统在各个方面的应用领域:消防电气的非破坏性温度检测,电力、电讯设备之过热故障预知检测,空调系统的温度检测,各类运输工具之组件的过热检测,保全与监视系统之应用,医疗与健诊的温度测试,化工、机械等设备温度过热检测。温度检测系统应用特殊广 阔。 1.2 系统概述本设计运用主从分布式思想,由一台上位机(PC 微型运算机),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。该系统接受 RS-232 串行通讯标准,通过上位机( PC)把握下位机(单片机)进行现场温度采集。温度值既可以送回主控 PC进行数据处理,由显示器显示。也可以由下位机单独工作,实时显示当前各点的温度
11、值,对各点进行控制。下位机接受的是单片机基于数字温度传感器DS18B20的系统。 DS18B20利用单总线的特点可以便利的实现多点温度的测量,轻松的组建传感器网络,系统的抗干扰性好、设计灵敏、便利,而且适合于在恶劣的环境下进行现场温度测量。本系统可以应用在大型工业及民用常温多点监测场合。如粮食仓储系 统、楼宇自动化系统、温把握程生产线之温度影像检测、医疗与健诊的温度测试、空调系统的温度检测、石化、机械等。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结其次章方案论证温度检测系统有就共同的特点:测量点多、环境复杂、布线分散、现场离监控 室远等。如接受一般温度传感器采集温度信号,就需要设计信号调理
12、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运算机去处理。这样,由于各种因素会造成检测系统较大的偏差。又由于检 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 稳固性和牢靠性下降 。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。温度传感器应用范畴广泛、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:接受热敏电阻,可中意40 摄氏度至 90 摄氏度测量范畴,但热敏电阻精度、重复性、牢靠性较差,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 , 接受单片温度传感器 , 比如 AD
13、590,LM35 等. 但这些芯片输出的都是模拟信号 , 必需经过 A/D 转换后才能送给运算机 , 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,确定程度上也增加了软件实现的难度。方案二:在多点测温系统中,传统的测温方法是将模拟信号远距离采样进行AD 转换,而为了获得较高的测温精度,就必需接受措施解决由长线传输,多点测量切换及放大电路零点漂移等造成的误差补偿问题。接受数字温度芯片DS18B20测量温度,输出信号全数字化。便于单片机处理及把握,省去传统的测温方法的许多外围电路。且该芯片的物理化学性很稳固
14、,它能用做工业测温元件,此元件线形较好。在 0100 摄氏度时,最大线形偏差小于1 摄氏度。 DS18B20的最大特点之一接受了单总线的数据传输,由数字温度计 DS1820 和微把握器AT89C51 构成的温度测量装置 , 它直接输出温度的数字信号 , 可直接与运算机连接。这样 , 测温系统的结构就比较简洁 , 体积也不大 , 且由于 AT89C51可以带多个DSB1820,因此可以特殊简洁实现多点测量 . 轻松的组建传感器网络。接受温度芯片 DS18B20测量温度,可以表达系统芯片化这个趋势。部分功可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结能电路的集成,使总体电路更简洁,搭建电路和焊接
15、电路时更快。而且,集成块的使用,有效的防止外界的干扰,提高测量电路的精确度。所以集成芯片的使用将成为电路进展的一种趋势。本方案应用这一温度芯片,也是顺应这一趋势。 2.2 主把握部分方案一:此方案接受 PC机实现。它可在线编程,可在线仿真的功能,这让调试变得便利。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,携带安装不便利,性能不稳固,给工程带来许多麻烦!方案二:此方案接受 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
16、样的算术算法和规律把握。而且体积小,硬件实现简洁,安装便利。既可以单独对多 DS18B20把握工作,仍可以与 PC机通信. 运用主从分布式思想,由一台上位机( PC 微型运算机),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, 实现远程把握。另外AT89C51 在工业把握上也有着广泛的应用,编程技术及外围功能电路的协作使用都很成熟。2.3 系统方案综上所述 , 温度传感器以及主控部分都接受其次方案。系统接受针对传统温度测温系统测温点少,系统兼容性及扩展性较差的特点,运用分布式通讯的思想。设计一种可以用于大规模多点温度测量的巡回检测系统。该系统接受的是 RS-232
17、 串行通讯的标准,通过下位机(单片机)进行现场的温度采集,温度数据既可以由下位机模块实时显示,也可以送回上位机进行数据处理,具有巡检速度快,扩展性好,成本低的特点。实际接受电路方案如下图:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结 3.1 基本硬件设计思路第三章 硬件电路设计可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结本设计用温度传感器将被测温度转换为数字量,无需放大即可与单片机相连。CPU 接受 AT89S52 单片机,它与 MCS-51 系列单片机完全兼容,同时具有较大的储备空间以及具有在线编程功能,削减了编程时配套工具的使用.键盘
18、/显示通过可编程的键盘显示接口芯片ZLG7290 实现温度限值的设定和显示 ,同时使用具有实时性能的动态显示模块 . 3.1.1基本设计框图(1) DS18B20 检测温度,将温度值送 CPU( AT89S52)处理。(2) CPU 接受 DS18B20 传送的温度,并送 ZLG7290 芯片,由数码管显示。 3CPU 将接受的温度与设定的最大值、最小值进行比较,假如温度超过所设温度限值,转报警处理程序。4由小键盘把握所需显示路数的温度,并在数码管上显示。 3.2 主要部件介绍(一) AT89S52 单片机AT89S52 是一个低功耗,高性能,接受CMOS 工艺的 8 位单片机,其片内含8kB
19、 的可在线编程( ISP: In-systemprogrammable的Flash的可反复擦写 1000 次可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结的 Flash 只读程序储备器,该器件接受AtmelL 公司的高密度、非易失性储备技术制造,兼容标准MCS-51 指令系统及 80C51 引脚结构,芯片内集成了通用8 位中心处理器和 ISPFlash 储备单元,从而使其功能更加完善,应用更加灵敏。 具有较高的性能价格比,使其在嵌入式把握应用系统中有着广泛的应用前景。1.1 主要性能 :与 MCS-51 单片机产品兼容, 8KB 的 Flash 片内程序储备器, 1000 次擦写周期,全静态
20、操作: 0Hz33Hz,三级加密程序储备器, 32 个可编程 I/O 口线, 三个 16 位定时器 /计数器,八个中断源,全双工UART 串行通道,低功耗闲暇和掉电模式,掉电后中断可唤醒,看门狗定时器,双数据指针,掉电标识符1.2 引脚排列及功能VCC: 电源 GND: 的P0 口:P0 口是一个 8 位漏极开路的双向I/O 口。作为输出口,每位能驱动8 个TTL 规律电平。对P0 端口写“ 1”时,引脚用作高阻抗输入。当拜望外部程序和数据储备器时, P0 口也被作为低 8 位的址/数据复用。在这种模式下, P0 具有内部上拉电阻 .在 flash 编程时, P0 口也用来接收指令字节。在程序
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