基于单片机的多路温度监控系统毕业设计.doc
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1、2012届毕业生 毕业论文题 目: 基于单片机的多路温度监控系统 院系名称: 电气工程学院 专业班级: 数控 0901 学生姓名: 学 号: 200938540106 指导教师: 教师职称: 副教授 2012年 05月 27 日 摘要 温度是一种最基本的环境参数,人民的生活与环境的温度息息相关,在工业生产过程中需要实时测量温度,在农业生产中也离不开温度的测量,因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。 温度是工业生产中相当重要的参数之一,温度检测和控制的准确性直接影响生产状况和产品质量。因此,在很多工业现场,对温度测量及控制的精度都有着很高的要求。目前我国许多农业生产、粮食储藏等需要温度控制
2、的单位仍采用测温仪器与人工读数、管理相结合的传统方法,这不仅效率低,还易出错。采用单片机为核心控制的温度控制系统,具有结构简单,处理速度快,稳定性高,广泛应用于需要进行温度控制的领域。 本课题为设计一个温度检测系统,可以按1路/s的速度顺序检测8路温度点,测温范围为+20+100,测量精度为1%。要求用5位数码管显示温度,最高位显示通道号,次高位显示“”,低三位显示温度值。关键字:单片机;多路;温度监控;数字显示Title :Based on single chip microcomputer temperature monitoring system of multi-channel Abs
3、tract:The temperature is one of the most basic environmental parameters, the peoples life and the environment temperature are closely related, in the industrial production process needs realtime measuring temperature, in agricultural production also can not get away from temperature measurement, so
4、the temperature measurement method and the device has the vital significance. The temperature is quite important in industrial production of one of the parameters, temperature detection and control accuracy directly influence the production status and product quality. Therefore, in many industrial f
5、ield, temperature measurement and control of the accuracy of all have high requirements. At present our country many agricultural production, food storage and so on need of temperature control of temperature measurement instrument still use unit with artificial readings, management the combination o
6、f traditional methods, this not only low efficiency, also easy to go wrong. By single chip microcomputer as the core to control the temperature control system, the structure is simple, fast processing speed, high stability, widely used in need to temperature control field. This paper is to design a
7、temperature testing system, can press 1 road/s speed test 8 road temperature points order, temperature range is 100 + + 20 , measurement accuracy of plus or minus 1%. Ask to use five digital pipe display temperature, the highest position shows channel number, time show high, low temperature three sh
8、ows. Keywords: Single chip microcomputer; Many paths; Temperature monitoring; Digital display 目录第一章 系统硬件的设计1.1 温度传感器的选择和使用61.11 温度传感器61.12 AD590传感器71.2 转换器的选择及说明71.2.1 AD转换器的原理及性能71.2.2 ADC0809转换器71.3 单片机的使用和选择81.3.1 MCS-51系列单片机81.3.2 单片机的选择80C5191.4 显示器接口LED动态显示器接口111.4.1 七段式LED的结构与工作原理111.4.2 LED动
9、态显示器接口的选择121.5 系统设计原理图13第二章 硬件电路设计2.1 晶振电路的设计142.2 复位电路的设计152.3 80C51与显示器件的接口电路162.4 分频电路设计182.5 A/D转换电路设计182.6 A/D转换器与80C51的接口电路192.7 温度传感器与A/D转换器的接口电路202.8 系统总电路图20第三章 系统软件设计3.1 软件流程图的设计223.1.1 主程序流程图223.1.2 A/D转换测量程序流程233.1.3 显示流程图243.2 系统程序的设计26结论31 致谢 3234第1章 系统硬件的设计 系统硬件的设计主要是对系统各个元器件的设计,系统采用A
10、T80C51单片机,可以实现对系统的控制,温度传感器可以将各个温度点的温度转换成电信号,而AD转换器则将电信号转变为数字信号并输入到单片机中,单片机对信号处理运算,将结果输入到显示管中,使我们可以清楚的、实时的读到各个温度点的温度。1.1 温度传感器的选择和使用 1.1.1 温度传感器 温度传感器是把温度转换成电信号的传感器。温度传感器发展较早,应用也很广泛。温度传感器有各种类型,根据使用方法不同,基本上分为接触式和非接触式。接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触,从而测量物体温度,这种方式的传感器结构简单,现在应用最广;非接触式测量物体相应温度辐射的红外线,从而测量物体温度,这种方
11、式测量物体的相对温度较方便,但测量绝对温度时需要补偿,传感器构成复杂。1.1.2 AD590传感器 AD590是一种二端式的集成温度传感器,其技术参数主要有: 1)测温范围为-55+150。 2) 工作电压为+4V+30V, AD590是一种恒流源形式的温度传感器,只需要在其两端加上一定工作电压则其输出电流随温度变化而变化,其线性电流输出为1uA/ ,即温度每变化1,其输出电流为1uA。 3)精度:AD590的精度可达0.5。 由于AD590是一种电流型的温度传感器,因此具有较强的干扰能力,适用于计算机进行温度测量和控制。在这个课程设计中,AD590的应用温度传感电路电路如图1-1 图1-1
12、AD590应用实例 1.2 转换器的选择及说明1.2.1 AD转换器的原理及性能 AD转换器用来通过一定的电路将模拟量转变为数字量。AD转换后,输出的数字信号可以有8位、10位、12位和16位等。实现AD转换的方法很多,常有逐次逼近法、双积分法及电压频率转换法、并行AD转换器、计时器AD转换器等。模数转换过程包括量化和编码。量化是将模拟信号量程分成许多离散量级,并确定输入信号所属的量级。编码是对每一量级分配唯一的数字码,并确定与输入信号相对应的代码。最普通的码制是二进制,它有2的n次方个量级(n为位数),可依次逐个编号。AD转换的主要性能参数有分辨率、转换时间、量程和精度。而在具体的设计中还要
13、考虑输入电平、输出形式、控制性质以及需要的速度等参数。1.2.2 ADC0809转换器 ADC0809是一种8路模拟输入8 位数字输出的逐次逼近法A/D器件。主要技术指标和特性辨率为8位;转换时间为100s(时钟为640kHz时),130s(时钟为500kHz时); 单个+5V电源供电 ; 模拟输入电压范围0+5V; 具有可控三态输出锁存器;不需零点和满刻度校准;工作温度范围为-40+85摄氏度 ,低功耗,约15mW。 ADC0809的引脚与结构图1-2,各引脚定义如下:IN0-IN7:8路模拟量的输入端; D0-D7:A/D转换后的数据输出端,为三态可控输出,可直接与计算机数据线相连; A,
14、B,C:模拟通道地址选择端,A位低位,C为高位; REF(+)、REF(-):基准电压; CLK:时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ; ALE:地址锁存允许信号,输入,高电平有效; SC:为启动转换信号,正脉冲有效。 EOC:转换结束信号,高电平有效; OE:输出允许信号,高电平有效。 图1-2 ADC0809双列直插封装方式的引脚 1.3 单片机的使用和选择1.3.1 MCS-51系列单片机 MCS是Intel公司生产的单片机的系列符号,该系列单片机的始祖Intel的8031单片机,后来随着Flash rom技术的发展,8031单片机取得了长足的进展,成为目前应用最广泛的8位单片
15、机之一,其代表型号是ATMEL公司的AT89系列,它广泛应用于工业测控系统之中。 当前常用的51系列单片机主要产品有:Intel的80C31、80C51、87C51,80C32、80C52、87C52等;ATMEL的89C51、89C52、89C2051等; Philips、华邦、Dallas、Siemens(Infineon)等公司的许多产品。 51单片机的硬件结构主要有:8位CPU、4kbytes 程序存储器(ROM);256bytes的数据存储器RAM;32条I/O口线、111条指令,大部分为单字节指令 ;21个专用寄存器 ;2个可编程定时/计数器、5个中断源,2个优先级 ;一个全双工串
16、行通信口 ;外部数据存储器寻址空间为64kB ;外部程序存储器寻址空间为64kB ;逻辑操作位寻址功能、双列直插40PinDIP封装;单一+5V电源供电。 51的功能部件有1CPU:由运算和控制逻辑组成,同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器;2RAM:用以存放可以读写的数据,如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据;3ROM:用以存放程序、一些原始数据和表格;4I/O口:四个8位并行I/O口,既可用作输入,也可用作输出;5T/C:两个定时/记数器,既可以工作在定时模式,也可以工作在记数模式; 6五个中断源的中断控制系统;7一个全双工UART(通用异步接收发送器)的串行I/O口,用于实现
17、单片机之间或单片机与微机之间的串行通信;8片内振荡器和时钟产生电路,石英晶体和微调电容需要外接。最高振荡频率为12M.1.3.2 单片机的选择89C51 89C51的特性:与MCS-51 兼容 ;4K字节可编程闪烁存储器;寿命:1000写/擦循环,数据保留时间:10年;全静态工作:0Hz-24MHz,三级程序存储器锁定;128*8位内部RAM,32可编程I/O线,两个16位定时器/计数器,5个中断源;可编程串行通道,低功耗的闲置和掉电模式,片内振荡器和时钟电路。 89C51的引脚和结构图1-3,各引脚定义如下:VCC:供电电压GND:接地P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收
18、8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器,它可以定义为数据地址的低八位。 图1-3 89C51的引脚 P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。 P2口:P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。P3口:P3口管脚是8个带内部上
19、拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流/PSEN:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现/EA/VPP:当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP) XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入 XTAL2:来自反向振荡器的输出振荡器XTAL1和XTAL2分别
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