基于AT89S51单片机的温度采集控制系统.pdf

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1、基于A T 8 9 S 51 单片机的温度采集控制系统宋亚伟，迟永滨(华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州5 1 0 6 4 0)T e m p e r a t u r eC o l l e c t i n ga n dC o n t r 0 1 1 i n gS y s t e mB a s e do nA T 8 9 S 51S O N GY a w e i，C H IY o n g b i n(S c h o o lo fM e c h a n i c a la n dA u t o m o t i v eE n g i n e e“n g，S o u t hC h i n aU n

2、 i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y。G u a n g z h o u5 1 0 6 4 0，C h i n a)摘要：以A T 8 9 S 5 1 单片机为核心控制元件，介绍了与D S l 8 8 2 0 组成温度采集系统的设计方案，利用单片机空余I O 口模拟P w M 脉冲波对直流电机进行调速和温度显示。给出了主要控制模块的硬件电路图和部分程序代码，具有一定的实际参考价值。关键词：温度采集；P w M 调速；单片机A T 8 9 S 5 1；温度传感器D S l 8 8 2 0中图分类号：T P 2 7 4 1文献标识码：B文章编号：1 0 0

3、1 2 2 5 7(2 0 0 8)0 8 一0 0 5 2 一0 3A b s t r a c t：T h i sp a p e rt a k e st h es i n g l ec h i pm i c r o c o m p u t e ro fA T 8 9 S 51a st h ec e n t r a lc o n t r 0 1 l e r，a n di n t r o d u c e st h ep r o i e c ta b o u th o wt ob u i l dt h et e m p e r a t u r e c o l l e c t i n gs y s

4、t e m W em a k eu s eo ft h er e m a n e n tI Ot os i m u l a t et h eP W Mp u l s et oc o n t r 0 1t h er o t a t es D e e do fd i r e c tc u r r e n tm o t o ra n dt od i s p l a yt h et e m p e r a t u r e T h i sp a p e ro f f e r s t h er e a d e rt h ec i r c u i td i a g r a mo ft h em a i nm

5、 o d u l ea n dp a n so ft h ec o d e s K e yw o r d s：t e m p e r a t u r ec o l l e c t i n g；P W Mt i m i n g；s i n 9 1 ec h i pm i c r o c o m p u t e rA T 8 9 S 5 1；t e m p e r a t l】r es e n s o r【)S】8 8 2 0O引言针对传统测温元件(热电偶、热电阻)组成的测温电路复杂，软件调试也复杂的缺点，设计了基于A T M E L 公司的A T 8 9 S 5 1 的温度采集控制系统，该系统利

6、用单片机空余I 0 口实现温度的采集，显示，控制。方便了广大技术人员的学习、开发和应收稿日期：z 0 0 8 0 4 0 75 2 用。1 硬件电路设计1 1 主控制模块由于系统控制方案简单，数据量也不大，考虑到电路的简单和成本等因素，因此选用A T M E L 公司的A T 8 9 S 5 1 单片机作为主控芯片。主控模块采用单片机最小系统，由于A T 8 9 S 5 1 芯片内含有4k B的E 2 P R O M，无需外扩存储器，电路简单可靠，其时钟频率为o 2 4M H z，并且价格低廉，批量价在1 0元以内 1 1。用A T 8 9 S 5 1 的P 1 口作为普通I 0 口，完成温度

7、显示数据的传送，P 2 口用作数码管显示的位控数据输出口，P 0 O 口作为D S l 8 8 2 0 与单片机温度数据传送口，P o 1 作为P w M 波控制信号输出口。主控芯片见图1 中U 1。1 2 温度采集模块温度采集模块采用美国D A L L A S 公司生产的一线数字温度传感器D S l 8 8 2 0，它的测温范围是一5 5 1 2 5，与单片机交换信息仅需要一根I O 线，其读写及温度转换的功率也可来源于数据总线，而无需额外电源，如图1 中J 1 所示，D S l 8 8 2 0 有3 个引脚，2 脚D Q 是数字信号输入输出端，1 脚V D D是外界电源输入端，3 脚G N

8、 D 是电源地。其与单片机的连接见图1 中J l 与U 1 的连接。1 3 温度显示模块温度显示模块采用七段数码管显示电路，数码管选用共阳极数码管，如图1 中的U 3，以动态方式显示，显示数据由P 1 口送出，位控信号由P 2 口送出，经U 2(7 4 L S 2 4 4)进行信号放大 2 ，以产生足够大的电流驱动数码管显示。数码管与单片机的连接见图1 所示U 3，U 2，U 1 的连接。机械与电子 2 0 0 8(8)图1 系统硬件电路1 4 电机控制模块电机采用直流电机，如图1 中的B 1，额定电压5V，调速采用P W M 调速方法，利用单片机P 0 1 口，通过软件对该引脚不断地输出高低

9、电平来实现P w M 波输出，从而控制开关管M O S F E T 的导通和截至来得到不同的占空比 3 。设矾为电机电枢绕组两端电压平均值；a 为占空比；U 为加在电机电枢两端的电源电压，直流电机的电枢绕组两端的电压平均值为阢=口U。不同的占空比大小对应不同的电机电枢两端的平均电压，从而对应不同的电机转速。不同占空比对应的波形如图2 所示。(a)占空比0 7(高速转)(b)占空比0 3(低速转)图2P w M 波形2 软件设计本系统的功能是对外界环境温度进行采集，根据外界温度调整电机转速，共能实现2 档转速，并对温度进行实时显示。采用汇编语言编写代码，鉴于篇幅限制及D s l 8 8 2 0

10、的应用已经很规范和成熟，本文仅就主程序流程和显示子程序流程及其代码进行说明。P O 1 口的P W M 脉冲波通过定时器T o 定时来实现，不再赘述。2 1 主程序流程主程序流程如图3 所示。主程序部分代码：机械与电子2 0 0 8(8)o R G0 0 3 0 HM A I N：M O VS P，#7 0 H；设置栈底L O O P 2：L C A L LG E T T E M P E R；读取温度值L C A L LT E M P E R C O V；对读取的温度值进行数据变换L C A L LD I S P；显示温度M O VA，M O T O R C T R L；读取的温度值送AC I

11、。RCS U B BA，#1 E H；与3 0 比较J N CS T A R H I G H；大于3 0 就启动高速开关M O VA，M O T O R C T R L；小于3 0 时再次把温度值送A、C L RCS U B BA，#1 9 H；与2 5 比较J N CS T A R L O W；大于2 5 就启动低速开关C L RT R o；小于2 5 就停止计数，C L RP W M S G N；关断电机I J M PL 0 0 P 1S T A R H I G H：；输出占空比O 7 的脉冲波L J M PL O O P lS T A R L O W：；输出占空比o 3 的脉冲波L 0

12、0 P l：U M PL 0 0 P 2；循环图3 主程序流程2 2 温度显示子程序流程温度显示采用数码管动态显示方式，由P 2 口送出位控信号，然后由P l 口送出该位的显示数据信号。温度显示子程序流程如图4 所示。5 3 显示子程序程序代码如下：D I S P：P U S H0 1 HM O VR 1，#6 2 H；个位显示数据单元地址送R 1M O V4 4 H，#0 1 H；写位控数据L D O：M O VA，4 4 HM O VP 2 AM O VD P T R，#C H T A B；取字符表首址M O VA，R 1；秒显示数据单元十进制数送AM O V CA，A+D P T R；查

13、表取该数据对应的显示数据码M O VP 1，A；从P 1 口送出显示数据L C A L LD E L A Y S；延时以保持一定显示时间D E CR l；显示数据地址加一M O VA，4 4 H；位控位数据重新装入AJ BA C C 1，L O O P 6；判断是否循环到最高位，是则跳转R LA；不是则左移A，即显示下一位M O V4 4 H，A；位控位数据存入4 4 HL J M PL D O；循环扫描L 0 0 P 6：P O P0 1 HR E T3结束语系统采用单片机最小系统，采用D S l 8 8 2 0 作为测温元件，硬件电路简单，利用单片机引脚，采用软件模拟P w M 控制信号，

14、使渎者直观，清晰地了解D S l 8 8 2 0 的用法和P w M 调速原理，可以为读者设计提供参考，缩短设计周期。本文创新点在于采用数字式温度传感器D S l 8 8 2 0 作为感温元件，占用单片机引脚少，因而可以利用空余引脚，通过软件模拟P W M 脉冲波进行电机调速和温度显示。参考文献：1 王幸之，钟爱琴王雷A T 8 9 系列单片机原理与接口技术 M 北京：北京航空航天大学出版社，2 0 0 4 z 冯建华，赵亮单片机应用系统设计与产品开发 M 北京：人民邮电出版社，2 0 0 4 3 王晓明电动机的单片机控制 M 北京：北京航空航天大学出版社，2 0 0 2 作者简介i 宋亚伟(

15、1 9 8 4 一)，男，河南周口人，硕士研究生，研究方向为机电一体化技术应用；迟永滨(1 9 4 9 一)，男，山东莱州人，教授，博士研究生导师，研究方向为机电一体化技术应用。(上接第5 1 页)地显示被测物理量的变化，包括温度一转速曲线和压力一转速曲线2 部分。数据查询界面用于显示和储存试验数据，通过历史数据拷贝，可以拷贝系统中存有的任意段时间内的温度、压力和转速的数据，并以E X C E L 表格形式输出到U 盘。插入U 盘后，按下历史数据拷贝按钮，下方的显示框中会给出拷贝状态。拷贝成功时，显示成功，否则显示拷贝失败。试验结果界面包括了磨合、风量、泄漏和温度试验的最终状态，其结果有未检测

16、、试验合格和试验不合格3 种状态。4结束语基于嵌入式触摸屏和P L C 的空压机性能测试系统，具有界面直观，功能强大，开放性好，灵活性高等优点，可以有效提高测试的效率，具有广阔的发展5 4前景。目前，该试验台已在机务段投入使用，很好地满足了空压机检修的需要。本文创新点：在设计以嵌入式触摸屏和P L C 为核心的空压机检测试验台时，充分考虑了现场的需要，尽可能地使试验台在操作时能够做到简化、直观，成功地实现了空压机的全自动无人测试。参考文献：1 岳庆来，等变频器、可编程序控制器及触摸屏综合应用技术 M 北京：机械工业出版社，2 0 0 6 2 铁道部内燃机车空压机检修规程 z 3 北京昆仑通态自

17、动化软件科技有限公司M c G s 嵌入版全中文工控组态软件用户手册 Z 作者简介：王立乾(1 9 8 3 一)，男，甘肃兰州人，硕士研究生，研究方向为计算机检测技术、电力电子技术。机械与电子2 0 0 8(8)基于AT89S51单片机的温度采集控制系统基于AT89S51单片机的温度采集控制系统作者：宋亚伟，迟永滨，SONG Ya-wei，CHI Yong-bin作者单位：华南理工大学机械与汽车工程学院,广东,广州,510640刊名：机械与电子英文刊名：MACHINERY&ELECTRONICS年，卷(期)：2008，(8)被引用次数：1次 参考文献(3条)参考文献(3条)1.王幸之.钟爱琴.

18、王雷 AT89系列单片机原理与接口技术 20042.冯建华.赵亮 单片机应用系统设计与产品开发 20043.王晓明 电动机的单片机控制 2002 相似文献(2条)相似文献(2条)1.期刊论文 宋亚伟.李恒宗.SONG Ya-wei.LI Heng-zong 基于DS18B20的温度采集控制系统-机电工程技术2008,37(9)以AT78S51单片机为核心控制元件,介绍了与DS18B20组成温度采集系统的设计方案,利用单片机空余I/O口模拟PWM脉冲波对直流电机进行调速和温度显示.给出了主要控制模块的硬件电路图和部分程序代码,具有一定的的实际参考价值.2.期刊论文 张箭飞 基于单片机的汽车水箱保温自动卷帘机设计-机械工程师2006,(11)介绍了一种用于冬天行驶汽车上的水箱保温装置,以89C51单片机为核心,配合ADC0809转换芯片实现了汽车水箱的温度采集.采用PWM调速方式控制24V直流电机,处理器软件用C语言编制.本文链接：http:/