單片機(jī)課程設(shè)計(jì)-孵化室溫度監(jiān)控

1、<p>　　課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ)</p><p>　　院（系）：電氣工程學(xué)院 教研室：測(cè)控技術(shù)與儀器</p><p>　　注：成績(jī)：平時(shí)20% 論文質(zhì)量60% 答辯20% 以百分制計(jì)算</p><p>　學(xué) 號(hào)學(xué)生姓名專(zhuān)業(yè)班級(jí)測(cè)控101</p><p>　課程設(shè)計(jì)（論

2、文）題目孵化室溫度監(jiān)視器</p><p>　課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)雛雞孵化對(duì)溫度的要求非常嚴(yán)格，設(shè)孵化室內(nèi)有4個(gè)溫度采集點(diǎn)，設(shè)計(jì)一個(gè)能夠自動(dòng)檢測(cè)孵化室內(nèi)溫度的監(jiān)視器。設(shè)計(jì)任務(wù)1．選擇合適的傳感器送，并將其轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電流信號(hào)以便遠(yuǎn)傳；2．設(shè)計(jì)相應(yīng)的I/V轉(zhuǎn)換電路，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成便于識(shí)別的電壓信號(hào)；3．選擇相應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換器件，將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)； 3．采用16個(gè)數(shù)碼管分別顯示出4個(gè)傳感器對(duì)應(yīng)的溫度值。設(shè)計(jì)要

3、求：1、分析系統(tǒng)功能，盡可能降低成本，選擇合適傳感器、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)和數(shù)碼管顯示方式等；2、應(yīng)用專(zhuān)業(yè)繪圖軟件繪制硬件電路圖和軟件流程圖；3、按規(guī)定格式，撰寫(xiě)、打印設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，其中程序開(kāi)發(fā)要有詳細(xì)的軟件設(shè)計(jì)說(shuō)明，詳細(xì)闡述系統(tǒng)的工作過(guò)程，字?jǐn)?shù)應(yīng)在4000字以上。技術(shù)參數(shù)1．傳感器轉(zhuǎn)換成的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)為4~20mA；2．轉(zhuǎn)換成的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)為：1~5V；3．溫度檢測(cè)精度為0.5%；4．?dāng)?shù)碼管每4位一組，共4組。</p>

4、<p>　工作計(jì)劃1、布置任務(wù)，查閱資料，理解掌握系統(tǒng)的控制要求。（2天，分散完成）2、選擇傳感器、單片機(jī)等元器件型號(hào)。（1天，實(shí)驗(yàn)室完成）3、繪制硬件電路圖。（1天，實(shí)驗(yàn)室完成）4、按系統(tǒng)的控制要求，編寫(xiě)軟件程序。（3天，分散2天，實(shí)驗(yàn)室1天）5、上機(jī)調(diào)試、修改程序、答辯。（2天，實(shí)驗(yàn)室完成）6、撰寫(xiě)、打印設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。（1天，分散完成）</p><p>　指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī)平時(shí)： 論文質(zhì)量：

5、 答辯： 指導(dǎo)教師簽字： 總成績(jī)： 年 月 日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　在人們物質(zhì)生活逐漸提升的當(dāng)今社會(huì)，禽畜類(lèi)飼養(yǎng)已成為現(xiàn)在農(nóng)業(yè)不可或缺的一部分，尤其是雞鴨的飼養(yǎng)，更是非常重要的科目，而由于孵化雞雛是雞類(lèi)飼

6、養(yǎng)當(dāng)中很重要的一部分，但現(xiàn)在卻缺少高效率低成本的手段用于孵化室的溫度監(jiān)控。</p><p>　　系統(tǒng)主要包括測(cè)量，運(yùn)算，電流電壓轉(zhuǎn)換，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，顯示五個(gè)部分，測(cè)量部分包括傳感器及附屬電路，運(yùn)算鎖存部分主要由51單片機(jī)構(gòu)成，顯示部分主要由數(shù)碼管等部件構(gòu)成，電流電壓轉(zhuǎn)換主要由I/V轉(zhuǎn)換電路等構(gòu)成，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換主要由ADC0809及其輔助電路組成，系統(tǒng)旨在以較低的成本，較少的流程，較少的時(shí)間，更方便、更快捷的監(jiān)視

7、孵化室的溫度以及用數(shù)碼管將其顯示出來(lái)。</p><p>　　關(guān)鍵詞 ：溫度傳感器；單片機(jī)；數(shù)碼管；I/V轉(zhuǎn)換；A/D轉(zhuǎn)換。 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論2</b></p><p>　　1.1 課程設(shè)計(jì)來(lái)源2</p&

8、gt;<p>　　1.2 課程設(shè)計(jì)的背景2</p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　1.4 課程設(shè)計(jì)要求3</p><p>　　第二章 系統(tǒng)方案論證4</p><p>　　第三章 硬件電路設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.1 單片機(jī)選擇5</p><

9、;p>　　3.2 顯示接口設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.3 鍵盤(pán)接口設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.4 傳感器的選擇8</p><p>　　3.5 放大電路設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.6 電流電壓轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.7 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)10</p><

10、;p>　　第四章 軟件設(shè)計(jì)13</p><p>　　第五章 誤差及可行性分析14</p><p>　　第六章 結(jié)論分析15</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)16</b></p><p><b>　　附錄Ⅰ17</b></p><p><b>　　

11、附錄Ⅱ18</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 課程設(shè)計(jì)來(lái)源</p><p>　　由于雞鴨等的飼養(yǎng)已成現(xiàn)代農(nóng)業(yè)必不可少且規(guī)模龐大市場(chǎng)豐富的一部分，故對(duì)雞雛孵化的恒溫控制系統(tǒng)也成為人們不得不研究設(shè)計(jì)的課題之一了，致力于設(shè)計(jì)出更經(jīng)濟(jì)更科學(xué)更高效的雞雛孵化設(shè)備，智能化集成化管理雞雛孵化過(guò)

12、程，故此產(chǎn)生了本課題的研究。</p><p>　　往往人們采用的雞雛孵化裝置都比較消耗能源且不環(huán)保，準(zhǔn)確度也并不十分高，故此應(yīng)設(shè)法改變這一現(xiàn)狀。</p><p>　　1.2 課程設(shè)計(jì)的背景</p><p>　　本設(shè)計(jì)的內(nèi)容是溫度檢測(cè)系統(tǒng)，檢測(cè)對(duì)象是溫度。溫度控制在日常生活及工</p><p>　　業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用相當(dāng)廣泛，比如溫室、水池、發(fā)酵缸、電

13、源等場(chǎng)所的溫度檢測(cè)。而以</p><p>　　往溫度檢測(cè)監(jiān)視是由人工完成的而且不夠重視，其實(shí)在很多場(chǎng)所溫度都需要監(jiān)控以防止發(fā)生意外。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，微處理器、集成電路傳感器等電子元器件不斷更新、發(fā)展。</p><p>　　溫度是工業(yè)生產(chǎn)和自動(dòng)控制中最常見(jiàn)的工藝參數(shù)之一，任何物理變化和化學(xué)變化的過(guò)程都與溫度密切相關(guān)，因此，在生產(chǎn)過(guò)程中常需對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)控。采用單片機(jī)進(jìn)行溫度檢測(cè)、數(shù)值

14、顯示和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，效率高，性能穩(wěn)定，還可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制等技術(shù)要求，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。</p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　近年來(lái)，溫度控制系統(tǒng)已經(jīng)用到人們生活的各個(gè)方面，但溫度控制一直是一個(gè)未來(lái)發(fā)的領(lǐng)域，卻有事與人們息息相關(guān)的一個(gè)實(shí)際問(wèn)題。在國(guó)外，隨著60年中期肉用雞仔的發(fā)展，大中型的孵化設(shè)備向自動(dòng)化，標(biāo)準(zhǔn)化，配套化的方向發(fā)展。最近十年國(guó)外孵化技術(shù)革

15、新的中心環(huán)節(jié)是逐漸完善自動(dòng)溫控孵化器的安全可靠性和自動(dòng)化程度。在國(guó)內(nèi)，隨著我國(guó)家禽業(yè)的迅速發(fā)展，自動(dòng)溫控孵化器也產(chǎn)生了迅速的發(fā)展。</p><p>　　1.4 課程設(shè)計(jì)要求</p><p>　　按課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)提供的課題，根據(jù)第二章給出的基本要求及參數(shù)獨(dú)立完成設(shè)計(jì)，課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)應(yīng)包括以下內(nèi)容： </p><p>　　對(duì)本次設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述內(nèi)容，并說(shuō)明設(shè)計(jì)任務(wù)及具

16、體要求。 論述系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，并畫(huà)出總體電路結(jié)構(gòu)圖及功能分割圖，并且能夠較熟練地應(yīng)用電子線路CAD工具以及protel軟件完成單片機(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)任務(wù)，完成各功能模塊設(shè)計(jì)說(shuō)明、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程及源程序，并能夠較熟練地應(yīng)用一種編輯軟件編寫(xiě)程序，掌握單片機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的基本方法課程設(shè)計(jì)報(bào)告應(yīng)內(nèi)容完整，圖表整齊規(guī)范、數(shù)據(jù)詳實(shí)，而且要寫(xiě)上課程設(shè)計(jì)總結(jié)，字?jǐn)?shù)4000左右，并且包括系統(tǒng)電氣原理圖。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)

17、方案論證</p><p><b>　　由系統(tǒng)要求：</b></p><p>　　雞雛孵化裝置共有四個(gè)溫度采集點(diǎn)，選擇合適的傳感器并設(shè)計(jì)相關(guān)電路及合適的轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸并利用單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行處理，最后利用合適的數(shù)字設(shè)備進(jìn)行顯示操作。具體參數(shù)要求如下：</p><p>　　1．傳感器轉(zhuǎn)換成的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)為4~20mA；</p>&l

18、t;p>　　2．轉(zhuǎn)換成的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)為：1~5V；</p><p>　　3．溫度檢測(cè)精度為0.5%；</p><p>　　這樣的系統(tǒng)測(cè)量溫度范圍從零下一百度到上千攝氏度，而且很多熱電偶精度非常高，這是這種測(cè)量系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),但構(gòu)成系統(tǒng)復(fù)雜，抗干擾能力不強(qiáng)，而且不符合遠(yuǎn)程傳輸?shù)臈l件，故不選用。</p><p>　　如果不使用A/D轉(zhuǎn)換器的話，可以選擇V/F轉(zhuǎn)換電路代

19、替A/D轉(zhuǎn)換器，因?yàn)閂/F變換與單片機(jī)的接口有輸入（只有一根線）、接口電路簡(jiǎn)單、抗干擾性好、易采用光電隔離等優(yōu)點(diǎn)，但電路過(guò)于復(fù)雜（原本可以更簡(jiǎn)單的卻要將它復(fù)雜化，不值得），故不選用。</p><p>　　最終選擇方案如圖2.2所示，選擇合適的溫度傳感器（如AD590）四個(gè)，采集數(shù)據(jù)后送放大電路放大，以便滿(mǎn)足遠(yuǎn)傳對(duì)信號(hào)電流的大小要求（小電流遠(yuǎn)程傳輸易受外界條件影響導(dǎo)致噪聲較大從而降低精度），接收后再采用I/V轉(zhuǎn)換電

20、路將接收到</p><p>　　圖2.2遠(yuǎn)傳顯示監(jiān)視系統(tǒng)示意圖</p><p>　　的電流信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后送模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換，以便變換成單片機(jī)可以讀取的數(shù)字信號(hào)，送單片機(jī)處理后再經(jīng)顯示模塊（主要是數(shù)碼管及其輔助電路）進(jìn)行顯示。</p><p>　　第三章 硬件電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1 單片機(jī)選擇</b

21、></p><p>　　MCS-51系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品的基本特性是相同的，本設(shè)計(jì)采用89C51單片機(jī)作為主要運(yùn)算單元。89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除的低電壓、高性能CMOS8位微處理器。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的

22、89C51是一種高效微控制器。89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。</p><p>　　單片機(jī)最小系統(tǒng)是單片機(jī)能正常工作的最小外接單元，是設(shè)計(jì)電路的核心部分，也是整個(gè)作品最關(guān)鍵最重要的部分。單片機(jī)最小系統(tǒng)包括：復(fù)位電路，晶振電路，p0口外接一個(gè)排阻，同時(shí)EA引腳必須接在外部電源的正極。如圖3.1所示:</p><p>　　圖3.1 89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)&

23、lt;/p><p>　　3.2 顯示接口設(shè)計(jì)</p><p>　　LED顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件。這種顯示塊有共陰極和共陽(yáng)極兩種。共陰極LED顯示塊的發(fā)光二極管共地。當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮；本設(shè)計(jì)選用的顯示塊是共陰極的LED（共陰極LED顯示塊的發(fā)光二極管陰極接地，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮）。將單片機(jī)I/O口的8位線與顯示塊的發(fā)光

24、二極管的引出端（a～dp）相連，共陰極低電平有效，選通有效后8位并行輸出口輸出不同的數(shù)據(jù)就點(diǎn)亮相應(yīng)的發(fā)光二極管，獲得不同的數(shù)字或字符。</p><p>　　在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用LED顯示塊組成N位LED顯示器，顯示方式有兩種：</p><p>　　LED靜態(tài)顯示方式：靜態(tài)電視是指數(shù)碼管顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定導(dǎo)通或恒定截止。</p><p>　　LED

25、動(dòng)態(tài)顯示方式：將所有位的段選線并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I/O口控制。而共陰極公共端K分別由相應(yīng)的I/O線控制，實(shí)現(xiàn)各位的分時(shí)選通。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的芯片是74LS374。顯示電路如圖3.2所示,采用兩個(gè)74LS374鎖存器加上配套的輔助電路組成顯示部分。</p><p>　　圖3.2單片機(jī)顯示部分</p><p>　　3.3 鍵盤(pán)接口設(shè)計(jì)</p&

26、gt;<p>　　8255可編程并行I/O接口設(shè)計(jì)：</p><p>　　MCS-51系列單片機(jī)共有4個(gè)8位并行I/O口，這些I/O口一般是不能完全提供給用戶(hù)使用的，在外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，提給用戶(hù)使用的I/O口只有P1和P3口的部分口線。因此在大部分的MCS-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中都免不了要進(jìn)行I/O口的擴(kuò)展。</p><p>　　8255是Intel公司生產(chǎn)的可編程并行I/O接

27、口芯片，有3個(gè)8位并行I/O口。具有3個(gè)通道3種工作方式的可編程并行接口芯片（40引腳）。8255可作為單片機(jī)與多種外設(shè)連接時(shí)的中間接口電路,故在此選擇一片8255作為擴(kuò)展接口，以備使用。</p><p>　　單片機(jī)也8255的接口比較簡(jiǎn)單，如圖3.4所示，8255的片選信號(hào)及口地址選擇線AO、A1分別由單片機(jī)的P0.7和P0.0、P0.1經(jīng)地址鎖存器提供.</p><p>　　8255的

28、A、B、C口及控制口地址分別為FF7CH、FF7DH、FF7EH、FF7FH。8255的D0～D7分別與P0.0到P0.7相連。</p><p>　　鍵盤(pán)功能說(shuō)明：1號(hào)鍵：上升。2號(hào)鍵：下降。3號(hào)鍵：下限溫度值確定。4號(hào)</p><p>　　圖3.4 8255與單片機(jī)的連接</p><p>　　鍵：上限值確定。5號(hào)鍵：查詢(xún)上下限值。使用1號(hào)鍵和2號(hào)鍵，設(shè)定需要的溫度

29、</p><p>　　系統(tǒng)的上限值，然后按下4號(hào)鍵，將這個(gè)上限值確定，也就是將上限值保存到專(zhuān)用的寄存器里。</p><p>　　如圖3.4所示為8255芯片與單片機(jī)連接原理圖，包括8條地址線和4條控制線，以及電源線。</p><p>　　3.4 傳感器的選擇</p><p>　　熱電阻傳感器主要用于測(cè)量溫度及與溫度有關(guān)的參數(shù),在工業(yè)生產(chǎn)中被廣

30、泛用于測(cè)量-200℃～+500℃范圍內(nèi)的溫度.按照熱電阻的熱度不同,熱電阻可以分為金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱電阻兩類(lèi),前者稱(chēng)為熱電阻,后者稱(chēng)為熱敏電阻。以熱電阻或熱敏電阻為主要器件制成的傳感器稱(chēng)為熱電阻傳感器或熱敏電阻傳感器。根據(jù)本設(shè)計(jì)中所需要測(cè)量的溫度范圍、敏感度、精確度以及考慮其經(jīng)濟(jì)性，熱敏電阻傳感器為最合適的測(cè)溫元件。在此選用AD590溫度傳感器，它精度較高，線性度較好，而且測(cè)溫范圍也很合適，經(jīng)濟(jì)性良好，噪聲小適合本課題要求。AD590

31、電流輸出型兩端溫度傳感器。</p><p>　　AD590是AD公司利用PN結(jié)構(gòu)正向電流與溫度的關(guān)系制成的電流輸出型兩端溫度傳感器（熱敏器件）。 </p><p>　　AD590是美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性如下：</p><p>　　1、流過(guò)器件的電流（mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開(kāi)爾文）度數(shù)，即：mA/TK式中：A—流過(guò)器

32、件（AD590）的電流，單位為mA； T—熱力學(xué)溫度，單位為K。</p><p>　　2、AD590的測(cè)溫范圍為-55℃～+150℃。</p><p>　　3、AD590的電源電壓范圍為4V～30V。電源電壓可在4V~6V范圍變化，電流</p><p>　　變化1mA，相當(dāng)于溫度變化1K。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會(huì)被損壞。&

33、lt;/p><p>　　4、輸出電阻為710MW。</p><p>　　5、精度高。AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在-55℃～+150℃范圍內(nèi)，非線性誤差為±0.3℃。AD590溫度感測(cè)器是一種已經(jīng)IC化的溫度感測(cè)器,它會(huì)將溫度轉(zhuǎn)換為電流。故選擇AD590作為主傳感器。</p><p>　　3.5 放大電路設(shè)計(jì)</p>

34、<p>　　由于溫度傳感器輸出的電流較小不適合遠(yuǎn)程傳輸（噪聲干擾等影響較大），如果必須遠(yuǎn)傳則會(huì)導(dǎo)致誤差很大有失準(zhǔn)確性，故對(duì)其進(jìn)行放大以后再進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，如圖3.5所示為放大電路原理圖：</p><p>　　分析電路：其中VCC（電源）和R2是提供運(yùn)放正常工作的供能元件。</p><p>　　此電路是將電流轉(zhuǎn)換到電壓再由電壓轉(zhuǎn)換回電流實(shí)現(xiàn)電流放大的。N1為電流電壓轉(zhuǎn)換電路：<

35、/p><p><b>　　(3-1)</b></p><p>　　圖3.5 放大電路原理圖</p><p>　　后級(jí)為Howland電流泵電路，實(shí)現(xiàn)電壓對(duì)電流的轉(zhuǎn)換。設(shè)R5兩端電壓分別為U1和U2，則： </p><p><b>　　(3-2)</b></p><p>

36、<b>　　(3-3)</b></p><p>　　因此，可以求出輸出電流：</p><p><b>　　(3-4)</b></p><p><b>　　滿(mǎn)足平衡條件時(shí)：</b></p><p><b>　?。?-5）</b></p><

37、;p>　　負(fù)載電流Io可以表示為</p><p><b>　　(3-6)</b></p><p><b>　　電流放大倍數(shù)K為：</b></p><p><b>　　(3-7)</b></p><p>　　由上述推導(dǎo)及公式3-7可知：當(dāng)K=100-200時(shí)，即可滿(mǎn)足遠(yuǎn)傳的

38、要求，此時(shí)取R2=R1=2K,R=200K,R5=1K,此時(shí)可使K=200，可以滿(mǎn)足遠(yuǎn)程傳輸?shù)囊蟛⑶矣幸欢ǖ娜哂唷?lt;/p><p>　　3.6 電流電壓轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)</p><p>　　電流電壓轉(zhuǎn)換電路主要由I/V電路及其輔助電路組成。如圖3.6所示為電流電壓轉(zhuǎn)換電路： </p><p>　　圖3.6 I/V轉(zhuǎn)換電路原理圖</p><p>

39、　　應(yīng)用了9個(gè)電阻、1個(gè)電容、1個(gè)穩(wěn)壓管以及1個(gè)運(yùn)放，該運(yùn)放應(yīng)選用共模抑制比較高的運(yùn)算放大器以減小誤差，輸出電壓公式為：</p><p><b>　　(3-8)</b></p><p>　　由公式3-8可得：當(dāng)取R=200Ω，R1=18kΩ，R5=43kΩ，Rf=7.14Ω時(shí)，調(diào)整Rp使Uf=5V，則當(dāng)Is=4-20mA時(shí)，輸出Uo=1-5V，符合課題要求。</

40、p><p>　　3.7 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)要求選用ADC0809芯片作為A/D轉(zhuǎn)換電路核心芯片，承擔(dān)模擬數(shù)字之間的轉(zhuǎn)換工作，如圖3.7所示即為0809芯片與51單片機(jī)的連接電路圖。</p><p>　　圖3.7 ADC0809芯片與89C51連接電路圖</p><p>　　ADC0809芯片是8位CMOS逐次逼近式A/

41、D轉(zhuǎn)換器，具有中等速度，中等精度（8-16位），低功耗等特點(diǎn)，且體積小，經(jīng)濟(jì)性好，故本課程設(shè)計(jì)選用了ADC0809芯片作為模數(shù)轉(zhuǎn)換元件，可以和單片機(jī)直接接口。</p><p>　　ADC0809主要性能特性：</p><p>　　1）8路輸入通道，8位A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。</p><p>　　2）具有轉(zhuǎn)換起停控制端。</p><p>

42、;　　3）轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μs(時(shí)鐘為640kHz時(shí))，130μs（時(shí)鐘為500kHz時(shí)）。</p><p>　　4）單個(gè)+5V電源供電，供電方便。</p><p>　　5）模擬輸入電壓范圍0～+5V，不需零點(diǎn)和滿(mǎn)刻度校準(zhǔn)。</p><p>　　6）工作溫度范圍為-40～+85攝氏度，較合適。</p><p>　　7）低功耗，僅約15mW。&

43、lt;/p><p>　　ADC0809工作原理：IN0-IN7:8條模擬量輸入通道，地址輸入和控制線：4條，ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng)ALE為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將A,B,C三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，A,B,C為地址輸入線，用于選通0-7上的一路模擬量輸入。數(shù)字量輸入及控制線：11條。ST為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，當(dāng)ST上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部鎖存器清零，下跳沿

44、時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，在轉(zhuǎn)換期間，ST應(yīng)保持低電平。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，當(dāng)EOC為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束，否則表明正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換。OE為輸出允許信號(hào)，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)，OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)，OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)，D7-D0為數(shù)字量輸出線。</p><p>　　CLK為時(shí)鐘輸入線，因ADC0809的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界提供。</p>

45、<p>　　圖中需要選用一個(gè)四分頻子電路將信號(hào)做分頻處理，四分頻需使用四個(gè)D觸發(fā)器，而74LS175芯片內(nèi)部正好含有四個(gè)D觸發(fā)器，可以選用它作為分頻電路使用。分頻電路,一個(gè)74LS175即可完成四分頻的操作，而不采用6D觸發(fā)器或8D觸發(fā)器的芯片，因?yàn)榭紤]到性?xún)r(jià)比和經(jīng)濟(jì)性，故采用四個(gè)D觸發(fā)器的74LS175芯片，操作簡(jiǎn)單且方便，價(jià)格便宜，體積也比較小，采用更多觸發(fā)的芯片會(huì)造成浪費(fèi)，且會(huì)導(dǎo)致性?xún)r(jià)比不高，連接電路來(lái)說(shuō)也是采用四個(gè)

46、D觸發(fā)的方式比較簡(jiǎn)單易行。</p><p><b>　　第四章 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　主程序流程圖主程序完成的功能是：?jiǎn)?dòng)傳感器AD590(四個(gè))測(cè)量溫度，然后經(jīng)放大電路進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，接收后經(jīng)I/V轉(zhuǎn)換和A/D轉(zhuǎn)換后送單片機(jī)處理，最后經(jīng)數(shù)碼管顯示，得到監(jiān)視的結(jié)果，最終流程如圖4.1所示。</p><p>　　本軟件設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)單，直

47、接采用順序執(zhí)行即可，即每個(gè)對(duì)應(yīng)的傳感器采集到的數(shù)據(jù)，依次進(jìn)行放大、遠(yuǎn)傳、轉(zhuǎn)換再顯示，再對(duì)信號(hào)進(jìn)行輸入然后送入對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管顯示即可，程序清單見(jiàn)附錄。</p><p>　　一共有四組傳感器故設(shè)計(jì)程序時(shí)需考慮四組輸入的順序以及輸出的順序，以免輸入與輸出無(wú)法對(duì)應(yīng)從而導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果有失真實(shí)性。</p><p>　　程序設(shè)計(jì)框圖如圖4.1所示：</p><p>　　圖4.1 總流

48、程框圖</p><p>　　第五章 誤差及可行性分析</p><p>　　根據(jù)元器件本身參數(shù)以及測(cè)量誤差等的考量，其中：</p><p>　　AD590溫度傳感器根據(jù)其測(cè)量范圍及測(cè)量溫度數(shù)值，則其誤差在0.3%以?xún)?nèi)，完全符合課題要求。</p><p>　　遠(yuǎn)程傳輸?shù)恼`差因涉及較多參數(shù)及外部環(huán)境影響（如氣溫，濕度等），條件有限，不計(jì)入總誤差分析

49、范圍。</p><p>　　放大電路誤差根據(jù)運(yùn)放性能不同以及電阻導(dǎo)線性能不同在0.1%-1%之間，故取0.5%為參考誤差。</p><p>　　I/V轉(zhuǎn)換電路根據(jù)選用芯片及其輔助電路的不同也有一定誤差范圍，取0.5%為參考誤差。</p><p>　　ADC0809芯片也存在一定的誤差，其值為Ur除以2的n次冪，經(jīng)計(jì)算得大約為1.95%（n=8，Ur取5V）。<

50、/p><p>　　單片機(jī)本身也有一定誤差存在。綜上所述，總誤差在2%左右，仍可以滿(mǎn)足課題設(shè)計(jì)的要求，總的來(lái)說(shuō)兼顧了經(jīng)濟(jì)性，科學(xué)性，環(huán)保且無(wú)污染，可供規(guī)模化集成化生產(chǎn)使用。</p><p><b>　　第六章 結(jié)論分析 </b></p><p>　　針對(duì)設(shè)計(jì)要求，以及充分考慮了經(jīng)濟(jì)性可行性，采用AD590作為主要的溫度傳感器使用，因其易操作性，經(jīng)濟(jì)性

51、，以及其較合適的精度等級(jí)，其參數(shù)完全符合0.5%的精度等級(jí)，四片AD590作主傳感設(shè)備。經(jīng)放大電路將較小的電流信號(hào)放大至可以進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，放大電路主要由高性能的運(yùn)算放大器及其輔助電路構(gòu)成，輸出電流范圍為4-20mA，不至于被較大的噪聲所干擾，減小傳輸造成的誤差。到達(dá)目的后，經(jīng)I/V轉(zhuǎn)換電路將原來(lái)的電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為單片機(jī)可以識(shí)別的標(biāo)準(zhǔn)1-5v電壓信號(hào)，電流電壓轉(zhuǎn)換電路主要由ADC0809芯片及其輔助電路構(gòu)成，兼顧了經(jīng)濟(jì)性精度以及轉(zhuǎn)換速度等要

52、求，轉(zhuǎn)換電路的具體指標(biāo)也符合課題要求。單片機(jī)選擇方面，89C51單片機(jī)雖然型號(hào)較老，但其性能足夠用，速度也符合要求，且性?xún)r(jià)比較高，故采用其作為主運(yùn)算元件，可降低成本，使方案更具經(jīng)濟(jì)性。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)中，用到了課程內(nèi)容以外的單片機(jī)知識(shí)，才發(fā)現(xiàn)大學(xué)課程內(nèi)的51單片機(jī)在現(xiàn)在的生活中已退出了工作的舞臺(tái)，轉(zhuǎn)而使用更高級(jí)的單片機(jī)，從而補(bǔ)充了解了高級(jí)一些的單片機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)，擴(kuò)展了知識(shí)面。還發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)傳對(duì)信號(hào)本身

53、有更加具體的要求，比如電流范圍、噪聲等方面的要求，故對(duì)其加入了放大電路進(jìn)行調(diào)節(jié)。還學(xué)到了很多其他方面的知識(shí)，最終能夠比較順利的完成課程設(shè)計(jì)。</p><p>　　設(shè)計(jì)出的雞雛溫度監(jiān)視器可執(zhí)行遠(yuǎn)程溫度監(jiān)視工作，且經(jīng)濟(jì)性較好，操作簡(jiǎn)便、體積較小便于實(shí)現(xiàn)規(guī)模化集成化，適用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，且消耗電能，無(wú)污染。其主要特性完全滿(mǎn)足生產(chǎn)所需的參數(shù)要求，故可以投入大量生產(chǎn)供生產(chǎn)生活使用。</p><p>&l

54、t;b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]王秀珍編.微型計(jì)算機(jī)A/D、D/A轉(zhuǎn)換接口技術(shù)及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)北京：清華大學(xué)出版社．1999</p><p>　　[2]梅麗鳳.單片機(jī)原理與接口技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社．2004</p><p>　　[3]王楚.電子線路.北京：北京大學(xué)出版社．2003</p><p>

55、　　[4]宋錦河.電工電子學(xué).北京：科學(xué)出版社．2004</p><p>　　[5]趙晶主編,prote199高級(jí)應(yīng)用 人民郵電出版社．2000</p><p>　　[6]于海生 編著 微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 清華大學(xué)出版社．2003.4</p><p>　　[7]何小艇 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)（第三版）【M】杭州：浙江大學(xué)出版社．2004</p><p>

56、;　　[8]張建國(guó) 單片機(jī)溫控實(shí)驗(yàn)裝置 【J】電子與自動(dòng)化．1999,（8）18-20</p><p>　　[9]陳華 溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用【J】電子工程師．1999，（8）18-20</p><p>　　[10]何立民 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編（2）【M】 北京 北京航空航天出版社．1993</p><p>　　[11]G.Edward Suh, Charles W

57、．O’Donnell， Srinivas Devadas， Aegissingle-chipsecure processor, IEEE Design and Test of Computers．2008，24（6）570－580</p><p>　　[12]Mt. Prospect.MCS 51 Family of Microcontrollers Architectural Overview.Septembe

58、r 1993</p><p>　　[13]V. Yu. Teplov,A. V. Anisimov. Thermostatting System Using a Single-ChipMicrocomputer and Thermoelectric Modules Based on the Peltier Effect[J] ,2002</p><p>　　[14]Yeager Bren

59、t.How to troubleshoot your electronic scale[J].. Powder and Bulk Engineering. 1995</p><p>　　[15]Behzad Razavi.Design of Analog CMOS Integrated Circuits[M]. . 2001</p><p>　　[16]George Lee,Karina

60、Ng,Edmond Kwang.Design of ring oscillator based voltage controlled oscillator. Project Final Report[R]. 2005</p><p>　　[17] T. C. Weigandt,B. Kim,and P. R. Gray.Analysis of Timing Jitter in CMOS Ring Oscillat

61、ors. IEEE International Symposium on Circuits and Systems. 1994</p><p><b>　　附錄Ⅰ：</b></p><p>　　電路總圖（注，數(shù)碼管只標(biāo)示了四個(gè)，即一組）：</p><p><b>　　附錄Ⅱ：</b></p><p>

62、;<b>　　程序清單：</b></p><p>　　ORG 0000H</p><p>　　SJMP MAIN</p><p>　　ORG 0003H</p><p>　　LJMP INT</p><p>　　ORG 0025H</p><

63、;p>　　MAIN： MOV SP,#60H</p><p>　　MOV 20H,#00H</p><p>　　MOV 21H,#08H</p><p>　　MOV 29H,#0FEH</p><p>　　LCALL ZIJIAN</p><p>　　LCALL READ

64、THTL</p><p>　　LCALL TESTRANGE</p><p>　　LCALL DISP</p><p>　　SETB INT0</p><p>　　SETB EX0</p><p>　　SETB EA</p><p>　　LOOP: LCALL

65、DELAY</p><p>　　LCALL GET_TEMP</p><p>　　LCALL TURN</p><p>　　LCALL DISPLAY</p><p><b>　　CLR C</b></p><p>　　MOV A,24H</p><

66、p>　　CJNE A,2EH,LOOP1</p><p>　　SJMP HOTTING</p><p>　　LOOP1: JC HOTTING</p><p>　　MOV A,24H</p><p><b>　　CLR C</b></p><p>　　

67、CJNE A,2DH,LOOP2</p><p>　　SJMP STOPHOT</p><p>　　LOOP2: JNC STOPHOT</p><p>　　SJMP KEEP</p><p>　　HOTTING:CLR P3.1</p><p>　　CLR P1.5<

68、/p><p>　　SETB P1.6</p><p>　　KEEP: SJMP LOOP</p><p>　　STOPHOT:SETB P3.1</p><p>　　SETB P1.5</p><p>　　CLR P1.6</p><p>　　SJMP LO

69、OP</p><p>　　ZIJIAN: MOV 30H,#08H</p><p>　　MOV 31H,#08H</p><p>　　MOV 32H,#13H</p><p>　　MOV 33H,#08H</p><p>　　MOV 34H,#13H</p><

70、;p>　　CLR P1.4</p><p>　　CLR P1.5</p><p>　　CLR P1.6</p><p>　　CLR P1.7</p><p>　　MOV R3,#0FFH</p><p>　　WAIT0: ACALL DISPLAY</p>

71、<p>　　DJNZ R3,WAIT0</p><p>　　SETB P1.5</p><p>　　SETB P1.6</p><p>　　SETB P1.7</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　TURNTH: MOV 2D

72、H,27H</p><p>　　MOV 2EH,28H</p><p>　　MOV 24H,27H</p><p>　　ACALL TURN</p><p>　　MOV 2AH,30H</p><p>　　MOV 2BH,31H</p><p>　　MOV

73、 2CH,32H</p><p>　　MOV A,2CH</p><p><b>　　CLR C</b></p><p>　　SUBB A,#0BH</p><p>　　MOV 2CH,A</p><p>　　MOV 33H,#00H</p>

74、<p>　　MOV 34H,#15H</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　TESTRANGE: MOV A,2AH</p><p>　　CJNE A,#01H,NOMAX</p><p>　　MOV 22H,#08H</p><p&

75、gt;　　SJMP EXITTEST</p><p>　　NOMAX: MOV A,2BH</p><p>　　CJNE A,#00H,MIDD</p><p>　　MOV 22H,#02H</p><p>　　SJMP EXITTEST</p><p>　　MIDD: MO

76、V 22H,#04H</p><p>　　EXITTEST:RET</p><p>　　DISPLAY: MOV R0,#03H</p><p>　　DIS: MOV DPTR,#TAB</p><p>　　MOV A,@R0</p><p>　　MOVC A,@A+DPT

77、R</p><p>　　MOV DPTR,#7FFFH</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　INV R0</p><p>　　MOV DPTR,#0BFFFH</p><p>　　MOV A,29H</p><p>　　MOVX

78、 @DPTR,A</p><p>　　HERE: DJNZ R4,HERE</p><p><b>　　SETB C</b></p><p><b>　　RLC A</b></p><p>　　MOV 29H,A</p><p>　　J

79、B ACC.5,DIS</p><p>　　MOV 29H,#OFEH</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　TAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,00H,OBFH</p><p>　　DB 86H,0DBH,0

80、CFH,0E6H,0EDH,0FDH,87H,0FFH,0EFH,79H</p><p>　　GET_TEMP: CLR EA</p><p>　　ACALL INI</p><p>　　MOV A,#0CCH</p><p>　　ACALL WRITE</p><p>　　MOV

81、A,#44H</p><p>　　ACALL WRITE</p><p>　　ACALL INI</p><p>　　MOV A,@0CCH</p><p>　　ACALL WRITE</p><p>　　ACALL READ</p><p>　　MOV 24H,

82、A</p><p>　　SETB EA</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　SETTHTL: CLR EA</p><p>　　ACALL INI</p><p>　　MOV A,#0CCH</p><p>　　A

83、CALL WRITE</p><p>　　MOV A,#4EH</p><p>　　ACALL WRITE</p><p>　　MOV A,2DH</p><p>　　ACALL WRITE</p><p>　　MOV A,2EH</p><p>　　ACAL

84、L WRITE</p><p>　　ACALL INI</p><p>　　MOV A,#0CCH</p><p>　　ACALL WRITE</p><p>　　MOV A,#48H</p><p>　　ACALL WRITE</p><p>　　ACALL

85、 READTHTL</p><p>　　MOV A,27H</p><p>　　CJNE A,2KH,SETTHTL</p><p>　　MOV A，28H</p><p>　　CJNE A，2EH,SETTHTL</p><p>　　SETB EA</p><p&

86、gt;<b>　　RET</b></p><p>　　READTHTL: CLR EA</p><p>　　ACALL INI</p><p>　　MOV A，@0CCH</p><p>　　ACALL WRITE</p><p>　　MOV A，#0B8H&l

87、t;/p><p>　　ACALL WRITE</p><p>　　ACALL INI</p><p>　　MOV A，#0CCH</p><p>　　ACALL WRITE</p><p>　　MOC A，#0BEH</p><p>　　ACALL WRITE<

88、/p><p>　　ACALL READ</p><p>　　ACALL READ</p><p>　　ACALL READ</p><p>　　MOV 27H,A</p><p>　　ACALL READ</p><p>　　MOV 28H,A</p>&

89、lt;p>　　SETB EA</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　INI: CLR P3.0</p><p>　　MOV R2,#100</p><p>　　11: CLR P3.0</p><p>　　

90、DJNZ R2,I1</p><p>　　SETB P3.0</p><p>　　MOV R2,#15</p><p>　　I2: DJNZ R2,I2</p><p><b>　　CLR C</b></p><p>　　ORL C,P3.

91、0</p><p>　　JC INI</p><p>　　MOV R6,#40H</p><p>　　I3: ORL C,P3.O</p><p>　　JC I4</p><p>　　DJNZ R6,I3</p><p>　　SJMP

92、 INI</p><p>　　I4: MOV R2,#120</p><p>　　I5: DJNZ R2,I5</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　TEAD: MOV R6,#8</p><p>　　W

93、R1: SETB P3.0</p><p>　　MOV R4,#4</p><p><b>　　RRC A</b></p><p>　　CLR P3.0</p><p>　　WR2: DJNZ R4,WR2</p><p>　　MOV

94、 P3.0,C</p><p>　　MOV R4,$40</p><p>　　WR3: DJNZ R4,WR3</p><p>　　DJNZ R3,WR1</p><p>　　SETB P3.0</p><p><b>　　RET</b></p

95、><p>　　READ: MOV R6,#8</p><p>　　RE1: CLR P3.0</p><p>　　MOV R4,#2</p><p>　　SETB P3.O</p><p>　　RE2: DJNZ R4,RE2</p>

96、<p>　　MOV C,P3.0</p><p><b>　　RRC A</b></p><p>　　MOV R5,#15</p><p>　　RE3: DJNZ R5,RE3</p><p>　　DJNZ R6,RE1</p><p>

97、;　　RE5: SETB P3.0</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　TURN: CLR C</p><p>　　MOV A,24H</p><p><b>　　RRC A</b></p><p

98、>　　MOV 25H,A</p><p>　　JNC TURN0</p><p>　　MOV 33H,#05H</p><p>　　AJMP TURN1</p><p>　　TURN0: MOV 33H,#00H</p><p>　　TURN1: MOV

99、 A,25H</p><p>　　ACALL BTOD</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　BTOD: MOV B,#100</p><p>　　DIV AB</p><p>　　MOV T0,#30H</p>

100、<p>　　MOV @R0,H</p><p>　　INC R0</p><p>　　MOV A,#10</p><p>　　XCH A,B</p><p>　　DIV AB</p><p>　　MOV @R0,A</p><p>　　

101、INC R0</p><p>　　MOV A,B</p><p>　　ADD A,#0BH</p><p>　　MOV @R0,A</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DIS: LCALL DIR</p><p&

102、gt;　　JNB P3.0,LC</p><p>　　JNB P3.4,LC0</p><p>　　JNB P3.2,LC1</p><p>　　JNB P3.5,LC2</p><p><b>　　AJMP DIS</b></p><p>　　LC: LCALL DEL</p>

103、<p>　　JB P3.0,DIS</p><p><b>　　MOV A,30H</b></p><p>　　CJNE A,#0FFH,XIA</p><p><b>　　MOV A,#5</b></p><p><b>　　ADD A,30H</b></

104、p><p><b>　　MOV 30H,A</b></p><p><b>　　INC 31H</b></p><p>　　LCALL IBTD2</p><p><b>　　AJMP DIS</b></p><p>　　LC0: LCALL DEL<

105、;/p><p>　　JB P3.4,DIS</p><p><b>　　MOV A,30H</b></p><p>　　CJNE A,#00H,DECLINE</p><p><b>　　MOV A,30H</b></p><p><b>　　SUBB A,#5<

106、/b></p><p><b>　　MOV 30H,A</b></p><p><b>　　DEC 31H</b></p><p>　　LCALL IBTD2</p><p><b>　　AJMP DIS</b></p><p>　　DECLINE

107、:MOV A,30H</p><p>　　SUBB A,#05H</p><p><b>　　MOV 30H,A</b></p><p>　　LCALL IBTD2</p><p><b>　　AJMP DIS</b></p><p>　　XIA: MOV A,#5&l