溫度采集顯示系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　１引言</b></p><p>　　在實(shí)際生產(chǎn)、生活等各個(gè)領(lǐng)域中，溫度是環(huán)境因素的不可或缺的一部分，對(duì)溫度進(jìn)行及時(shí)精確的控制和檢測(cè)顯得尤為重要。比如消防電氣的非破壞性溫度檢測(cè)，電力、電訊設(shè)備的過(guò)熱故障預(yù)知檢測(cè)，空調(diào)系統(tǒng)的溫度檢測(cè)，在醫(yī)院的監(jiān)護(hù)中也用到溫度的測(cè)量，化工、機(jī)械等設(shè)備溫度過(guò)熱檢測(cè)，土壤各個(gè)層面上的溫度將會(huì)影響植物的生長(zhǎng)，以及熱處理中工件各個(gè)部位的溫度對(duì)

2、工件形成后的性能至關(guān)重要等等?？傊F(xiàn)代電子工業(yè)的飛速發(fā)展對(duì)溫度檢測(cè)的智能化精確度要求越來(lái)越高。</p><p>　　目前，國(guó)內(nèi)外溫度控制系統(tǒng)及儀表正朝著高精度、智能化、小型化等方面快速發(fā)展。本課題設(shè)計(jì)的系統(tǒng)符合當(dāng)代科學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)，能夠滿足現(xiàn)代生產(chǎn)生活的需要，其測(cè)溫效率高，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和靈活性。方便快捷的實(shí)現(xiàn)了多路溫度采集并顯示，該系統(tǒng)用液晶顯示器節(jié)省了空間且顯示效果好，報(bào)警電路同時(shí)包含了蜂鳴器和提示燈，能更

3、好的引起操作者的警覺(jué)，在實(shí)際生產(chǎn)中能夠降低由于溫度超過(guò)額定范圍引發(fā)的事故，有良好的實(shí)用性，在國(guó)內(nèi)外都具備良好的應(yīng)用前景。</p><p>　　２溫度采集顯示系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 確定設(shè)計(jì)過(guò)程</p><p>　　在熟悉課題，明確任務(wù)的基礎(chǔ)上，查閱相關(guān)資料，理清設(shè)計(jì)思路，綜合考慮總的設(shè)計(jì)時(shí)間和各部分設(shè)計(jì)所需時(shí)間，最終決定將本次設(shè)計(jì)分五大步進(jìn)行。

4、</p><p>　　1．熟悉課題，明確任務(wù)，查閱相關(guān)資料，確定總體設(shè)計(jì)方案；</p><p>　　2．根據(jù)各部分的功能劃分功能模塊，確定每一模塊的硬件組成，合理選取具有相應(yīng)功能的器件；</p><p>　　3．進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，把各器件組成相應(yīng)功能的模塊，并把各功能模塊進(jìn)行電氣連接，形成總的功能系統(tǒng)；</p><p>　　4.進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，編寫(xiě)

5、程序，實(shí)現(xiàn)各模塊功能，使整個(gè)系統(tǒng)能夠良好的運(yùn)行；</p><p>　　5．進(jìn)行仿真調(diào)試，檢查各模塊功能能否完全實(shí)現(xiàn)，綜合考慮系統(tǒng)的靈活性、穩(wěn)定性、誤差大小及測(cè)溫效率調(diào)整各器件的各項(xiàng)參數(shù)。使系統(tǒng)的處在最佳性能狀態(tài)。</p><p>　　2.2溫度采集顯示系統(tǒng)方案論證</p><p>　　2.2.1單片機(jī)的選取</p><p>　　在溫度采集和控

6、制過(guò)程中，單片機(jī)是該系統(tǒng)的核心部件。它一方面要接收來(lái)自溫度傳感器的模擬信號(hào)，一方面要對(duì)這個(gè)信號(hào)進(jìn)行處理、標(biāo)度變換和顯示，另一方面要響應(yīng)串行通信中的呼叫請(qǐng)求。在單片機(jī)所實(shí)現(xiàn)的這些功能中，特別是數(shù)據(jù)采樣和保持部分，需要單片機(jī)有比較快的運(yùn)算速度，同時(shí)考慮選擇機(jī)型的低價(jià)實(shí)用性和低功耗、低電壓等性能，本設(shè)計(jì)采用Atmel公司的AT89C51芯片。</p><p>　　2.2.2溫度傳感器的選取</p><

7、;p>　　溫度傳感器是測(cè)控系統(tǒng)前向通道的關(guān)鍵部件，它也稱換能器和變換器，一般是指非電物理量與電量的轉(zhuǎn)換，即傳感器是將被測(cè)的非電量（如壓力、溫度等）轉(zhuǎn)換成與之對(duì)應(yīng)的電量或電參量（如電流、電壓、電阻等）輸出的一種裝置。社會(huì)的發(fā)展使人們對(duì)傳感器的要求也越來(lái)越高，現(xiàn)在的溫度傳感器正在基于單片機(jī)的基礎(chǔ)上從模擬式向數(shù)字式，從集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向飛速發(fā)展，并朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開(kāi)發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研

8、制單片測(cè)溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。</p><p>　　如果測(cè)量目的是定性分析的，選用重復(fù)精度高的傳感器即可，不宜選用絕對(duì)量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測(cè)量值，就需選用精度等級(jí)能滿足要求的傳感器。對(duì)某些特殊使用場(chǎng)合，無(wú)法選到合適的傳感器，則需自行設(shè)計(jì)制造傳感器。自制傳感器的性能應(yīng)滿足使用要求。</p><p>　　顯而易見(jiàn)，數(shù)字式溫度傳感器在本設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)突出，綜

9、合考慮以上選取注意事項(xiàng)，本設(shè)計(jì)采用DS18B20單總線數(shù)字式溫度傳感器對(duì)溫度信號(hào)進(jìn)行采集。</p><p>　　2.2.3顯示器的選取</p><p>　　顯示系統(tǒng)是單片機(jī)控制系統(tǒng)的重要組成部分，主要用于顯示各種參數(shù)的值，以便使現(xiàn)場(chǎng)工作人員能夠及時(shí)掌握生產(chǎn)過(guò)程。</p><p>　　工業(yè)控制系統(tǒng)中常用的顯示器件有CRT、LED、LCD等，CRT不僅可以進(jìn)行字符顯示，

10、而且可以進(jìn)行畫(huà)面顯示，和計(jì)算機(jī)配合使用，可十分方便地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的管理和監(jiān)視，但由于CRT體積大，價(jià)格昂貴，所以只適用于大型微機(jī)控制系統(tǒng)。在中小型的控制過(guò)程中，為了使工作人員能夠在現(xiàn)場(chǎng)直接看到生產(chǎn)情況和報(bào)警信號(hào)，經(jīng)常選用LED和LCD作為顯示器件。LED和LCD都具有體積小，功耗低，響應(yīng)速度快，易于匹配，可靠性高和壽命高等優(yōu)點(diǎn)。LCD是一種功耗極低的顯示元件，在儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中的使用較多，而LED成本低廉，也用于單片機(jī)控制系統(tǒng)中。

11、設(shè)計(jì)要求巡回采集溫度，所以采用LED作為顯示系統(tǒng)。</p><p>　　從曲線中還可以看出，電池充滿后，鎳鎘電池的電壓下降幅度要比鎳氫電池的大很多，鎳氫電池的電壓下降（負(fù)壓）不是很明顯。</p><p><b>　　3硬件電路設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1電路總體框架</b></p><

12、;p>　　本設(shè)計(jì)的電路主要分為采集電路、單片機(jī)、顯示電路。其主要組成部分如下圖所示。</p><p>　　圖3.1 硬件電路框圖</p><p>　　3.2控制芯片AT89C2051簡(jiǎn)介</p><p>　　AT89C51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片，內(nèi)含4Kbytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器（EPROM）和128 bytes

13、的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的AT89C51單片機(jī)可提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域，該芯片外形結(jié)構(gòu)及引腳如圖3.1所示。</p><p>　　AT89C51單片機(jī)主要性能參數(shù)為：</p><p>　　與MCS-51產(chǎn)品

14、指令系統(tǒng)完全兼容；4K字節(jié)可重擦寫(xiě)Flash閃速存儲(chǔ)器； 1000次擦寫(xiě)周期；全靜態(tài)操作：0Hz—24Hz；三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器； 128×8字節(jié)內(nèi)部RAM； 32個(gè)可編程I/O口線； 2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器； 6個(gè)中斷源；可編程串行UART通道；低功耗空閑和掉電模式[8]。</p><p>　　AT89C51提供4K字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器

15、，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。</p><p>　　圖3.2 AT89C51引腳圖</p><p>

16、<b>　　3.3主程序流程圖</b></p><p>　　圖3.3 主程序流程圖</p><p>　　3.3.1主程序代碼設(shè)計(jì)</p><p>　　#include<reg52.h> //包含頭文件，頭文件包含特殊功能寄存器的定義</p><p>　　#include<math.h><

17、/p><p>　　#include<INTRINS.H></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int;</p><p>　　/***************************************************

18、***************/</p><p>　　/* 定義端口 */</p><p>　　/******************************************************************/</p><p>　　sbi

19、t DQ0=P2^0; //ds18b20 端口1</p><p>　　sbit DQ1=P2^1; //ds18b20 端口2</p><p>　　sbit DQ2=P2^2; //ds18b20 端口3</p><p>

20、　　sbit DQ3=P2^3; //ds18b20 端口4</p><p>　　sbit DQ4=P2^4; //ds18b20 端口5</p><p>　　sbit DQ5=P2^5; //ds18b20 端口6</p><

21、p>　　sbit DQ6=P2^6; //ds18b20 端口7 </p><p>　　sbit DQ7=P2^7;//ds18b20 端口8</p><p>　　/******************************************************************/</p><p&g

22、t;　　/* 全局變量 */</p><p>　　/******************************************************************/</p><p>　　Uint ch=0,ms=0;</p><p>　　

23、uint temp;</p><p>　　uchar flag_get,count,num,minute,second;</p><p>　　uchar code tab[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x98};</p><p>　　uchar du[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0

24、xef,0xdf,0xbf,0x7f};</p><p>　　uchar menu=0;</p><p>　　//uchar code tab[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};</p><p>　　//7段數(shù)碼管段碼表共陽(yáng)</p><p>　　uchar str[8

25、];</p><p>　　/******************************************************************/</p><p>　　/* 主函數(shù) */</p><p>　　/***************

26、***************************************************/</p><p><b>　　main()</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　int i j;</b></p><p>　　unsi

27、gned char TempH,TempL;</p><p>　　P0=0xff; </p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P1=0xff;</b></p><p>　

28、　switch (ch)</p><p>　　case 0:temp=ReadTemperature0();break;</p><p>　　case 1:temp=ReadTemperature1();break;</p><p>　　case 2:temp=ReadTemperature2();break;</p><p>　　case

29、3:temp=ReadTemperature3();break;</p><p>　　case 4:temp=ReadTemperature4();break;</p><p>　　case 5:temp=ReadTemperature5();break;</p><p>　　case 6:temp=ReadTemperature6();break;</p&g

30、t;<p>　　case 7:temp=ReadTemperature7();break;</p><p>　　TempH=temp>>4;</p><p>　　TempL=temp&0x0F;</p><p>　　TempL=TempL*6/10; //小數(shù)近似處理</p><

31、p>　　str[0]=0xc6; //顯示C符號(hào)</p><p>　　str[7]=0xc6; //顯示C</p><p>　　str[6]=0x85; //顯示H</p><p>　　str[5]=tab[ch];

32、 //顯示通道</p><p>　　str[4]=bf; //顯示-</p><p>　　str[3]=tab[(TempH%100)/10]; //十位溫度</p><p>　　str[2]=tab[(TempH%100)%10]&0x7f; //個(gè)位溫度,帶小數(shù)點(diǎn)</p>

33、<p>　　str[1]=tab[TempL]; //顯示格式 CHx-XX.XC</p><p>　　for(i=0;i<8;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P1=0xff;</b></p><p>　　P0=str[i];</

34、p><p><b>　　P1=du[i];</b></p><p>　　delay(50);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p>

35、<p>　　void itc_timer() interrupt 1 //控制定時(shí)時(shí)間為1s</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TH0=(65535-10000)/256;</p><p>　　TL0=(65535-10000)%256;</p><p><

36、;b>　　ms++;</b></p><p>　　if(ms==5) </p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　ch++;</b></p><p><b>　　ms=0;</b></p><p>　　if(c

37、h==8) ch=0;</p><p>　　} //5S換通道</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多很多新的知識(shí)，同時(shí)，也加深了對(duì)舊知

38、識(shí)的了解和認(rèn)知。不管是從動(dòng)手能力還是理論學(xué)習(xí)上講，這次課程設(shè)計(jì)都讓我有了一定的提高。</p><p>　　首先是對(duì)單片機(jī)芯片AT89S52的學(xué)習(xí)，之前我們學(xué)的89C51系列的，前者對(duì)于后者來(lái)講，比較先進(jìn)和高級(jí)，而且更加貼近于我們的生活。鑒于自己對(duì)AT89S52的一點(diǎn)認(rèn)識(shí)也沒(méi)有，所以一切只能從頭開(kāi)始學(xué)起，從到圖書(shū)館找資料到網(wǎng)上查找，從一個(gè)人奮戰(zhàn)到找同學(xué)幫助，一點(diǎn)一滴地，從無(wú)到有，在不斷的努力之下，我終于也了解到一點(diǎn)

39、點(diǎn)AT89S52單片機(jī)芯片的工作原理和功能了</p><p>　　接著便是DS18B20溫度傳感器的學(xué)習(xí)，AT89S52單片機(jī)芯片還可以從89C53系列找相似之處，但DS18B20就完全沒(méi)有了，不過(guò)，還好，現(xiàn)代DS18B20的應(yīng)用技術(shù)也比較普遍和熟練，所以能找得到比較多的資料區(qū)了解和學(xué)習(xí)。一門(mén)比較成熟的技術(shù)要掌握起來(lái)是比較容易的，只要你有耐心和恒心去學(xué)習(xí)。</p><p>　　最困難的還不

40、是制作感光板，而是程序的編寫(xiě)。本來(lái)在上一學(xué)年中，自己對(duì)匯編就學(xué)得不怎樣好的了，現(xiàn)在到了真真正正地使用到它的時(shí)候，就更加感覺(jué)到力不從心了，不過(guò)，辦法總是比困難多的。雖然使用匯編語(yǔ)言對(duì)于我來(lái)講是困難了點(diǎn)，但是我可以選擇用C語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)程序。終于，在自己的堅(jiān)持不懈之下，一段段程序終于從我手中完成了，更讓我覺(jué)得高興的是，在調(diào)試的過(guò)程中，雖然也有很多問(wèn)題，但是都能比較順利地解決了。</p><p>　　最后，是此次課程設(shè)計(jì)的

41、不足之處。最最明顯的就是沒(méi)有仿真數(shù)據(jù)，對(duì)于課程設(shè)計(jì)來(lái)講，沒(méi)有仿真數(shù)據(jù)的前提下制作實(shí)物其實(shí)是一個(gè)挺冒險(xiǎn)的行為。其次，便是此次課程設(shè)計(jì)的功能較單一，而且是用單片機(jī)芯片做的，沒(méi)能做到創(chuàng)新。希望自己在以后的學(xué)習(xí)中，要注意培養(yǎng)自己創(chuàng)新這一方面的能力。參考文獻(xiàn)</p><p>　　[1] 單片微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù)，李群芳、黃建編著，電子工業(yè)出版社；</p><p>　　[2] 單片機(jī)原理及應(yīng)用，張毅剛

42、編著，高等教育出版社；</p><p>　　[3] 51系列單片機(jī)及C51程序設(shè)計(jì)，王建校，楊建國(guó)等編著，科學(xué)出版社；</p><p>　　[4] 單片機(jī)原理及接口技術(shù)，李朝青編著，北京航空航天大學(xué)出版社；</p><p>　　[5] 基于AT89C2051單片機(jī)的智能充電器設(shè)計(jì)，劉美俊，電子質(zhì)量；</p><p>　　[6] 單片機(jī)微型計(jì)算

43、機(jī)及其應(yīng)用，孫育才，東南大學(xué)出版社，；</p><p>　　[7] 單片機(jī)接口電路與應(yīng)用稱序?qū)嵗虻陆?，北京航天航空大學(xué)出版社；</p><p>　　[8] 單片機(jī)基礎(chǔ)，李廣弟，北京航空航天大學(xué)出版杜；</p><p><b>　　附錄1 系統(tǒng)電路圖</b></p><p><b>　　顯示系統(tǒng)電路圖<

44、/b></p><p><b>　　采集系統(tǒng)和單片機(jī)</b></p><p><b>　　附錄2 主要源代碼</b></p><p>　　void delay(uchar z)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar

45、 x,y;</p><p>　　for(x=10;x>0;x--)</p><p>　　for(y=z;y>0;y--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void init_timer()</p><p><b>　　{</b><

46、;/p><p>　　TMOD=0x01;</p><p>　　TH0=(65535-10000)/256;</p><p>　　TL0=(65535-10000)%256;</p><p><b>　　EA=1;</b></p><p><b>　　ET0=1;</b></

47、p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Init_DS18B20(void) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char x=0;<

48、;/p><p>　　DQ0= 1; //DQ0復(fù)位</p><p>　　delay(8); //稍做延時(shí)</p><p>　　DQ0 = 0; //單片機(jī)將DQ0拉低</p>

49、<p>　　DQ0 = 1; //拉高總線</p><p>　　delay(10);</p><p>　　x=DQ0; //稍做延時(shí)后 如果x=0則初始化成功 x=1則初始化失敗</p><p><b>　　delay(5);</b></p>

50、<p><b>　　}</b></p><p>　　/******************************************************************/</p><p>　　/* 讀一個(gè)字節(jié) */</p>

51、<p>　　/******************************************************************/</p><p>　　unsigned char ReadOneChar(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i=0;&

52、lt;/p><p>　　unsigned char dat = 0;</p><p>　　for (i=8;i>0;i--)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　DQ0 = 0; // 給脈沖信號(hào)</p><p&g

53、t;<b>　　dat>>=1;</b></p><p>　　DQ0 = 1; // 給脈沖信號(hào)</p><p><b>　　if(DQ0)</b></p><p>　　dat|=0x80;</p><p><b>

54、　　delay(5);</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　return(dat);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/******************************************************

55、************/</p><p>　　/* 寫(xiě)一個(gè)字節(jié) */</p><p>　　/******************************************************************/</p><p>　　void Wr

56、iteOneChar(unsigned char dat)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i=0;</p><p>　　for (i=8; i>0; i--)</p><p><b>　　{</b></p><p&g

57、t;<b>　　DQ0 = 0;</b></p><p>　　DQ0 = dat&0x01;</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　DQ 0= 1;</b></p><p><b>　　dat>>=1;

58、</b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/************************************************

59、******************/</p><p>　　/* 讀取溫度 */</p><p>　　/******************************************************************/</p><p>　　

60、unsigned int ReadTemperature0(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char a=0;</p><p>　　unsigned int b=0;</p><p>　　unsigned int t=0;</p><p>

61、　　Init_DS18B20();</p><p>　　WriteOneChar(0xCC); // 跳過(guò)讀序號(hào)列號(hào)的操作</p><p>　　WriteOneChar(0x44); // 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換</p><p>　　delay(200);</p><p>　　Ini

62、t_DS18B20();</p><p>　　WriteOneChar(0xCC); //跳過(guò)讀序號(hào)列號(hào)的操作 </p><p>　　WriteOneChar(0xBE); //讀取溫度寄存器等（共可讀9個(gè)寄存器） 前兩個(gè)就是溫度</p><p>　　a=ReadOneChar(); //低位

63、</p><p>　　b=ReadOneChar(); //高位</p><p><b>　　b<<=8;</b></p><p><b>　　t=a+b;</b></p><p>　　return(t);</p><p>