畢業(yè)論文——多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要2</b></p><p>　　Abstract3</p><p><b>　　第一章緒 論4</b></p><p>　　§1.1系統(tǒng)背景4</p><p&

2、gt;　　§1.2 系統(tǒng)概述4</p><p>　　第二章方案論證5</p><p>　　§2.1 傳感器部分5</p><p>　　§2.2主控制部分6</p><p>　　§2.3 系統(tǒng)方案6</p><p>　　第三章 硬件電路設(shè)計(jì)7</p>

3、<p>　　§3.1 電源以及看門狗電路7</p><p>　　§3.2鍵盤以及顯示電路9</p><p>　　§3.2溫度測試電路11</p><p>　　§3.3 串口通訊電路15</p><p>　　§3.4 整體電路16</p><p>　　

4、第四章軟件設(shè)計(jì)16</p><p>　　§4.1 概述16</p><p>　　§4.2 主程序方案16</p><p>　　§4.3 各模塊子程序設(shè)計(jì)18</p><p>　　第五章系統(tǒng)調(diào)試20</p><p>　　§5.1 分步調(diào)試20</p>

5、<p>　　§5.2 統(tǒng)一調(diào)試20</p><p><b>　　結(jié)束語21</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)22</b></p><p>　　附錄一:軟件流程圖24</p><p>　　附錄二：電路原理圖25</p><p><

6、b>　　致 謝27</b></p><p><b>　　多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　DS18B20是一種可組網(wǎng)的高精度數(shù)字式溫度傳感器，由于其具有單總線的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，可以使用戶輕松地組建起傳感器網(wǎng)絡(luò)，并可使多點(diǎn)溫度測量電路變得簡單、可靠。本文結(jié)

7、合實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)，介紹了DS18B20數(shù)字溫度傳感器在單片機(jī)下的硬件連接及軟件編程，并給出了軟件流程圖。</p><p>　　該系統(tǒng)由上位機(jī)和下位機(jī)兩大部分組成。下位機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度的檢測并提供標(biāo)準(zhǔn)RS232通信接口，芯片使用了ATMEL公司的AT89C51單片機(jī)和DALLAS公司的DS18B20數(shù)字溫度傳感器。上位機(jī)部分使用了通用PC。該系統(tǒng)可應(yīng)用于倉庫測溫、樓宇空調(diào)控制和生產(chǎn)過程監(jiān)控等領(lǐng)域。</p>&

8、lt;p>　　關(guān)鍵字：溫度測量；單總線；數(shù)字溫度傳感器；單片機(jī)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　As a kind of high-accuracy digital net temperature sensor，DS18 B20 can be used building a sensor net easily. It c

9、an also make the net simple and reliable with it's special 1-wire interface .This paper introduces the application of DS18B20 with single chip processor.</p><p>　　Thesystem is constituted by two parts t

10、he temperature measured part and displayed part. The temperature measured part has a RS232 interface. It used AT89C51 of ATMEL company and DS18B20 of DALLAS company .The displayed part uses PC .This system is applied in

11、such domains as warehouse detecting temperature；air-conditioner controlling system in building and supervisory productive process etc.</p><p>　　Key words：temperature measure；single bus；digital thermometer；si

12、ngle chip processor；</p><p><b>　　緒 論</b></p><p><b>　　§1.1系統(tǒng)背景</b></p><p>　　在工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，對溫度的測量及控制占據(jù)著極其重要地位。首先讓我們了解一下多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)在各個方面的應(yīng)用領(lǐng)域：消防電氣的非破壞性溫度檢測，電力

13、、電訊設(shè)備之過熱故障預(yù)知檢測，空調(diào)系統(tǒng)的溫度檢測，各類運(yùn)輸工具之組件的過熱檢測，保全與監(jiān)視系統(tǒng)之應(yīng)用，醫(yī)療與健診的溫度測試，化工、機(jī)械…等設(shè)備溫度過熱檢測。溫度檢測系統(tǒng)應(yīng)用十分廣闊。</p><p><b>　　§1.2 系統(tǒng)概述</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)運(yùn)用主從分布式思想，由一臺上位機(jī)（PC微型計(jì)算機(jī)），下位機(jī)（單片機(jī)）多點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)采集，組成兩級

14、分布式多點(diǎn)溫度測量的巡回檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用 RS-232串行通訊標(biāo)準(zhǔn)，通過上位機(jī)（PC）控制下位機(jī)（單片機(jī)）進(jìn)行現(xiàn)場溫度采集。溫度值既可以送回主控PC進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，由顯示器顯示。也可以由下位機(jī)單獨(dú)工作，實(shí)時顯示當(dāng)前各點(diǎn)的溫度值，對各點(diǎn)進(jìn)行控制。</p><p>　　下位機(jī)采用的是單片機(jī)基于數(shù)字溫度傳感器DS18B20的系統(tǒng)。DS18B20利用單總線的特點(diǎn)可以方便的實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度的測量，輕松的組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)的

15、抗干擾性好、設(shè)計(jì)靈活、方便，而且適合于在惡劣的環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場溫度測量。本系統(tǒng)可以應(yīng)用在大型工業(yè)及民用常溫多點(diǎn)監(jiān)測場合。如糧食倉儲系統(tǒng)、樓宇自動化系統(tǒng)、溫控制程生產(chǎn)線之溫度影像檢測、醫(yī)療與健診的溫度測試、空調(diào)系統(tǒng)的溫度檢測、石化、機(jī)械…等。</p><p><b>　　方案論證</b></p><p>　　溫度檢測系統(tǒng)有則共同的特點(diǎn)：測量點(diǎn)多、環(huán)境復(fù)雜、布線分散、現(xiàn)場離

16、監(jiān)控室遠(yuǎn)等。若采用一般溫度傳感器采集溫度信號，則需要設(shè)計(jì)信號調(diào)理電路、A/D 轉(zhuǎn)換及相應(yīng)的接口電路，才能把傳感器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送到計(jì)算機(jī)去處理。這樣，由于各種因素會造成檢測系統(tǒng)較大的偏差；又因?yàn)闄z測環(huán)境復(fù)雜、測量點(diǎn)多、信號傳輸距離遠(yuǎn)及各種干擾的影響，會使檢測系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性下降 。所以多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于兩部分：溫度傳感器的選擇和主控單元的設(shè)計(jì)。溫度傳感器應(yīng)用范圍廣泛、使用數(shù)量龐大，也高居各類傳感器之首。&

17、lt;/p><p>　　§2.1 傳感器部分</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　采用熱敏電阻，可滿足40攝氏度至90攝氏度測量范圍，但熱敏電阻精度、重復(fù)性、可靠性較差，對于檢測1攝氏度的信號是不適用的。而且在溫度測量系統(tǒng)中,采用單片溫度傳感器,比如AD590,LM35等.但這些芯片輸出的都是模擬信號,必須經(jīng)

18、過A/D轉(zhuǎn)換后才能送給計(jì)算機(jī),這樣就使得測溫裝置的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜.另外,這種測溫裝置的一根線上只能掛一個傳感器,不能進(jìn)行多點(diǎn)測量.即使能實(shí)現(xiàn)，也要用到復(fù)雜的算法，一定程度上也增加了軟件實(shí)現(xiàn)的難度。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　在多點(diǎn)測溫系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的測溫方法是將模擬信號遠(yuǎn)距離采樣進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，而為了獲得較高的測溫精度，就必須采用措施解

19、決由長線傳輸，多點(diǎn)測量切換及放大電路零點(diǎn)漂移等造成的誤差補(bǔ)償問題。采用數(shù)字溫度芯片DS18B20測量溫度，輸出信號全數(shù)字化。便于單片機(jī)處理及控制，省去傳統(tǒng)的測溫方法的很多外圍電路。且該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測溫元件，此元件線形較好。在0—100攝氏度時，最大線形偏差小于1攝氏度。DS18B20的最大特點(diǎn)之一采用了單總線的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計(jì)DS1820和微控制器AT89C51構(gòu)成的溫度測量裝置,它直接輸出溫度的數(shù)字信號,

20、可直接與計(jì)算機(jī)連接。這樣,測溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就比較簡單,體積也不大,且由于AT89C51可以帶多個DSB1820,因此可以非常容易實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測量.輕松的組建傳感器網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　采用溫度芯片DS18B20測量溫度，可以體現(xiàn)系統(tǒng)芯片化這個趨勢。部分功能電路的集成，使總體電路更簡潔，搭建電路和焊接電路時更快。而且，集成塊的使用，有效地避免外界的干擾，提高測量電路的精確度。所以集成芯片的使用將成為電路發(fā)展的一種趨

21、勢。本方案應(yīng)用這一溫度芯片，也是順應(yīng)這一趨勢。</p><p><b>　　§2.2主控制部分</b></p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　此方案采用PC機(jī)實(shí)現(xiàn)。它可在線編程，可在線仿真的功能，這讓調(diào)試變得方便。且人機(jī)交互友好。但是PC機(jī)輸出信號不能直接與DS18B20通信。需要通過

22、RS232電平轉(zhuǎn)換兼容，硬件的合成在線調(diào)試，較為繁瑣，很不簡便。而且在一些環(huán)境比較惡劣的場合，PC機(jī)的體積大，攜帶安裝不方便，性能不穩(wěn)定，給工程帶來很多麻煩！</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　此方案采用AT89C51八位單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)軟件編程的自由度大，可通過編程實(shí)現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制。而且體積小，硬件實(shí)現(xiàn)簡單，安裝方便

23、。既可以單獨(dú)對多DS18B20控制工作，還可以與PC機(jī)通信.運(yùn)用主從分布式思想，由一臺上位機(jī)（PC微型計(jì)算機(jī)），下位機(jī)（單片機(jī)）多點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)采集，組成兩級分布式多點(diǎn)溫度測量的巡回檢測系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。另外AT89C51在工業(yè)控制上也有著廣泛的應(yīng)用，編程技術(shù)及外圍功能電路的配合使用都很成熟。</p><p>　　§2.3 系統(tǒng)方案</p><p>　　綜上所述,溫度傳感器以及主

24、控部分都采用第二方案。</p><p>　　系統(tǒng)采用針對傳統(tǒng)溫度測溫系統(tǒng)測溫點(diǎn)少，系統(tǒng)兼容性及擴(kuò)展性較差的特點(diǎn)，運(yùn)用分布式通訊的思想。設(shè)計(jì)一種可以用于大規(guī)模多點(diǎn)溫度測量的巡回檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用的是RS-232串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)，通過下位機(jī)（單片機(jī)）進(jìn)行現(xiàn)場的溫度采集，溫度數(shù)據(jù)既可以由下位機(jī)模塊實(shí)時顯示，也可以送回上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，具有巡檢速度快，擴(kuò)展性好，成本低的特點(diǎn)。</p><p>　

25、　實(shí)際采用電路方案如下圖：</p><p>　　第三章 硬件電路設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)底層電路的功能主要包括：多點(diǎn)溫度測試及其相關(guān)處理，實(shí)時顯示溫度信息，與上位機(jī)通訊傳輸溫度數(shù)據(jù)。硬件設(shè)計(jì)主要包括以下幾個模塊：電源以及看門狗電路， 鍵盤以及顯示電路，溫度測試電路，串口通訊電路。下面對電路分模塊進(jìn)行說明</p><p>　　§3.1 電源以及看門狗電

26、路</p><p><b>　　a．電源電路</b></p><p>　　因?yàn)閱纹瑱C(jī)工作電源為+5V，且底層電路功耗很小。采用7805三端穩(wěn)壓片即可滿足要求。</p><p><b>　　具體電路圖如下：</b></p><p><b>　　b．看門狗電路</b></p&

27、gt;<p>　　考慮到底層電路板的工作環(huán)境相對惡劣，單片機(jī)會受到周圍環(huán)境的干擾，而出現(xiàn)程序跑飛，死機(jī)…等一些不可預(yù)知的不正常工作現(xiàn)象。工作人員也不可能到現(xiàn)場對單片機(jī)重起，本設(shè)計(jì)為單片機(jī)電路添加一個外部看門狗電路。定時查詢單片機(jī)的工作狀態(tài),一但發(fā)現(xiàn)異常即對單片機(jī)延時重起。保證系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行。</p><p>　　NE56604能為多種微處理器和邏輯系統(tǒng)提供復(fù)位信號，其門限電平為4.2V 。在電源

28、突然掉電或電源電壓下降到低于門限電平時。NE56604將產(chǎn)生精確的復(fù)位信號。NE56604內(nèi)置一個看門狗定時器，用于監(jiān)控微處理器，以確保微處理器的正常運(yùn)行?？撮T狗能產(chǎn)生一個系統(tǒng)復(fù)位信號用來終止任何由于微處理器故障而引發(fā)的不正常的系統(tǒng)操作。NE56604的看門狗的監(jiān)控周期為100mS（典型值）。</p><p><b>　　特性</b></p><p>　　.正負(fù)雙邏輯

29、輸出的有效復(fù)位信號。</p><p>　　.精準(zhǔn)的門限電平監(jiān)測。</p><p>　　.上電復(fù)位內(nèi)部延時。</p><p>　　.可利用外部電阻調(diào)節(jié)的內(nèi)部看門狗定時器。</p><p>　　.看門狗定時器的監(jiān)控周期為100mS 典型值。</p><p>　　.VCC=0.8VDC時產(chǎn)生有效的復(fù)位信號典型值。</p

30、><p>　　.僅需很少的外圍元件。</p><p><b>　　具體電路圖如下:</b></p><p>　　§3.2鍵盤以及顯示電路</p><p><b>　　鍵盤電路</b></p><p>　　單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中除了復(fù)位按鍵有專門的復(fù)位電路,以及專一的復(fù)位功能外

31、,其它的按鍵或鍵盤都是以開關(guān)狀態(tài)來設(shè)置控制功能或輸入數(shù)據(jù)。鍵盤有編碼和非編碼兩種。非編碼鍵盤硬件電路極為簡單。故本系統(tǒng)采用撥碼開關(guān)來控制。具體電路如下：</p><p>　　A. 開關(guān)狀態(tài)的可靠輸入</p><p>　　鍵開關(guān)狀態(tài)的可靠輸入有兩種解決方法。一種是軟件去抖動：它是在檢測到有鍵按下時，執(zhí)行一個10ms的延時程序后，再確認(rèn)該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如保持閉合狀態(tài)電平則確認(rèn)為

32、真正鍵按下狀態(tài)，從而消除了抖動影響。另一種為硬件去抖動：即為按鍵添加一個鎖存器。兩種方法都簡單易行，本設(shè)計(jì)采用的是硬件去抖。</p><p>　　B. 對按鍵進(jìn)行編碼給定鍵值或給出鍵號</p><p>　　對于按鍵無論有無編碼，以及采用什么編碼，最后都要轉(zhuǎn)換成為與累加器中數(shù)值相對應(yīng)的鍵值，以實(shí)現(xiàn)按鍵功能程序的散轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移。為使編碼間隔小，散轉(zhuǎn)入口地址安排方便，常采用依次序排列的鍵號。</

33、p><p>　　C. 選擇鍵盤監(jiān)測方法</p><p>　　對是否有鍵按下的信息輸入方式有中斷方式與查詢方式兩種。本設(shè)計(jì)采用的查詢法，即在在CPU空閑時調(diào)用鍵盤掃描子程序。</p><p><b>　　溫度顯示電路</b></p><p>　　設(shè)計(jì)采用的是共陰極七段數(shù)碼管。顯示方式有動態(tài)掃描和靜態(tài)顯示，兩種方法在本設(shè)計(jì)中皆可

34、。由于靜態(tài)掃描要用到多片串入并出芯片，考慮到電路板成本計(jì)算。本人采用是節(jié)約硬件資源的動態(tài)掃描方式。即用兩塊芯片就可以完成顯示功能。顯示數(shù)據(jù)由4511譯碼器輸出，ULN2003為位驅(qū)動掃描信號。</p><p><b>　　具體電路圖如下：</b></p><p>　　§3.2溫度測試電路</p><p>　　這里我們用到溫度芯片DS1

35、8B20。DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有3引腳TO－92小體積封裝形式。測溫分辨率可達(dá)0.0625℃，被測溫度用符號擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出。其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生。CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。</p><p>　　DS18B20支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為 -55

36、°C~+125°C，在-10~+85°C范圍內(nèi),精度為±0.5°C?，F(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。</p><p>　　DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)（1） DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示。</p><p>　　DS18B2

37、0內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　DS18B20有4個主要的數(shù)據(jù)部件：① 64位激光ROM。64位激光ROM從高位到低位依次為8位CRC、48位序列號和8位家族代碼(28H)組成。</p><p><b>　?、?溫度靈敏元件。</b></p><p>　?、?非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL?？赏ㄟ^軟件寫入用戶報(bào)警上下限值。</p&g

38、t;<p>　?、?配置寄存器。配置寄存器為高速暫存存儲器中的第五個字節(jié)。DS18B20在0工作時按此寄存器中的分辨率將溫度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)精度的數(shù)值，其各位定義如圖所示。</p><p>　　其中，TM：測試模式標(biāo)志位，出廠時被寫入0，不能改變；R0、R1：溫度計(jì)分辨率設(shè)置位，其對應(yīng)四種分辨率如下表所列，出廠時R0、R1置為缺省值：R0=1，R1=1（即12位分辨率），用戶可根據(jù)需要改寫配置寄存器以獲得

39、合適的分辨率。</p><p>　　配置寄存器與分辨率關(guān)系表 ：</p><p>　　（2） 高速暫存存儲器</p><p>　　高速暫存存儲器由9個字節(jié)組成，其分配如下圖所示。當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令發(fā)布后，經(jīng)轉(zhuǎn)換所得的溫度值以二字節(jié)補(bǔ)碼形式存放在高速暫存存儲器的第0和第1個字節(jié)。單片機(jī)可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式如圖所示。對應(yīng)的溫度計(jì)算：當(dāng)

40、符號位S=0時，直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)S=1時，先將補(bǔ)碼變?yōu)樵a，再計(jì)算十進(jìn)制值。</p><p>　　溫度值格式圖DS18B20 溫度數(shù)據(jù)表：</p><p>　　典型對應(yīng)的溫度值表:</p><p>　　DS18B20最大的特點(diǎn)是單總線數(shù)據(jù)傳輸方式，DS18B20的數(shù)據(jù)I/O均由同一條線來完成。</p><p>　　硬件連接電路如

41、下圖：</p><p>　　本系統(tǒng)為多點(diǎn)溫度測試。DS18B20采用外部供電方式，理論上可以在一根數(shù)據(jù)總線上掛256個DS18B20，但時間應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，如果掛接25個以上的DS18B20仍舊有可能產(chǎn)生功耗問題。另外單總線長度也不宜超過80M，否則也會影響到數(shù)據(jù)的傳輸。在這種情況下我們可以采用分組的方式，用單片機(jī)的多個I/O來驅(qū)動多路DS18B20。在實(shí)際應(yīng)用中還可以使用一個MOSFET將I/O口線直接和電源相連，

42、起到上拉的作用。</p><p>　　對DS18B20的設(shè)計(jì)，需要注意以下問題</p><p>　?。?）對硬件結(jié)構(gòu)簡單的單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20 進(jìn)行操作，需要用較為復(fù)雜的程序完成。編制程序時必須嚴(yán)格按芯片數(shù)據(jù)手冊提供的有關(guān)操作順序進(jìn)行，讀、寫時間片程序要嚴(yán)格按要求編寫。尤其在使用DS18B20 的高測溫分辨力時，對時序及電氣特性參數(shù)要求更高。</p><p&

43、gt;　?。?）有多個測溫點(diǎn)時，應(yīng)考慮系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)傳感器出錯自動指示，進(jìn)行自動DS18B20 序列號和自動排序，以減少調(diào)試和維護(hù)工作量。</p><p>　?。?）測溫電纜線建議采用屏蔽4 芯雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一組接VCC和地線，屏蔽層在源端單點(diǎn)接地。DS18B20 在三線制應(yīng)用時，應(yīng)將其三線焊接牢固；在兩線應(yīng)用時，應(yīng)將VCC與GND接在一起，焊接牢固。若VCC脫開未接，傳感器只送85.0 ℃的溫

44、度值。</p><p>　?。?）實(shí)際應(yīng)用時，要注意單線的驅(qū)動能力，不能掛接過多的DS18B20，同時還應(yīng)注意最遠(yuǎn)接線距離。另外還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇其接線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。</p><p>　　§3.3 串口通訊電路</p><p>　　AT89C51有一個全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和電腦之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。進(jìn)行串行通訊時要滿足一定的條件，比如電腦的串

45、口是RS232電平的，而單片機(jī)的串口是TTL電平的，兩者之間必須有一個電平轉(zhuǎn)換電路，我們采用了專用芯片MAX232進(jìn)行轉(zhuǎn)換，雖然也可以用幾個三極管進(jìn)行模擬轉(zhuǎn)換，但是還是用專用芯片更簡單可靠。</p><p><b>　　具體電路如下：</b></p><p>　　我們采用了三線制連接串口，也就是說和電腦的9針串口只連接其中的3根線：第5腳的GND、第2腳的RXD、第3

46、腳的TXD。這是最簡單的連接方法，但是對本設(shè)計(jì)來說已經(jīng)足夠使用了，電路如上圖所示。通信線采用交叉接法，即兩者信號線對應(yīng)成為R—T，T—R。 </p><p><b>　　具體連接電路如下:</b></p><p><b>　　§3.4 整體電路</b></p><p>　　見附件二（電路原理圖）</p>

47、;<p><b>　　軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　§4.1 概述</b></p><p>　　整個系統(tǒng)的功能是由硬件電路配合軟件來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)硬件基本定型后，軟件的功能也就基本定下來了。從軟件的功能不同可分為兩大類：一是監(jiān)控軟件（主程序），它是整個控制系統(tǒng)的核心，專門用來協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系。二是執(zhí)

48、行軟件（子程序），它是用來完成各種實(shí)質(zhì)性的功能如測量、計(jì)算、顯示、通訊等。每一個執(zhí)行軟件也就是一個小的功能執(zhí)行模塊。這里將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個執(zhí)行模塊進(jìn)行功能定義和接口定義。各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以規(guī)劃監(jiān)控程序了。</p><p>　　首先要根據(jù)系統(tǒng)的總體功能和鍵盤設(shè)置選擇一種最合適的監(jiān)控程序結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)實(shí)時性的要求，合理地安排監(jiān)控軟件和各執(zhí)行模塊之間地調(diào)度關(guān)系。</p><p&

49、gt;　　§4.2 主程序方案</p><p>　　主程序調(diào)用了4個子程序，分別是數(shù)碼管顯示程序、鍵盤掃描以及按鍵處理程序、溫度測試程序、中斷控制程序、單片機(jī)與PC機(jī)串口通訊程序。</p><p>　　鍵盤掃描電路及按鍵處理程序：實(shí)現(xiàn)鍵盤的輸入按鍵的識別及相關(guān)處理。</p><p>　　溫度測試程序：對溫度芯片送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)行判斷和顯示。<

50、/p><p>　　數(shù)碼管顯示程序：向數(shù)碼的顯示送數(shù)，控制系統(tǒng)的顯示部分。</p><p>　　中斷控制程序：實(shí)現(xiàn)循環(huán)顯示功能。</p><p>　　串口通訊程序：實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)通訊，將溫度數(shù)據(jù)傳送給PC機(jī)。</p><p>　　將各個功能程序以子程序的形式寫好，當(dāng)寫主程序的時候，只需要調(diào)用子程序，然后在寄存器的分配上作一下調(diào)整，消除寄存器沖突

51、和I/O沖突即可。程序應(yīng)該盡可能多的使用調(diào)用指令代替跳轉(zhuǎn)指令。因?yàn)樘D(zhuǎn)指令使得程序難以看懂各程序段之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。而調(diào)用指令則不同，調(diào)用指令使得程序結(jié)構(gòu)清晰，無論是修改還是維護(hù)都比較方便。將功能程序段寫成子程序的形式，除了方便調(diào)用之外，還有一個好處那就是以后寫程序的時候如果要用到，就可以直接調(diào)用這個單元功能模塊。</p><p>　　主程序流程圖如右圖:</p><p>　　§4

52、.3 各模塊子程序設(shè)計(jì)</p><p>　　下面對主要幾個子程序的流程圖做介紹：</p><p>　?。?）溫度測試子程序設(shè)計(jì)</p><p>　　見附錄一：溫度測試子程序流程圖</p><p>　?。?）中斷控制程序設(shè)計(jì)</p><p><b>　　如右圖:</b></p><

53、;p>　?。?）串口通信程序設(shè)計(jì)</p><p>　　本次通訊中，測控系統(tǒng)分位上位機(jī)和下位機(jī)之間的通信，系統(tǒng)中單片機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、處理和控制，上位機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場可視化檢測，通信協(xié)議采用半雙工異步串行通信方式，通過RS232的RTS信號進(jìn)行收發(fā)轉(zhuǎn)換，傳輸數(shù)據(jù)采用二進(jìn)制數(shù)據(jù)，上位機(jī)與下位機(jī)之間采用主從式通訊。本人采用的VB環(huán)境下PC機(jī)與單片機(jī)之間實(shí)現(xiàn)串行通訊的軟硬件方案。VB是Microsoft公司推出的Windo

54、ws應(yīng)用程序開發(fā)工具，因其具有界面友好，編程簡便等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛的使用，而且Visual Basic 6.0 版本帶有專門實(shí)現(xiàn)串行通訊的MSCOMM控件。</p><p>　　MSComm控件串口具有完善的串口數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收功能。通過此控件，PC機(jī)可以利用串行口與其它設(shè)備實(shí)現(xiàn)輕松連接，簡單高效地實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的通訊。此控件的事件響應(yīng)有兩種處理方式。事件驅(qū)動方式：由MSComm控件的OnComm事件捕獲并處理通訊錯

55、誤及事件；查詢方式：通過檢查CommEvent屬性的值來判斷事件和錯誤。 </p><p>　　1) MSComm控件的主要屬性和方法 </p><p>　　a. CommPort：設(shè)置或返回串行端口號，其取值范圍為1—99，缺省為1 </p><p>　　b. Setting：設(shè)置或返回串行端口的波特率、奇偶校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)位數(shù)、停止位。  

56、60;</p><p>　　c. PortOpen：打開或關(guān)閉串行端口。 </p><p>　　d. RThreshold：該屬性為一閥值，它確定當(dāng)接收緩沖區(qū)內(nèi)字節(jié)個數(shù)達(dá)到或超過該值后就產(chǎn)生MSComml-OnComm事件。 </p><p>　　e. Input：從接收緩沖區(qū)移走一串字符。 </p><p>　　f. Output：向發(fā)送緩

57、沖區(qū)傳送一字符串。 </p><p><b>　　軟件流程圖如下：</b></p><p><b>　　單片機(jī)程序流程圖</b></p><p><b>　　PC通訊程序流程圖</b></p><p>　　參數(shù)設(shè)定：通信端口選擇COM1，波特率設(shè)定為1200B/S</p&

58、gt;<p>　　MSCOmm.CommPort=1</p><p>　　MSComm.Setting=“1200， n, 8, 1”。 </p><p>　　START:MOVSP,#60H</p><p>　　MOVTMOD,#20H</p><p>　　MOVTH1,#0E6H</p><

59、p>　　MOVTL1,#0E6H ;1200B/S，晶振為12MHZ</p><p>　　MOV PCON,#00H</p><p>　　MOVSCON,#50H</p><p><b>　　SETBTR1</b></p><p><b>　　系統(tǒng)調(diào)試</b></p>

60、;<p><b>　　§5.1 分步調(diào)試</b></p><p><b>　　1、測試環(huán)境及工具</b></p><p>　　測試溫度：0~100攝氏度。（模擬多點(diǎn)不同溫度值環(huán)境）</p><p>　　測試儀器及軟件：數(shù)字萬用表，溫度計(jì)0~100攝氏度，串口調(diào)試助手。</p><

61、p><b>　　測試方法：目測。</b></p><p><b>　　2、測試方法</b></p><p>　　使系統(tǒng)運(yùn)行，觀察系統(tǒng)硬件檢測是否正常（包括單片機(jī)最小系統(tǒng)，鍵盤電路，顯示電路，溫度測試電路等）。系統(tǒng)自帶測試表格數(shù)據(jù)，觀察顯示數(shù)據(jù)是否相符合即可。</p><p>　　采用溫度傳感器和溫度計(jì)同時測量多點(diǎn)水溫

62、變化情況（取溫度值不同的多點(diǎn)），目測顯示電路是否正常。并記錄各點(diǎn)溫度值，與實(shí)際溫度值比較，得出系統(tǒng)的溫度指標(biāo)。</p><p>　　使用串口調(diào)試助手與單片機(jī)通訊，觀察單片機(jī)與串口之間傳輸數(shù)據(jù)正確否。</p><p><b>　　3、測試結(jié)果分析</b></p><p>　　自檢正常，各點(diǎn)溫度顯示正常，串口傳輸數(shù)據(jù)正確。</p>&

63、lt;p>　　因?yàn)樾酒撬芰戏庋b，所以對溫度的感應(yīng)靈敏度不是相當(dāng)高，需要一個很短的時間才能達(dá)到穩(wěn)定。</p><p><b>　　§5.2 統(tǒng)一調(diào)試</b></p><p>　　將硬件及軟件結(jié)合起來進(jìn)行系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)試。實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)通訊，兩者可以實(shí)時更新顯示各點(diǎn)溫度值。</p><p><b>　　結(jié)束語</

64、b></p><p>　　AT89C51的時鐘為12M，I/O口可達(dá)32個，高的時鐘頻率和豐富的I/O，都為實(shí)現(xiàn)電路功能提供了非常有利的條件。同時也AT89C51內(nèi)含4KB FLASH ROM，開發(fā)環(huán)境友好，易用，方便，大大加快本系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)。撥碼開關(guān)的使用，使操作更為簡潔，易懂。實(shí)時顯示電路的設(shè)計(jì)，使溫度信息更迅速，直觀地發(fā)布。本制作的設(shè)計(jì)中使用了傳感器的只是插座電路，因此，該系統(tǒng)的可擴(kuò)展性很強(qiáng)。整個系統(tǒng)

65、硬件簡單、可靠，系統(tǒng)成本低。</p><p>　　致此本人設(shè)計(jì)基本完成了預(yù)期的目標(biāo)，系統(tǒng)在硬件自動測試，鍵盤操作，實(shí)時顯示方面做的比較好。但是由于時間倉促、條件有限，設(shè)計(jì)成果并不是很完美，還存在下面問題：串口通訊不穩(wěn)定，未對溫度數(shù)值統(tǒng)計(jì)處理以及存儲。我準(zhǔn)備在今后的工作過程中進(jìn)一步完善此設(shè)計(jì)。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><

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75、><p>　　附錄一：溫度測試子程序流程圖</p><p><b>　　附錄二：電路原理圖</b></p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)能夠順利的完成得到了院系領(lǐng)導(dǎo)老師的大力支持和幫助，尤其是我的指導(dǎo)老師馮杰副教授，在百忙之中抽出寶貴的休息時間，仔細(xì)耐心為我為我指導(dǎo)。

76、設(shè)計(jì)過程中，馮老師一并幫我分析遇到的種種困難。一直支持，鼓勵我要有解決問題的信心，使設(shè)計(jì)得以順利的完成。在開發(fā)的同時，和同學(xué)們之間的相互探討也使我獲益匪淺。在此，對他們表示由衷的感謝！</p><p>　　電子信息技術(shù)日新月異地飛速發(fā)展，人們總是處在不斷學(xué)習(xí)階段，再加上我水平有限，所以本設(shè)計(jì)肯定存在許多不盡如人意的地方，歡迎廣大老師和同學(xué)批評指正。</p><p>　　最后，要感謝物電系所