《(2020年){生产现场管理}单片机的车间温控数据采集系统的设计毕业综合技能》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(2020年){生产现场管理}单片机的车间温控数据采集系统的设计毕业综合技能（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、生产现场管理单片机的车间温控数据采集系统的设计毕业综合技能毕业设计任务书（格式同正文部分）前言本论文目的在提供一套低成本、多通道的通用测控模块系统。目前，采用系统集成技术和计算机控制技术构成各类控制系统已形成一种趋势，通用测控模块是系统集成的基础部件。本课题根据目前各领域对测控系统的基本需求，研制了一套通用测控模块系统，它的优点是成本低，通道数多，即可联网作为主机的接口模块又可独立使用，且由于其良好的保护和抗干扰措施可适用于工业恶劣环境。本系统主要包括通用开关量输入输出模块、通用脉冲量输入输出模块、DS18S20温控模块、热电偶温控模块及通用模拟量输入模块等的设计。每一模块的主要特色如下：1
2、设计有较多的通道数，或可以方便地对通道进行扩展。尽可能使用户选用某一种类的一块板即可满足对单台设备相应量的控制，从而降低了系统构成的成本。2 每一模块均自带键盘和显示，构成简单的人机界面，方便用户使用单个模块的控制。3设有完善的保护、隔离、以及电源的两次稳压和防反接措施，可满足工作于恶劣的工业环境的要求。4输入及输出通道均有一定的信号调理能力和自驱能力，在多数控制场合下，可直接实现服务端子。上述各模块的外围硬件电路的同时，还做了大量的软件工作，包括编写了各模块的可供用户选用下位机应用程序、主机与单片机的通信软件、数据处理软件各种控制算法软件等。- 5 -目录第一章硬件概述-1-1系统的组成及原
3、理-1-1.1系统硬件-1-1.2报警电路-1-1.3按键电路-2-1.4温度检测电路-2-141技术性能描述-2-1.4.2优点描述-3-1.5A/D转换系统-4-1.5.1A/D转换器的选取-4-1.5.2ADC0809简介-4-1.6控制核心部分-7-1.7电炉控制电路-11-1.8温度显示电路-11-第二章其他芯片介绍-12-2.180C51的介绍-12-2.1.1简介-12-2.1.2单片机引脚图及引脚功能介绍-13-2.1.380C51内部结构-15-2.2LED数码显示管的介绍-16-2.2.1LED数码显示管引脚图及引脚功能-16-2.374164的引脚图及引脚功能-21-2.
4、480C31的介绍-22-2.4.180C31简介-22-2.4.2芯片引脚图及其引脚功能-22-2.5AT89C51的介绍-24-2.5.1芯片简介-24-2.5.2芯片引脚图及其特性-25-2.6芯片的比较-29-第三章汇编语言程序设计-30-3.1原理图-31-3.2流程图-33-3.3编程-35-参考文献-40-毕业设计总结-41-致谢-43-第一章 硬件概述1系统的组成及原理系统由六部分组成： 控制核心部分 温度数据采集部分 电炉控制部分 温度显示部分 按键部分 报警提示部分1.1系统硬件80C51、8255A芯片、A/D0809、LED数码管显示、DS18S20温度传感器、7437
5、31.2报警电路报警电路采用蜂鸣器作为发声装置，当温度高于设定的上限值或低于下限值，给蜂鸣器送周期为1s，占空比为50%的方波，报警的时间可以持续1分钟或等待按键解除报警，这个由P1.4控制实现。1.3按键电路采用22的小键盘组成与单片机80C51的接口电路。8255A的端口C为行扫描口，工作于输出方式；端口B工作于输入方式，用来读取列值。1.4温度检测电路温度检测电路采用智能传感器DS18S20/。141技术性能描述独特的单线接口方式，DS18S20在与微处理器连接时仅需要一条接口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。测温范围-55+125，固有测温分辨率0.5。支持多点组网功能，多
6、个DS18S20可以并联在唯一的三线上，实现多点测温。工作电源：35V/DC在使用中不需要任何外围元件，测量结果以912位数字量方式串行传送图1.1DS18S20的引脚排列1.4.2优点描述DS18S20采用带隙温度测试结构，是DS1820的升级产品。DS18S20内部有3个主要部件：64位激光刻制的唯一ROM序列号、温度传感器以及非易失性温度报警触发器TH和TL。DS18S20通过1-Wire总线结构，仅需一个引脚即可实现数据的发送或接收。另外，用于DS10S20的供电电源可以从数据线本身获得，无需外部电源。每个DS18S20在出场时都有唯一的一个ROM序列号，可以将多个DS18S20同时连
7、在一根单总线上，从而实现多点分布温度测试。DS18S20可以采用两种供电方式，即外部供电方式和寄生电源供电方式。如果采用外部电源供电方式，如图1.2所示。此时DS18S20可以外接3.3V或者5V的电源，而GND引脚必须接地。如果采用寄生电源供电方式，如图1.3所示。此时，DS18S20的VDD引脚必须接地。另外为了得到足够的工作电流，应给1-Wire线提供一个强上拉，一般可以使用一个场效应管将I/O线直接拉到电源上。DS18S20从1-Wire单总线上汲取能量，在信号线DQ处于高电平期间把能量储存在内部电容里，在信号线DQ处于低电平期间电容上的电量工作，知道高电平到来再给DS18S20内部的
8、寄生电源充电。图1.2DS18S20的外部供电图1.3DS18S20的寄生电源供电方式1.5A/D转换系统1.5.1A/D转换器的选取A/D转换器的种类很多，安转换原理可分为：逐次逼近式、双积分式和V/F变换式，安信号传输形式可分为并行A/D和串行A/D。逐次逼近式。转换精度高，速度较快，价格适中，是目前种类最多、应用最广的A/D转换器，典型的8位逐次逼近式A/D芯片有ADC0809。双积分式。优点：转换精度高缺点：转换时间较长，一般需要4050ms，适用于转换速度不快场合。典型芯片有MC14433和ICL7109。1.5.2ADC0809简介主要性能为： 分辨率为8位； 精度：ADC0809
9、小于1LSB(ADC0808小于1/2LSB)； 单+5V供电，模拟输入电压范围为0+5V； 具有锁存控制的8路输入模拟开关； 可锁存三态输出，输出与TTL电平兼容； 功耗为15mW； 不必进行零点和满度调整； 转换速度取决于芯片外接的时钟频率。时钟频率范围：101280KHz。典型值为时钟频率640KHz,转换时间约为100S。内部结构及引脚功能图1.4内部结构及引脚功能 IN0IN7，8路模拟量输入端。 D7D0，8位数字量输出端。ALE，地址锁存允许信号输入端。通常向此引脚输入一个正脉冲时，可将三位地址选择信号A、B、C锁存于地址寄存器内并进行译码，选通相应的模拟输入通道。START，启
10、动A/D转换控制信号输入端。一般向此引脚输入一个正脉冲，上升沿复位内部逐次逼近寄存器，下降沿后开始A/D转换。CLK，时钟信号输入端。EOC，转换结束信号输出端。A/D转换期间EOC为低电平，A/D转换结束后EOC为高电平。OE，输出允许控制端，控制输出锁存器的三态门。当OE为高电平时，转换结果数据出现在D7D0引脚。当OE为低电平时，D7D0引脚对外呈高阻状态。C、B、A，8路模拟开关的地址选通信号输入端，3个输入端的信号为000111时，接通IN0IN7对应通道。VR（+）、（）：分别为基准电源的正、负输入端。1.6控制核心部分（）控制芯片的选取（1） 控制芯片有8255A和8155A 8
11、255A是一个可编程并行接口芯片，它主要作为外围设备与微型计算机总线之间的I/O接口。由于8255A可以通过软件来设置芯片工作方式，因此，用8255A连接外部设备时，通常不需要再附加外部电路，给使用者带来很大方便。 8155A是一种多功能可编程序外围扩展芯片，它有3个可编程I/O端口（端口A、端口B、端口C），与8255A的区别在于PC口是6位，同时还有一个可编程14位定时器/计数器和256B的RAM，能方便的进行I/O口和RAM扩展。综上所述，在本次设计中，选取芯片为8255A。（二）8255A简介 8255A引脚定义表1.18225A引脚定义引脚名功能连接去向70DD数据总线（双向）CPU
12、RESET复位输入CPUCS片选信号译码电路RD读信号CPUWR写信号CPU10A，A端口地址CPU70PAPA端口A外设70PBPB端口B外设70PCPC端口C外设VCC电源（+5V）/GND接地/8255A编程模型图1.58255A编程模型 8255A为一可编程的通用接口芯片。它有三个数据端口A、B、C，每个端口为8位，并均可设成输入和输出方式，但各个端口仍有差异：端口A（PA0PA7）：8位数据输出锁存/缓冲器，8位数据输入锁存器；端口B(PB0PB7)：8位数据I/O锁存/缓冲器，8位数据输入缓冲器：端口C（PC0PC7）：8位输出锁存/缓冲器，8位输入缓冲器（输入时没有锁存）；在模式
13、下这个端口又可以分成两个4位的端口，它们可单独用作为输出控制和状态输入。端口A、B、C又可组成两组端口（12位）：A组和B组。在每组中，端口A和端口B用作为数据端口，端口C用作为控制和状态联络线。8255A工作方式选择8255A有三种基本工作方式：方式0：基本的输入/输出方式1：有联络信号的输入/输出；方式2：双向传送；A组可采用方式0方式2，而B组只能采用方式0和方式1，这由8255A的方式控制字控制。当向A1=1、A0=1的端口寄存器（即控制寄存器）发送D7=1的控制字时，其作用为方式控制字，各个位的含义如图1.6所示图1.68255A方式控制字应该注意，当A1=1、A0=1的端口寄存器（
14、即控制寄存器）发送D7=0的控制字时，其作用为置位控制字，各个位的含义如图1.7所示图1.78255A置位控制字1.7电炉控制电路电炉控制电路由P1.0、P1.1、P1.2分别控制1#、2#、3#电炉，控制电路相同。74LS03起隔离缓冲作用，MOC3011为光耦合器，防止电网中的干扰信号冲击CPU。当P1.0输出高电平时，双向晶闸管导通，1#炉工作。1.8温度显示电路温度值采用LED数码显示，每1s刷新一次显示值。为了不再扩展并行I/O口，本设计利用串行口的移位功能，扩展为3位静态显示电路。P1.3为输出控制，当P1.3=1时，允许串行口输出数据给移位寄存器；当P1.3=0时，串行口不能输出
15、数据，显示内容不变。LED3显示十位温度值，LED2显示个位温度值，LED1显示十分位温度值，小数点固定在LED2。第二章其他芯片介绍2.180C51的介绍2.1.1简介虽然目前单片机的品种很多，但其中最具代表性的当属Intel公司的MCS-51单片机系列。MCS-51以其典型的结构、完善的总线、SFR的集中管理模式、位操作系统和面向控制功能的丰富的指令系统，位单片机的发展奠定了良好的基础。MCS-51系列的典型芯片是80C51（CHMOS型的8051）。为此，众多的厂商都介入了以80C51为代表的8位单片机的发展，如Philips、Siemens（Infineon）、Dallas、ATMEL等公司，我们把这些公司生产的与80C51兼容的单片机统称为80C51系列。特别是在近
