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1、湖湖 北北理理工工学学院院 课课程程设设计计报报告告课程名称课程名称:电子设计开放性试验设计题目设计题目： 多路温度采集及显示系统 系系 别：别： 数理学院 专专 业：业： 应用物理学 班班 级：级： 学生姓名学生姓名: 学学 号号: 起止日期起止日期: 指导教师指导教师: 教研室主任：教研室主任： 指导教师评语指导教师评语：指导教师签名： 年 月 日成绩成绩 项项 目目权重权重1、设计过程中出勤、学习态度等方面0.22、课程设计质量与答辩0.53、设计报告书写及图纸规范程度0.3成成绩绩评评定定总 成 绩 教研室审核意见：教研室主任签字： 年 月 日教学系审核意见：主任签字： 年 月 日答辩
2、记录摘摘 要要在工业控制领域中，温度是一个十分重要的参考量，准确而实时的控制温度对于我们的工作有事半功倍的效果。而在一些传统的温度测控系统中，存在着数据显示方式单一、数据无法长期存储、调用以及系统接口过于复杂的问题，寻求这些问题的解决方案成为当前研究的焦点。多路温度采集系统由主控制器、温度采集电路、温度显示电路、报警控制电路及键盘输入控制电路组成。它利用单片机 P87C51 做控制及数据处理器、ADC0809N 做温度检查器、LED 数码显示管做温度显示输出设备。硬件电路比较简单，成本较低，测温范围大，测量精度高，读数显示直观，使用方便。近年来单线多点数字化测量技术的发展使温度检测技术实现了快
3、速、可靠、低成本、数字化与网络化。新型的温度采集系统能采用新型单线智能化温度传感器，能以数字形式直接输出被测点温度值，具有测温误差小、分辨率高、抗干扰能力强、成本低、能远程传输数据等优点。 关键词关键词 : 单片机控制；温度测量；模数转换电路；数码管显示器目 录设计内容、要求及分工.11 实现方案及总体设计.12 原理图的设计.32.1 温度采集电路设计.32.2 显示电路设计.43 系统程序设计.53.1 主程序设计. 5 3.2 子程序设计. .64 详细仪器清单 .95 总结与思考及致谢.9参考文献.10附录一：原理图.11附录二：PCB 图.12附录三：程序. .12多路温度采集及显示
4、系统多路温度采集及显示系统设计内容、要求及分工温度是一种最基本的环境参数，人们的生活与环境温度息息相关，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。温度测量装置的关键是温度传感器，温度传感器的发展经历了三个发展阶段：（1）传统的分立式温度传感器， （2）模拟集成温度传感器， （3）智能集成温度传感器。目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展。本人选择多路温度采集系统设计。系统主要技术指标：（1）4 路温度采集电路；（2）A/D 转换；（3）电子开关；（4）实时温度显示，采用 LED 数码管显示。本次设计我们由五人为一组，朱其攀是我们小组的组长，负责实
5、验报告部分；胡仲祥负责课程设计部分；黄治雄主要负责 PPT 部分，黄明负责原理图和PCB 图的完成；胡永志则负责软件部分的设计及其调试。1 1 实现方案及总体设计实现方案及总体设计P87C51RA2/RB2/RC2/RD2 单片8 位微控制器采用先进的CMOS 工艺制造，是80C51 微控制器家族的派生品。其指令集与80C51 指令集完全相同。该器件可通过并行编程的方法对一个OTP 位进行编程，从而选择6 时钟或12 时钟模式。此外，也可通过时钟控制寄存器CKCON 中的X2 位选择6 时钟或12 时钟模式。该器件还包含有4 个8 位I/O 口、 个16 位定时/计数器、多个中断-4中断优先级
6、-嵌套的中断结构、1个型UART、片内振荡器及实序电路。新增的特性使得P87C51RA2/RB2/RC2/RD2 成为功能更强大的微控制器，更地支持应用于脉宽调制，高速I/O 递增/递减计数能力如电机控制等场合。图图 1 数字式多路温度采集系统结构框图数字式多路温度采集系统结构框图采用智能温度传感器采集环境温度并进行简单的模数转换；单片机 P87C51执行程序对温度传感器传输的数据进行进一步的分析处理，转换成环境对应的温度值，通过 I/O 口输出到数码显示管（LED）显示；由键盘输入控制选择某采集电路检测温度及显示；报警电路对设定的最高最低报警温度进行监控报警。主要由温度传感器、P87C51
7、单片机微控制器、以及数据传输显示三部分组 成。图图 2 2 系统原理简易图系统原理简易图温度传感器单片机 P87C51温度显 示器本系统采用的主要硬件元件分别为 P87C51 单片机作为微控制器，使用单总线温度传感器芯片 ADC0809N 作为温度传感器。温度传感器采集温度数据，温度传感器采集完一次数据后，经过 A/D 转换后，再由微控制器根据现场对数据的不同要求可以选择 LCD 显示以及上机 PC 机显示两种方式来显示数据。2 2 原理图的设计原理图的设计2.1 温度采集电路设计温度采样处理电路由温度传感器、放大电路、A/D 转换电路等组成。采用分块结构的温度采样处理电路，其硬件电路结构复杂
8、，也不便于数据的处理。采用智能温度传感器采样处理电路，能够方便的进行温度的采集及简单的数据处理。并且可以达到设计的技术指标要求。本系统选择智能温度传感器ADC0809N 作为温度采集电路的核心器件。图图 3 3 芯片图芯片图2.1.1 温度采集电路结构温度采集电路结构如图所示。工作时，由程序控制读取某智能温度传感器ADC0809N 采集的温度数据，送单片机处理。单片机控制电路核心是单片机芯片，其加上工作基本电路，就可以展开控制工作。图图 4 4 单片机单片机 P87C51P87C51 引脚图引脚图2.2 显示电路结构显示电路由单片机 P87C51 的 P1.0 端作数据输出，连接到低位 SN5
9、4F04J的数据输入引脚端。单片机 P87C51 的 P3.0、P3.1 端分别接到一个与门电路的输入端。显示电路结构图如图 4 所示。图图 5 5 温度显示部分温度显示部分3 3 系统程序设计系统程序设计3.1 主程序设计主程序主要功能是控制调用子程序，实现温度的实时显示、读出并处理ADC0809N 的测量温度值（温度测量每 1s 进行一次） 。其程序流程图如图 6 所示。调用显示子程序1s 到?初次上电?读出温度值温度计算处理显示数据刷新发出温度转换开始命令NY YN初始化发出报警YN温度超过报警值?调用键盘扫描子程序图图 6 数字式多路温度采集系统主程序流程图数字式多路温度采集系统主程序流程图3.2 子程序设计（1）键盘扫描子程序键盘扫描子程序对按下的键进行判断，并转到按下的相应键对应的程序段，执行相应的功能。其程序流程图如图 7 所示。（2）温度转换命令子程序温度转换命令子程序主要是发送温度转换开始命令。在发送匹配 ROM 命令后，紧跟着发送要进行测温的 ADC0809N 的 64 位 ROM 序列（这个序列号一般由厂方提供或通过实验的方式获得） 。采用 12 位分辨率，转换时间约为750ms。其程序流程图如图 8 所示。确定键号有键按下？开始Y转至相应的程序，执行相应的功能N其它子程序发 ADC0809N 复位命令命令匹配 ROM、64 位地址发温度转换开始命令结束图图
