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1、2011届本科毕业论文基于单片机的多路温度采集系统摘要本文设计是以MCS-51单片机系统为基础的,通过热电阻变送器对热电阻随温度的变化而得到的模拟信号进行采集,连接多路模拟开关实现多路模拟信号的采集,并通过A/D转换器对模拟信号进行数模转换,把转换得到的数字信号按照顺序分别送入单片机或把指定的那路信号送入单片机,通过单片机进行控制操作。本文通过单片机报警系统来实现热电阻传感器测量的温度范围200-700摄氏度,若超出这个温度范围则报警。以单片机为核心完成温度检测、数据处理.显示及上下限报警功能。关键词:A/D转换器;热电阻变送器;单片机AbstractIt is based on MCS-51
2、 one-chip computer system for this text to design, is it gather to go on through thermal resistance changer to analog signal that thermal resistance receive with change of temperature, join many way analog switch realize many way collection of analog signal , is it count through A/D converter to ana
3、log signal mould change to go on, Send digital signal received to change according to order into one-chip computer or designated those distance signal send into the one-chip computer separately, carry on control operation through one-chip computer. This text realizes 200700 degrees Centigrade of tem
4、perature ranges that the thermal resistance sensor measure at the same time through the warning system of the one-chip computer, if beyond the scope of this temperature to report to the police. Regard one-chip computer as the core and finish temperature and patrol examining , data processing. Show a
5、nd the warning function of upper and lower limits. Key word: A/D converter; thermal resistance changer; an one-chip computer目 录引言 .1第一章 主控模块的设计 .21.1 8051单片机的引脚功能 .21.2 8051单片机的扩展及系统电路 .3第二章 信号输入通道与信号采样模块的设计 .62.1 A/D芯片的选用及说明.62.1.1 逐渐逼近式A/D转换器的工作原理 .62.1.2 A/D转换器的性能指标 . 72.1.3 典型的A/D转换芯片ADC0809 . 8
6、2.2 信号采样模块的电路设计 .9第三章 显示系统、报警系统及键盘控制 .113.1 显示系统的设计 .113.1.1 LED显示器件的工作原理 . 113.1.2 LED显示电路设计 .133.2 报警系统的设计 133.3 键盘控制的设计 .14第四章 系统软件设计 . .164.1 主控模块的程序设计 .164.2 LED显示程序设计 184.3 报警系统的程序设计 18总结 .20参考文献 .20附录1:程序清单 .21附录2:电路原理图 .26iv引言温度是一个非常重要的物理量,因为它直接影响燃烧、化学反应、烘烤、煅烧、蒸馏、结晶、空气流动以及温度漂移等物理和化学过程。温度控制失误
7、就可能引起生产安全、产品质量、产品产量以及生活安全等一系列问题。因此对温度的检测的意义就越来越大。温度采集控制系统在工业生产、科学研究和人们的生活领域中,得到了广泛应用。在工业生产过程中,很多时候都需要对温度进行严格的监控,以使得生产能够顺利的进行,产品的质量才能够得到充分的保证。使用自动温度控制系统可以对生产环境的温度进行自动控制,保证生产的自动化、智能化能够顺利、安全进行,从而提高企业的生产效率。 本课题是基于单片机的多路温度采集控制系统设计,其利用单片机作为系统的主要控制器,通过温度传感器检测环境温度信号,再经A/D转换后,将数字信号,送入到单片机中进行数据处理,经过一定的控制算法后,通
8、过单片机的输出I/O口,来控制继电器的闭合,达到弱电控制强电的目的,从而实现对了对环境温度的调节。 本人的主要工作是运用单片机作为主控制单元及数据处理单元,控制温度传感器检测环境温度信号及A/D转换,数据处理,发出控制信号对加热炉和风扇进行自动化控制,达到自动调节控制环境温度的目的,同时实现超高温报警和超低温报警功能。实现基本的人机对话功能,包括使用按键设置上、下限报警温度值,显示报警温度值和当前环境温度值。第一章 主控模块的设计1.1 8051单片机标准的MCS-51核采用DIP-40外部封装,有40个外部引脚,可以分为电源、时钟、数据总线、地址总线、控制总线等,其外部引脚形式如图1-1。1
9、.电源电源引脚包括VCC和GND,其中VCC接+5V电源,GND接地,图1-1中电源引脚隐藏了。2. 晶振XTAL1:它接单片机内部一个反相放大器的输入瑞,当使用外部晶体时,该引脚连接晶体的一个引脚,当采用外部振荡器时,XTAL1引脚接地。XTAL2:它按单片机内部反相放大器的输出端,当采用外部振荡器时, XTAL2引脚接外部振荡器信号。 3. 控制总线控制引脚共有4个,分别是RSTVDD、ALEPR0G、PSEN、EAVpp。 图1-1RSTVDD:复位引脚,需要外接复位电路,在此引脚上出现两个机器周期的高电平就会使单片机复位。复位引脚还有数据掉电保护作用,该引脚需接备用电源,当单片机的电源
10、引脚VCC掉电或下降到规定购电压后,该引脚就向内部RAM提供备用电源。ALEPR0G:地址锁存使能引脚,当访问外部器件时,ALE输出用于锁存地址的低位字节。在编程时该引脚被用于编程脉冲的输入端。PSEN:外部程序存储器的选通信号,输出低电平有效。EAVpp:当 EAVpp为高平时,复位后PC指向单片机内部程序存储器,如果地址范围超出了片内程序存储器,则自动转到片外程序存储器。EAVpp为低电平时,复位后PC指向单片机外部程序存储器。4.I/O引脚单片机的I/O引脚包括P0、P1、P2、P3,其中P0、P2组成16位地址总线,P0为低8位地址/数据复用线,P2为地址高8位。P0、P1、P2、P3
11、均可作为普通I/O端口,其中P1口只能做I/O口端口使用,P3具有第二功能,其第二功能如下: P3.0作串行通信输入口RxD; P3.1作串行通气输出口TxD; P3.2作外剖中断0输入; P3.3作外部中断1输入; P3.4作定时器o外部输入; P3.5作定时器1外部输入; P3.6作外部数据存储器写脉冲: P3.7作外部数据存储器读脉冲。1.2 8051单片机的扩展及系统电路由于单片机在复杂的应用中,片内的资源往往不能满足实际的需求,需要扩充较大的存储和较多的I/O接口。我们采用地址存储器进行单片机系统总线的扩展。常用的单片机地址锁存器芯片有74LS373、8282、74LS273等。图1
12、-2所示为74LS373的引脚以及他们用作地止锁存器的连接方法。74LS373是 带三态输出的8位锁存器。当三态门为有效低电平,使能端G为有效高电平时,输出跟随输入变化;当G由 图1-2 74LS373的引脚 高变低时,输出端8位信息被锁存,直到G端再次有效为止,正常工作时OE接地,LE接单片机的ALE。 外部程序存储器的扩展可采用EPROM、E2PROM、FIALSHROM等,在这里再用紫外线电可擦除只读存储器2764。如图1-3,2764中主要有7种功能引脚: Vcc、GND:电源A0A12:地址线。 D0D7:数据线。 OE:片输出允许,连接单片机的读信号线。 CE:片选信号引脚,由地址线译码器或单线选通。 Vpp:编程写入电压。 图1-3 2764的各个功能引脚 图1-4 6264的各个功能引脚外部数据存储器采用8K*8位的静态随即存储器芯片6264。如图1-4,在6264中主要有6种功能引脚: WE:写允许引脚,低电