完整版单片机温度数据采集系统毕业设计论文Word文档格式.docx

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TheTemperatureAcquisitionSystem

ABSTRACT

ItisbasedonAT89C51one-chipcomputersystemforthistexttodesign,isitgathertogoonthroughthermalresistancechangertoanalogsignalthatthermalresistancereceivewithchangeoftemperature,joinmanywayanalogswitchrealizemanywaycollectionofanalogsignal,isitcountthroughADconvertertoanalogsignalmouldchangetogoon,Senddigitalsignalreceivedtochangeaccordingtoorderintoone-chipcomputerordesignatedthosedistancesignalsendintotheone-chipcomputerseparately,carryoncontroloperationthroughone-chipcomputer.Thistextrealizes200~700degreesCentigradeoftemperaturerangesthatthethermalresistancesensormeasureatthesametimethroughthewarningsystemoftheone-chipcomputer,ifbeyondthescopeofthistemperaturetoreporttothepolice.Regardone-chipcomputerasthecoreandfinishtemperatureandpatrolexamining,dataprocessing.Showandthewarningfunctionofupperandlowerlimits.

KEYWORDS:

DCS，One-ChipComputer，ADconverter，ThermalResistanceChanger

目　录

前　言1

第1章绪论2

1.1课题背景2

1.2温度采集的意义和技术发展2

1.3单片机在本课题中的应用3

第2章主控模块的设计5

2.18051单片机的引脚功能5

2.28051单片机的扩展及系统电路7

第3章信号输入通道与信号采样模块的设计10

3.1AD芯片的选用及说明10

3.1.1逐渐逼近式AD转换器的工作原理10

3.1.2AD转换器的性能指标11

3.1.3典型的AD转换芯片ADC080912

3.2信号采样模块的电路设计14

第4章显示系统、报警系统及键盘控制16

4.1显示系统的设计16

4.1.1LED显示器件的工作原理16

4.1.2LED显示电路设计18

4.2报警系统的设计19

4.3键盘控制的设计19

4.4系统的电源设计21

第5章系统软件设计22

5.1主控模块的系统设计22

5.2LED显示程序设计25

5.3报警系统的程序设计26

结　论28

谢辞29

参考文献30

附　录一31

附　录二37

外文资料译文38

前　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AD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，通过单片机的输出IO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AD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1章绪论

1.1课题背景

测量控制的作用是从生产现场中获取各种参数，运用科学计算的方法，综合各种先进技术，使每个生产环节都能够得到有效的控制，不但保证了生产的规范化、提高产品质量、降低成本，还确保了生产安全。

所以，测量控制技术已经被广泛应用于炼油、化工、冶金、电力、电子、轻工和纺织等行业

随着单片机技术的迅速兴起与蓬勃发展，其稳定、安全、高效、经济等优点十分突出，所以其应用也十分广泛。

单片机已经无处不在、与我们生活息息相关，并且渗透到生活的方方面面。

单片机的特点是体积较小，也就是其集成特性，其内部结构是普通计算机系统的简化，增加一些外围电路，就能够组成一个完整的小系统，单片机具有很强的可扩展性。

它具有和普通计算机类似的、强大的数据处理功能，通过使用一些科学的算法，可以获得很强的数据处理能力。

所以单片机在工业中应用中，可以极大地提高工业设备的智能化、数据处理能力和处理效率，而且单片机无需占用很大的空间。

随着温度检测理论和技术的不断更新,温度传感器的种类也越来越多，在微机系统中使用的传感器，必须是能够将非电量转换成电量的传感器，目前常用的有热电偶传感器、热电阻传感器和半导体集成传感器等，每种传感器根据其自身特性，都有它自己的应用领域。

[1][2]

1.2温度采集的意义和技术发展

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、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤压成形、结晶以及空气流动等物理和化学过程。

温度控制失误就可能引起生产安全、产品质量、产品产量等一系列问题。

温度采集控制系统是在嵌入式系统设计的基础上发展起来的。

嵌入式系统虽然起源于微型计算机时代，但是微型计算机的体积、价位、可靠性，都无法满足广大对象对嵌入式系统的要求，因此，嵌入式系统必须走独立发展道路。

这条道路就是芯片化道路。

将计算机做在一个芯片上，从而开创了嵌入式系统独立发展的单片机时代。

单片机诞生于二十世纪七十年代末，经历了SCM、MCU和SOC三大阶段。

[3]

1.3单片机在本课题中的应用

单片机以其体积小、功能齐全、价格低廉、可靠性高等待点，在各个领域获得了广泛的应用，特别在工业控制、智能化仪器仪表、产品自动化、分布式控制系统中部已取得了可喜的成果。

单片机已经成为衡量工业发展水平的标志之一，是产品更新换代、发展新技术、改造老产品的主要手段。

目前，在众多的单片机产品中，MCS—5l系列、PIC系列及MCS—96系列单片机是我国单片机应用的主流机种。

大家知道，在单片机系统设计中，程序设计是非常重要的一环，它的质量直接影响到整个系统的性能。

用汇编语言进行程序设计的过程和用高级语言设计程序有相似之处，其设计过程大致可以分为以下几个步骤：

1．明确课题对程序功能、运算精度、执行速度等方面的要求及硬件条件。

2．把复杂问题分解为若干个模块，确定各模块的处理方法，画出成序流程图。

如果各模块仍较为复杂，还应分别画出分模块流程图和总的流程图。

3．正确分配存储器资源，如各程序段的存放地址、数据区地址、工作单元分配等。

4．根据流程图精心组合合适的指令和编制源程序。

数据采集是单片机的一个重要应用，同时它也是单片机和传感器的重要接口。

在实际应用中，单片机的数据采集信号类型有以下几种：

一种是模拟的电压信号和电流信号，另一种就是数字信号，例如PWM信号和串行通信信号。

一般的单片机就是通过AD转换实现对外部电压信号的采集，利用电流电压转换芯片和AD转换实现对电流信号的检测，通过脉冲计数和串行通信处理数字信号。

温度是工业生产过程中最普遍.最重要的操作参数之一。

温度检测和温度控制都直接与安全生产、产品质量.、生产效率、节约能源等重大技术经济指标相联系。

单片机以其体积小、性能价格比高、指令丰富、提供多种外围接口部件、控制灵活等优点，广泛应用于各种家电产品自动化仪表、工业控制系统和过程控制系统中，在温度控制领域和温度检测的应用也十分广泛。

温度采集即温度检测通过温度检测元件随温度的变化而进行数据采集的，按检测元件份温度传感器：

1、热电阻温度传感器；

2、热电偶传感器；

3、热敏电阻传感器。

本文采用的是热电阻传感器。

单片机的显示系统和单片机的输入部分是单片机的外围电路，同时它是人机交流的重要的接口。

在实际应用中，单片机系统都会有输入和显示部分。

其中输入主要是按键、键盘等提供给使用者进行状态和参数输入的器件。

该器件将通过按键或者键盘将操作状态和参数变成单片机能够识别的电信号输入到单片机；

另一方面，单片机通过输出设备，例如数码管等。

本文是基于单片机的多路温度采集和显示系统，即单片机控制的温度采集及其显示，温度传感器采用电阻元件热电阻随温度的变化而采集到的信号，用LED显示其结果：

有铂热电阻温度计Pt100感受的温度，经测温电桥变成电信号，再经放大器放大及非线性补偿器，把非线形电信号转变成线性电信号，它和多路选择电信号，同时进入选择开关，再经过AD转换器可分别在数码显示器显示测量温度或设定温度。

[1][4]

第2章主控模块的设计

2.18051单片机的引脚功能

标准的AT89C51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2-1。

图2-18051引脚图

1.电源

电源引脚包括VCC和GND，其中VCC接+5V电源，GND接地，图2-1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