多路温度检测系统的设计设计.docx

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多路温度检测系统的设计设计

多路温度检测系统的设计

摘要

随着现代信息技术的飞速发展，温度测量控制系统在工业、农业及人们的日常生活中扮演着一个越来越重要的角色，它对人们的生活具有很大的影响，所以温度采集控制系统的设计与研究有十分重要的意义。

本次设计的目的在于学习基于51单片机的多路温度采集控制系统设计的基本流程。

本设计采用STC89C52单片机作为数据处理与控制单元，采用温度传感器PT100进行温度的采集把温度的物理量转化为电阻值。

然后通过PT100温度变送器把PT100温度传感器的电阻值转化为0-5V的电压值。

然后通过PCF8591AD转化模块把变换后的电压值转化为数字量。

最终传给单片机系统。

此设计有两个按键控制两路温度的显示切换。

从而达到多路监测的目的。

而且本次设计设有两个LED显示等分别表示正常温度和非正常温度两种形式。

正常温度转化为非正常温度的临界值可由键盘设定来达到实际工作的要求。

关键词:

单片机，温度传感器，温度变送器，AD转化模块，I2C总线

ABSTRACT

Withtherapiddevelopmentofmoderninformationtechnology,temperaturemeasurementandcontrolsysteminindustry,agricultureandpeople'sdailylifeplaysanincreasinglyimportantroleinpeople'sdailylife,ithasagreatimpact,sothetemperatureofthecontrolsystemdesignandresearchareveryimportant.Thisdesignaimstostudybasedon51single-chiptemperatureacquisitionandcontrolsystemdesignofthebasicflow.ThisdesignadoptsSTC89C52chipasthedataprocessingandcontrolunit,withthetemperaturesensorPT100gatheringthetemperaturephysicalquantityintoaresistancevalue.ThenthroughthePT100temperaturetransmitterPT100temperaturesensorresistancevalueintoa0-5Vvoltagevalue.ThenthroughPCF8591ADconversionmoduletotransformthevoltagevalueisconvertedintodigitalquantity.Finallytothemicrocontrollersystem.Thisdesignhastwobuttonscontrolthetwotemperaturedisplaytoggletoachievethepurposeofmulti-channelmonitoring.AndthedesignofatwoLEDdisplayrespectivelyexpressedinnormaltemperatureandnormaltemperaturetwoforms.Normaltemperatureintoanormaltemperaturethresholdmaybythekeyboardsetuptoachievethedemandofpracticalwork.

Keywords:

singlechip,temperaturesensor,temperaturetransmitter,ADconversionmodule,Inter－IntegratedCircuit

1引言

1.1课题研究的背景

工业控制是计算机的一个重要应用领域，计算机控制系统正是为了适应这一领域的需要而发展起来的一门专业技术，它主要研究如何将计算机技术、通过信息技术和自动控制理论应用于工业生产过程，并设计出所需要的计算机控制系统。

随着微机测量和控制技术的迅速发展与广泛应用，以单片机为核心的温度采集与控制系统的研发与应用在很大程度上提高了生产生活中对温度的控制水平。

本设计就是基于单片机STC89C52温度监测系统的设计。

温度监测系统应用的范围非常广，消防电气的非破坏性温度检测，电力、电讯设备之过热故障预知检测，空调系统的温度检测，各类运输工具之组件的过热检测，保全与监视系统之应用，医疗与健诊的温度测试，化工、机械等设备温度过热检测都有用到。

温度监测系统首先要提到温度的采集。

温度是自然界中和人类打交道最多的物理参数之一，无论是在生产实验场所，还是在居住休闲场所，温度的采集或控制都十分频繁和重要，而且，网络化远程采集温度并报警是现代科技发展的一个必然趋势。

由于温度不管是从物理量本身还是在实际人们的生活中都有着密切的关系，所以温传感器就会相应产生。

本设计采用的PT100温度传感器以广泛用于医疗、电机、工业、温度计算、阻值计算等高精温度设备中具有使用寿命长，精度高，稳定性强等特点。

1.2课题研究的目的和意义

随着社会的发展，温度的测量及控制变得越来越重要。

本文采用单片机STC89C52设计了温度实时测量及控制系统。

单片机STC89C52能够根据PT100温度传感器经处理后的温度信息在LCD1602上实时显示，并通过LED灯显示工作是否正常的状态。

而且可以通过键盘控制不同支路的显示。

从而达到实时监测多条支路的温度的目的。

通过该毕业设计使我对微型计算机控制系统有一个全面的了解、掌握常规控制算法的使用方法、掌握简单微型计算机应用系统软硬的设计方法，进一步锻炼同我在微型计算机应用方面的实际工作能力。

本次设计才用的PT100温度传感器在当前生活中应用普遍。

而且在此次设计中此设计所采用的I2C总线技术是一种串行通讯技术具有使用硬件少，效率高等特点。

因此本设计方便在工业中大量使用。

1.3本文主要研究的内容

熟悉本科阶段所学课程，如《单片机原理与应用》、《检测技术》、《智能仪表》等。

设计出合适的检测系统，包括户机的硬件和软件设计。

设计系统应能检测到多个用户以及多条支路的温度，满足工作人员的要求，提高自动化程度。

写出设计任务书。

2硬件电路的设计

2.1系统设计的框架

图2.1系统设计框架

本设计为两路温度巡回监测系统。

温度通过PT100温度传感器把物理温度量转化为电阻。

PT100温度传感器和PT100温度变送器相连通过，通过温度变送器输出0-5V的电压。

PT100温度变送器和A/D转换模块PCF8951相连，通过PC8951输出数字量传入STC89C52单片机进行数据的处理。

通过LCD显示器来显示实时温度。

通过LED灯来显示温度值是否正常。

通过键盘来完成温度路数的选择和参照温度的设定工作。

2.2单片机的选型

本课题设计的温度控制系统主控制芯片选型为STC89C52单片机，下面对此单片机做些介绍。

2.2.1STC89C52单片机的简介

目前，51系列单片机在工业检测领域中得到了广泛的应用，因此我们可以在许多单片机应用领域中，配接各种类型的语音接口，构成具有合成语音输出能力的综合应用系统，以增强人机对话的功能。

STC89C52单片机是深圳宏晶科技有限公司生产的一种单片机，在一小块芯片上集成了一个微型计算机的各个组成部分。

每一个单片机包括：

一个8位的微型处理器CPU；一个512字节的片内数据存储器RAM；4K片内程序存储器；四个8位并行的I/O接口P0-P3，每个接口既可以输入，也可以输出；两个定时器/记数器；五个中断源的中断控制系统；一个全双工UART的串行I/O口；片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接。

最高允许振荡频率是12MHZ。

以上各个部分通过内部总线相连接。

2.2.2STC89C52单片机时序

STC89C52单片机的一个机器周期由6个状态（s1—s6）组成，每个状态又持续2个震荡周期，分为P1和P2两个节拍。

这样，一个机器周期由12个振荡周期组成。

若采用12MHz的晶体振荡器，则每个机器周期为1us，每个状态周期为1／6us；在一数情况下，算术和逻辑操作发生在N期间，而内部寄存器到寄存器的传输发生在P2期间。

对于单周期指令，当指令操作码读人指令寄存器时，使从S1P2开始执行指令。

如果是双字节指令，则在同一机器周期的s4读人第二字节。

若为单字节指令，则在51期间仍进行读，但所读入的字节操作码被忽略，且程序计数据也不加1。

在加结束时完成指令操作。

多数STC89C52指令周期为1—2个机器周期，只有乘法和除法指令需要两个以上机器周期的指令，它们需4

个机器周期。

对于双字节单机器指令，通常是在一个机器周期内从程序存储器中读人两个字节，但Movx指令例外，Movx指令是访问外部数据存储器的单字节双机器周期指令，在执行Movx指令期间，外部数据存储器被访问且被选通时跳过两次取指操作。

2.2.3STC89C52单片机引脚介绍

图2.2STC89C52单片机引脚图

STC89C52单片机的40个引脚中有2个专用于主电源引脚，2个外接晶振的引脚，4个控制或与其它电源复用的引脚，以及32条输入输出I/O引脚。

下面按引脚功能分为4个部分叙述个引脚的功能。

电源引脚Vcc和Vss

Vcc（40脚）：

接+5V电源正端。

Vss（20脚）：

接+5V电源地端。

外接晶振引脚XTAL1和XTAL2

XTAL1（19脚）：

接外部石英晶体的一端。

在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成采用外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚接地；对于CHOMS单片机，该引脚作为外部振荡信号的输入端。

XTAL2（18脚）：

接外部晶体的另一端。

在单片机内部，接至片内振荡器的反相放大器的输出端。

当采用外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚作为外部振荡信号的输入端。

对于

CHMOS芯片，该引脚悬空不接。

控制信号或与其它电源复用引脚

控制信号或与其它电源复用引脚有RST/VPD、ALE/P、PSEN和EA/VPP等4种形式。

1）RST/VPD（9脚）：

RST即为RESET，VPD为备用电源，所以该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。

当单片机振荡器工作时，该引脚上出现持续两个机器周期的高电平，就可实现复位操作，使单片机复位到初始状态。

当VCC发生故障，降低到低电平规定值或掉电时，该引脚可接上备用电源VPD（+5V）为内部RAM供电，以保证RAM中的数据不丢失。

2）ALE/P（30脚）：

当访问外部存储器时，ALE（允许地址锁存信号）以每机器周期两次的信号输出，用于锁存出现在P0口的低位。

3）PSEN（29脚）:

片外程序存储器读选通输出端，低电平有效。

当从外部程序存储器读取指令或常数期间，每个机器周期PESN两次有效，以通过数据总线口读回指令或常数。

当访问外部数据存储器期间，PESN信号将不出现。

4）EA/Vpp（31脚）：

EA为访问外部程序储器控制信号，低电平有效。

当EA端保持高电平时，单片机访问片内程序存储器4KB（MS—52子系列为8KB）。

若超出该范围时，自动转去执行外部程序存储器的程序。

当EA端保持低电平时，无