毕业设计(论文设计)单片机温度大数据采集系统

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1、word单片机温度采集系统摘 要本文设计是以AT89C51单片机系统为根底的，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展采集，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展数模转换，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，通过单片机进展控制操作。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围200-700摄氏度，假如超出这个温度围如此报警。以单片机为核心完成温度检测、数据处理.显示与上下限报警功能。关键词：数据采集系统，单片机，A/D转换器，热电阻变送器The Temperature Acquisition Syst

2、emABSTRACTIt is based on AT89C51 one-chip puter 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

3、 through A/D converter to analog signal mould change to go on, Send digital signal received to change according to order into one-chip puter or designated those distance signal send into the one-chip puter separately, carry on control operation through one-chip puter. This text realizes 200700 degre

4、es Centigrade of temperature ranges that the thermal resistance sensor measure at the same time through the warning system of the one-chip puter, if beyond the scope of this temperature to report to the police. Regard one-chip puter as the core and finish temperature and patrol examining , data proc

5、essing. Show and the warning function of upper and lower limits.KEY WORDS:DCS，One-Chip puter，A/D converter，Thermal Resistance Changer40 / 44目录前言1第1章绪论21.1课题背景21.2温度采集的意义和技术开展21.3单片机在本课题中的应用3第2章主控模块的设计52.1 8051单片机的引脚功能52.2 8051单片机的扩展与系统电路7第3章信号输入通道与信号采样模块的设计103.1 A/D芯片的选用与说明103.1.1逐渐逼近式A/D转换器的工作原理103

6、.1.2 A/D转换器的性能指标113.1.3 典型的A/D转换芯片ADC0809123.2信号采样模块的电路设计14第4章显示系统、报警系统与键盘控制164.1 显示系统的设计164.1.1 LED显示器件的工作原理164.1.2 LED显示电路设计184.2报警系统的设计194.3 键盘控制的设计194.4 系统的电源设计21第5章系统软件设计225.1 主控模块的系统设计225.2 LED显示程序设计255.3 报警系统的程序设计26结论28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、化学反响、烘烤、煅烧、蒸馏、结晶、空气流

7、动以与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、产品产量以与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展严格的监控，以使得生产能够顺利的进展，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展自动控制，保证生产的自动化、智能化能够顺利、安全进展，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

8、片机中进展数据处理，经过一定的控制算法后，通过单片机的输出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与数据处理单元，控制温度传感器检测环境温度信号与A/D转换，数据处理，发出控制信号对加热炉和风扇进展自动化控制，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。实现根本的人机对话功能，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

9、但保证了生产的规化、提高产品质量、降低本钱，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开展，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，可以极提高工业设备的智能

10、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。121.2温度采集的意义和技术开展温度是一个非常重要的物理量，因为它直接影响燃烧、化学反响、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤压成形、结晶以与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。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

11、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展严格的监控，以使得生产能够顺利的进展，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展自动控制，保证生产的自动化、智能化能够顺利、安全进展，从而提高企业的生产效率。 温度采集控制系统是在嵌入式系统设计的根底上开展起来的。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，都无法满足广阔对象对嵌入式系统的要求，因此，嵌入式系统必须走独立开展道路。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开展的单片机时代。单片机诞生于二十世纪七十年代末，经历了SCM

12、、MCU和SOC三大阶段。31.3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开展水平的标志之一，是产品更新换代、开展新技术、改造老产品的主要手段。目前，在众多的单片机产品中，MCS5l系列、PIC系列与MCS96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。用汇编语言进展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

13、：1明确课题对程序功能、运算精度、执行速度等方面的要求与硬件条件。2把复杂问题分解为假如干个模块，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适宜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A/D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A/D转

14、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展数据采集的，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局部是单

15、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局部。其中输入主要是按键、键盘等提供应使用者进展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与其显示，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，再经放大器放大与非线性补偿器，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A/

16、D转换器可分别在数码显示器显示测量温度或设定温度。14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2-1 8051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

17、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2-1RSTVDD: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，当单片机的电源引脚VCC掉电或下降到规定购电压后，该引脚就向部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指向单片机部程序存储器，如果地址围超出

18、了片程序存储器，如此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：(1) P3.0作串行通信输入口RxD。(2) P3.1作串行通气输出口TxD。(3) P3.2作外剖中断0输入。(4) P3.3作外部中断1输入。(5) P3.4作定时器o外部输入。(6) P3.5作定时器1外部输入。(7) P3.6作外部

19、数据存储器写脉冲。(8) P3.7作外部数据存储器读脉冲。2.2 8051单片机的扩展与系统电路由于单片机在复杂的应用中，片的资源往往不能满足实际的需求，需要扩大较大的存储和较多的I/O接口。我们采用地址存储器进展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2-2所示为74LS373的引脚以与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2-2 74LS373的引脚 图2-2 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

20、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2-3 2764的各个功能引脚图2-4 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2-4，在6264中主要有6种功能引脚： WE：写允许引脚，低电平有效。A0-A12：13条

21、地址线。D0-D7：8条数据线。 OE：片输出允许，低电平有效。 CS1：片选信号引脚，低电平有效。 CS2：片选信号引脚，高电平有效。图2-5 为AT89C51的主控制模块电路的原理图图2-5 主控制模块电路第3章 信号输入通道与信号采样模块的设计3.1 A/D芯片的选用与说明A/D转换器从原理上通常分为四类：计数器式A/D转换器、双积分式A/D转换器、逐渐逼近式A/D转换器和并行A/D转换器。计数式A/D转换器结构简单，但转换速度很慢，所以很少采用。双积分A/D转换器抗干扰能力强，转换精度也很高，但速度不够理想。逐渐逼近式A/D转换器的结构不太复杂，转换速度也很高。并行A/D转换器的转换速

22、度最快，但结构复杂而且造价高。因此，选用逐渐逼近式A/D转换器。3.1.1逐渐逼近式A/D转换器的工作原理逐渐逼近式A/D转换器是一种采用对分搜索原理来实现A/D转换的方法，逻辑框图如图3-1所示。图3-1 逐渐逼近式A/D转换器的逻辑框图由图可以看出，逐渐逼近式A/D转换器，由N位存放器、N位D/A转换器、比拟器以与控制逻辑局部组成。其工作原理如下:当启动信号作用后，时钟信号在控制逻辑作用下，首先使存放器Dn-1=1,N位存放器的数字量一方面作为输出用，另一方面经D/A转换器转换成模拟量Vc后，送到比拟器。在比拟器中与被转换的模拟量Vx进展比拟，控制逻辑根据比拟器的输出进展判断。假如Vx=V

23、c,如此保存这一位；假如VxVc,如此Dn-1=0.Dn-1位比拟完后，再对下一位Dn-2进展比拟，使Dn-2=1,与上一位Dn-1位一起进入D/A转换器，转换后再进入比拟器，与Vx进展比拟，如此一位一位地继续下去，直到最后一位D0比拟完为止。此时，N位存放器的数字量即为Vx所对应地数字量。3.1.2 A/D转换器的性能指标1转换精度A/D转换器的转换精度分为绝对精度和相对精度。所谓绝对精度，是指对应于一个给定的数字量A/D转换器的误差，其误差的大小优实际模拟量输入值和理论值之差来度量。实际上，对于同一个数字量，其模拟量输入不是固定值得，而是一个围。产生数字量的模拟输入值，定义为输入围的中间值

24、。例如，在理论上，5v模拟量输入电压应产生12位数字量的一半，即1000 0000 0000，但实际上从4.997v都能产生数字量1000 0000 0000，如此绝对误差为:(4.997+4.999)/2-5=-0.002=-2mV绝对误差包括增益误差，零点误差和非线性误差等。绝对误差的测量应该在标准条件下进展。相对误差是指绝对误差与满刻度值之笔，一般用百分数来表示，对A/D转换器也常用PPM或最低有效值得位数LSB来表示。1LSB=满刻度值/2N2. 转换时间A/D转换器完成一次转换所需要的时间成为转换时间。一般用的8位A/D转换器的转换时间为几十至几百微秒。3. 分辨率分辨率是指A/D转

25、换器对微小输入信号变化的敏感程度。分辨率高，转换时对输入量微小变化的反映越灵敏。通常用数字量得位数来表示，如8位、10位、12位等。分辨率为N,表示它可以对满刻度的1/2N的变化量做出反响。即：分辨率=满刻度值/2N4. 电源灵敏度当电源电压变化时，将使A/D转换器的电源发生变化，这种变化的实际作用相当于A/D转换器的输入量的变化，从而产生误差。3.1.3 典型的A/D转换芯片ADC0809ADC0809时带有8位A/D转换器、8路多路开关以与微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和微机直接接口。七姐妹芯片是ADC0808，可以互相替换。1. ADC0809的部

26、逻辑结构ADC0809有一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用一个A/D转换器进展转换。三态输出锁存器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。2. 引脚结构ADC0809采用双列直插式封装，共有28条引脚。其引脚结构图如图3-2所示。图3-2 ADC0809引脚图1IN0IN7:8条模拟量通道ADC 0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压围是05v，假如信号太小，必须进展放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如假如模拟量变化太快，如此需

27、在输入前增加采样保持电路。2地址输入和控制线：4条ALE 为地址锁存允许输入线,高电平有效。当ALE现为高电平时，地止锁存与译码器将ADDA、ADDB和ADDC三条地址输入线，用于选通IN0IN7上的一路模拟量输入。通道选择如表3-1所示。表3-1被选通道和地址的关系ADDCADDBADDA选择的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN73数字量输出与控制线：11条START 为转换启动信号。当START上跳沿时，所有部存放器清零；下跳沿时，开始进展A/D转换；在转换期间，START应保持低电平。EOC位转换完毕信号。当EOC为高电平时

28、，明确转换完毕；否如此，明确正在进展A/D转换。OE为输出允许信号，用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE=1,输出转换得到的数据；OE=0，输出数据线呈高阻状态。D7-D0位数字数出线。4电源线与其他：5条CLOCK为时钟输入信号线。因ADC0809的部没有时钟电路，所需时钟信号必须有外界提供，通常使用频率为500KHz的时钟信号。Vcc为+5V电源线。GND为地线。Vref(+)和Vref(-)为参考电压输入，参考电压用来与输入的模拟信号进展比拟，作为逐次逼近的基准。其典型去值：Vref(+)=+5v,Vref(-)=0v.3.2信号采样模块的电路设计热电式传感器是温度变化

29、转换为电量变化的装置，它利用敏感元件的电磁参数随温度变化而变化的特性来达到测量目的。本设计是用热电阻传感器来进展测量的，热电阻的特点是精度高，适用于测低温。虽然大多数金属的电阻值随温度变化而变化，然而并不是所有的金属都能作为测量温度的热电阻。作为测量温度热电阻的金属材料应具有如下特性：电阻温度系数大，电阻率要大，热容量下；在整个测量围应具有稳定的物理和化学性质；电阻与温度的关系最好近似于线性，或为平滑的曲线；并要求容易加工，复制性好，价格廉价。目前应用最广发的热电阻材料试铂和铜并且已做成标准测温热电阻，本设计选用的是铂电阻。虽然大多数金属的电阻值随温度变化而变化，然而并不是所有的金属都能作为测

30、量温度的热电阻。作为测量温度热电阻的金属材料应具有如下特性：电阻温度系数大，电阻率要大；在整个测量围应具有稳定的物理和化学性质；电阻与温度的关系最好近似于线性，或为平滑的曲线；并要求容易加工，复制性好，价格廉价。目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜并且已做成标准测温热电阻，本设计选用的是铂电阻。铂电阻的特点是精度高，稳定性好，性能可靠。铂在氧化性气氛中，甚至在高温下的物理、化学性质非常稳定。因此铂被公认为是目前制造热电阻的最好材料。铂电阻作为标准电阻温度计使用，也常被用在工业测量中。此外，还被广乏地应用于温度的基准、标准的传递。采样的输入采用差分电路如图3-3所示: 令R55=R24=R25=R

31、47,如此此时为减法器输出：Vo=Vi-1。图3-3 差分放大器第4章 显示系统、报警系统与键盘控制4.1 显示系统的设计显示系统是单片机控制系统的重要组成局部，主要用于显示各种参数的值，以便使现场工作人员能够与时掌握生产过程。工业控制系统中常用的显示器件有CRT、LED、LCD等。LED本钱低廉，功耗低等优点，多用于单片机控制系统中，所以选用LED显示4.1.1 LED显示器件的工作原理LED是一种电流发光器件它既可以工作在恒定电流状态，又可以工作在脉冲电流状态。在平均电流一样的情况下，脉冲工作状态可产生比直流工作状态较强的亮度，一般每秒钟可导通100500次，每次为几个毫秒：LED有单个发

32、光二极管、七段(或八段)LED显示器和LED点阵显示器等类型。发光颜色有红、绿、黄等。LED显示器每段正常发光需直流电流10-20mA，发光二极管发光时其正向导通压降为1.7v左右。七段LED显示器是由7个LED按定的图形排列组成，如图3-1(a)所示，七段LED显示器的各个二极管分别称为a、b、c、d、e、f、g段，有些七段显示器增加一个dp段表示小数点，也称为八段LED显示器。七段LED显示器有两种结构：共阴极七段LED显示器和共阳极七段LED显示器，如图4-1(b)、(c)所示。所有二极管的阴极接在一起的称为共阴极七段LED显示器；所有二极管的阳极接在一起的称为共阳极七段LLD显示器。共

33、阳极七段LED显示器工作时，二极管的公共阳极接向电平“1各段的阴极接与共阳七段码相对应的低电平。共阴极七段LED显示器工作时，其公共极接到低电平，各段的阳级接与共阴七段码相对应的高电平。在实际应用中，除公共极外，其他各极应串接一个电阻后再接到相应电平。电阻的作用是限制流过LED中的电流以保证在发光时二极管不因电流过大而被烧坏。将数码管的引脚和单片机的数据输出口相连，控制输出的数据可以使数码管显示不同的数字和字符，通常称控制发光二极管的8位字节数据为段选码。7段LED段选码如表4-1所示。可以看出，共阳极和共阴极的段选码互为补数。a典型七段LED器件 b共阳极LED显示器 c共阴极LED显示器图

34、4-1七段LED显示器的结构原理表4-1 7段LED段选码显示字符共阴极段选码共阳极段选码显示字符共阴极段选码共阳极段选码03FHC0HC3EHC6H106HF9HD5EHAH25BHA4HE79H86H34FHB0HF71H8EH56DH92HU3EHC1H67DH82HR31HCEH707HF8HY6EH91H87FH80H8.FFH00H96FH90H“灭00HFFHA77H88HB7CH83H4.1.2 LED显示电路设计LED的显示有静态显示方式和动态显示方式。在静态显示方式下，N块显示器件都处于选通状态；每一块显示器件的段选线和一个8位的并行口相连，只要控制显示位的段选码，就可显示

35、出相应的字幅。由于显示器件由不同的I/O控制，所以静态显示方式中的每一位都可以独立显示，在同一时刻每一位显示的字符可以各不一样。LED动态显示就是将所有显示位的段选线并联在一起，有一个8位I/O口控制，而位选线如此有其他的I/O口控制，通过程序控制，不断循环输出相应的段选码和位选码，由于人的视觉暂留效应，就可以获得视觉稳定的显示状态。本设计选用的是串行口动态扫描显示，其电路图如4-2所示。图4-2 串行动态LED扫描电路图4-2是电原理图，使用廉价易得的74HC164和74LS138作为扩展芯片。74LS164是一个8位串入并出的移位存放器，其此处的功能是将8051串行通信口输出的串行数据译码

36、并在其并口线上输出，从而驱动LED数码管,本4LS138是一个3-8译码器，它将单片机输出的地址信文中采用NXP公司的74HC64。7号译码后动态驱动相应的LED。但74LS138电流驱动能力较小，为此，使用了未级驱动三极管2SA1015作为地址驱动。4.2报警系统的设计报警系统的电路图如图4-3所示。报警是微机控制系统的一项重要功能，主要用于保证生产过程的正常运行和操作者的生命安全。在生产过程中控制系统随时检测被控对象的一些重要参数，当超出允许围是，控制系统便会发出声光报警信号，引起操作者的注意以便采取相应的措施。智能型的报警系统不仅能够发出声光报4-3报警系统的电路图警系统不仅能够发出声光

37、报警信号，甚至可以实现简单故障的自动处理。图4-3报警系统的电路图4.3 键盘控制的设计键盘按结构的不同可分为独立式按键和行列式键盘两类，每类按译码方式的不同又分为编码式和非编码式两种。单片机中一般使用的都是用软件来识别和产生键代码的非编码键盘。 行列式键盘的编码方式由静态和动态两种。静态接口主要由一个行编码器和一个列编码器构成；动态接口可采用计数器、译码器和数据选择器构成。这两种键盘由硬件完成键的编码任务。 一般在小型仪器仪表和控制系统中，使用较多的是行列式和独立式的非编码键盘；如果系统要现多键同时按下的处理，如此用非编码独立方式较为适宜。 本设计采用独立式按键方式，主要通过4个键，S1、S

38、2、S3、S4来实现指定显示某一电路，当S1断开时，为巡回检测电路，当S1闭合时，指定显示电路的通道数与S2、S3、S4的关系见下表4-2 表4-2键对应的通道数 S4S3S2对应通道数000#0001#1010#2011#3100#4101#5110#6111#7“1表示键闭合，“0表示键断开。4.4 系统的电源设计稳压电源是单片机测控系统的重要组成局部，它不仅为测控系统提供多路电源电压，还直接影响到系统的技术指标和抗干扰性能。特别是单片开关电源的迅速推广应用，为设计新型、高效、节能电源创造了良好的条件。此设计中选用的三端固定集成稳压器为78L05，其电路图如图4-4所示。此系统中除了提供主

39、系统电源即单片机电源以外，还需要提供+1V电源，我是按照电阻分压原理直接在系统电源上分压得到的。图4-4 电源电路原理图第5章 系统软件设计5.1 主控模块的系统设计在主模块中的主要程序是温度检测程序，温度检测程序主要由以下几个方面构成：采样周期T确实定：如果对控制系统的速度要求不高，且计算机的工作任务较少，采样周期可通过软件程序实现；否如此应通过扩展时钟芯片实现。采样开关通道号的控制：控制采样开关选择要监测数据的通道。A/D转换：实现模拟量到数字量的转换。系统软件介绍：本程序由系统初始化程序和中断程序组成。初始化程序完成中断向量和定时器初值的设定；中段程序完成数据采样工作，实现对8个通道的巡

40、回检测。初始化程序功能：设置定时器0、外部中断0、和外部中断1的中断程序入口；设置定时器0的工作方式为1；定时时间为100ms；设置计数单元30H初值。初始化程序流程图如图5-1所示。 定时器0中断功能：实现8秒定时，通过检测计数单元的数据判断定时事件是否到8秒，8秒时间到，触发外部中断0，执行数据采样程序。定时器中断程序流程框图5-2所示。数据采样程序功能：温度检测通道，控制存放数据的地址和采样次数。数据检测的方式是先对8个通道各采样一次，然后再采集第二次共采集五次。采样程序采用中断方式。图5-1 初始化程序流程图在设置通道初值、通道数、采样次数和存放数据的开始地址后，启动A/D转换，随后检

41、测标志位状态。标志位被清零，标志着本通道的A/D转换已经完毕，在修改通道号和数据存放地址后，对下一通道继续检测。当8个通道的检测工作完成后，判断5次采样是否全部完成，假如没完成，如此对8个通道继续采样，直至完成5次采样工作。数据采样程序流程框图如5-3所示。图5-2 定时器中断程序流程框图图5-3 数据采样程序流程框图A/D转换完成中断功能：将标志位清零，读取转换后的温度数据并存放在RAM中。 A/D转换完成中断程序流程图如图5-4所示。程序说明：（1） 程序实现5次采样，每次检测8个通道。（2） 数据的存放格式。（3） 程序的采样周期是通过软件实现的。如果系统处理的任务较多，且对实时性要求较

42、高，如此采样周期可通过系统扩展8253等定时芯片实现。图5-4 A/D转换完成中断程序流程图5.2 LED显示程序设计LED显示程序的设计： 动态显示程序流程图如图5-5所示图5-5 动态显示程序流程图5.3 报警系统的程序设计报警处理程序一般都需要根据系统的要求编写，如有的报警系统要求能够发出声光报警信号、记录报警时间参数或进展自动处理等。虽然不同的系统的报警处理程序是不一样的，但报警程序的设计根本思想是一样的。报警程序主要有以下几个步骤组成：（1） 采样被测参数。2 比拟采样值和给定的上下限。3 根据比拟结果执行相应的处理程序。报警处理程序，只有采样值连续3次异常时，系统才进展报警处理。报

43、警程序的设计思想是预设允许的连续异常的次数为N，将采样值和预先设定的报警值进展比拟，如果发现采样值超过报警值，如此判断上一次采样值是否正常。如果正常，如此重置允许的连续不正常的次数N，并设置本次采样不正常标志，然后继续采样。如果上一次采样值不正常，如此判断是否连续N次采样异常，不是如此设置本次采样不正常标识以与计算允许的连续异常次数，然后继续采样；否如此发出执行报警处理程序。设上限报警值存放在Amax单元，下限报警值存放在Amin单元，采样值存放在SAMP单元，允许的连续异常次数存放在NUM单元。FLAG为上次采样异常标志位，FLAG=0,上次采样正常；FLAG=1,上次采样异常。报警程序流程

44、框图5-6所示：图5-6 报警程序流程框图 结论本系统比拟设计简单适合于但围推广，由于有专门的稳压设计电路并且在稳压电路中有MC7805T使得性能稳定，可靠性高，且对信号连续采集动态扫描实时性高。能够通过单片机灵活编程进展各种功能的设定和修改。而且可以遇限报警，温数据采集，多通道采集，易于集成化等作用。特别适用于大中型企业生产过程中多点温度的的数据采集系统的监控。随着电路集成化的开展，本设计中就采用了DBW系列的热电阻变送器来进展信号的采集，相对于一般的设计来说，节省了不少的电路设计与软件设计的时间，充分说明了集成化的优点与作用。 辞该毕业设计是在建虎教师的悉心指导下完成的，建虎教师对学术的严

45、谨和精益求精的工作作风给我留下了深刻的印象，受益匪浅。在大学三年时间里，导师为我创造了优越的学习和实践环境，使我获取宝贵理论知识同时又在实践中不断提高自己。在思想上和人生态度等方面建虎教师给予了谆谆教导，这些教导在我今后的学习和工作中将不断影响我和激励我。再次也由衷感我的同学，他们对本论文的各种有益建议和帮助，使我的论文在讨论中不断获得进展。另外，感我的亲人，在他们的帮助和关怀下才得以完成学业。 最后，感曾经帮助过我的所有教师，衷心地感为评阅本毕业设计而付出宝贵时间和辛勤劳动的教师和教授们!你们辛苦了！参考文献1 胡汉才 单片机原理与接口技术第2版 清华大学 2004年2 Wolf W, 玉芳

46、等译. 嵌入式计算系统设计原理. : 机械工业, 2002 3 毅刚，喜元，孟升卫，兆庆 MCS-51单片机实用子程序设计第二版 工业大学 2003年4 余锡存, . 单片机原理与实用技术. : 电子科技大学, 2007.95 王为青, 程国刚. 单片机Keil Cx51应用开发技术. : 人民邮电, 2006.126 学平. protel2004快速上手. : 人民邮电, 2005.97 康华光. 电子技术根底摸拟局部. : 高等教育, 2006.8 康华光. 电子技术根底数字局部. : 高等教育, 2006.19 付晓光，单片机原理与实用技术，清华大学，2004.110 朱定华，单片机原理

47、与接口，电子工业，2001.411 红卫，单片机应用系统设计实例与分析，航空航天大学，2003.612 台方，微型计算机控制技术，中国水利水电，2001.913 涵芳.单片机原理与应用(修订版)北.京航空航天大学,1996年.14 于海生.微型计算机控制技术.:清华大学,1999年15 马忠梅.单片的C语言应用程序设计(第三版).航空航天大学,2003年16 徐爱卿，涵芳，盛焕鸣 单片微型计算机应用和开发系统 航空航天大学 1992年附录 一程序清单初始化程序清单：ORG 0000HAJMP STARTORG 0003HAJMP SAMPLEORG 0013HAJMP EOCSTART：MOV

48、 TMOD，#01HMOV TH0, #3CHMOV TL0, #0B0HMOV 30H, #00HSETB IT0SETR IT1SETB EX0SETB ET0SETB EASETB TR0HERE：AJMP HERE定时器中断程序程序清单：TIME0：CLR EAINC 30HMOV A, 30HXRL A, #50HJZ S_8AJMP RECOUNS_8：SETB P3.2NOPCLR P3.2NOPRECOUN：MOV TH0, #3CH MOV TL0, #0B0H SETB EA RET1数据采样程序程序清单：SAMPLE：SETB 00H MOV DPTR, #0F00H M

49、OV R6, #08H MOV R7, #05H MOV R0, #40H TRANS： MOVX DPTR,A WAIT： 00H,WAIT SETB 00H INC DPTR INC R0 INC R0 INC R0 INC R0 INC R0 DINZ R6,#TRAN_S MOV DPTR,#0F00H INC R0 DJNZ R7,TRAN_S RETI A/D转换完成中断程序程序清单：EOC中断处理程序 EOC：MOVX A,DPTR MOV R0,A CLR 00H RETI串行显示的程序清单：ORG0100HMOV SCON,#00 HMAIN:MOV R3,#OOHLOOP:

50、MOV R4,#0E8HDELAY:ACALL DISPLAY DJNZ R4,DELAY INC R3CJNE R3,#0AH,LOOPAJMP MAINDISPLAY:CLR P3.2CLR P3.3ACALL DISPACALL DELAY1SETB P3.2ACALL DISPACALL DELAY1SETB P3.3CLR P3.2ACALL DISPACALL DELAY1SETB P3.2SETB P3.3ACALL DISPACALL DELAY1DISP:MOV A, R3MOV DPTR,#TABLEMOVC A,A+DPTRMOV BUFF, AWAIT:JNB TI,W

51、AITCLR TIRETDELAY1:MOV R6,#10HLOOP1:MOV R7,#38HLOOP2:DJNZ R7,LOOP2DJNZ R6,LOOP1RETTABLE:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H, DB 92H,82H, 0F8H,80H,90HEND报警程序清单： MOV NUM,#03HCHECK: CLR C MOV A,Amax SUBB A,SAMP JC ABNORMAL MOV A,Amin SUBB A,SAMP JNC ABNORMAL AJMP RETUABNORMAL: FLAG,ABNOR-L MOV NUB,#03H SETB FLA

52、G AJMP RETU ABNOR-L: MOV A,NUM JZ ALARM DEC NUM SERB FLAG AJMP RETU RETU: RET附录 二电路原理图外文资料译文With the rapid development of electronic technology, puters have been deeply infiltrated into our lives, many e-learning enthusiasts SCM knowledge, but the content of SCM abstract parison, the relative electr

53、onic enthusiasts already familiar with the analog circuits, digital Circuit, SCM in a number of new concepts, even these very basic concept of the general disdain the author, natural materials will not be very in-depth on these concepts, but they are learning in the content must be understandable, t

54、he bination of the following I am learning, teaching experience, the most basic of these concepts to make a note of hope ones help. Microcontroller Features (1) High integration, small size, high reliabilitySCM will each feature integrated in a crystal chip, highly integrated, pact nature is also th

55、e smallest. The chip itself is designed according to industrial measurement and control environmental requirements, and internal wiring is very short, its anti-industrial noise performance is better than the general mon CPU. Microcontroller program instructions, constants and tables in the ROM is no

56、t easy to cure such damage, many signal channel within a chip, so high reliability(2) Strong controlTo meet the requirements of the control object, the microcontroller has a very rich instruction conditions: ability to branch transfer, I / O port logic operations and bit processing power, ideal for special control functions.(3) low-voltage, low power, ease of production of portable productsIn order to meet widely used in portable systems, many microcontroller operating voltage of only 1.8V 3.6V, the operating current of only hundreds of microamps.(4) easy to expandWith a puter ch