毕业设计：多点温度测量系统的设计与实现.doc

1 引 言 1.1 课题背景 温度计及其发展现状 温度是日常生活、工业、医学、环境保护、化工、石油等领域最常遇到的一个物理量。测量温度的基本方法是使用温度计直接读取温度。最常见到的测量温度的工具是各种各样的温度计，例如，水银玻璃温度计、酒精温度计、热电偶或热电阻温度计等。它们常常以刻度的形式表示温度的高低，人们必须通过读取刻度值的多少来测量温度。利用单片机和温度传感器构成的电子式智能温度计就可以直接测量温度，得到温度的数字值并显示出来，既简单方便，又直观准确。 单片机及其发展现状 单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多应用场合的需要，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点，因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、高级计算器、家用电器等领域的应用日益广泛，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。单片机越来越被人们所重视,特别是当前用CMOS工艺制成的各种单片机，由于功耗低，使用的温度范围大，抗干扰能力强、能满足一些有特殊要求的应用场合，更加扩大了单片机的应用范围，也进一步促进了单片机性能的开发。而现在单片机在农业上，工业上都有了很广泛的应用。 1.2 设计目的及意义 本设计要使温度计达到方便测量,并且可以实现多点温度测量也就是使用一个温度计可以测量多个测量点的温度，既经济又方便。采用数码管直接显示，省去了人工读取的复杂工序，也保证了准确性。本设计还加入了报警电路并且设计有可任意调节报警温度的键盘，可以根据不同的实际情况设定不同的高低温报警温度，在超出此范围时，报警器立即发出蜂鸣音，这样既安全，又灵活。设计采用的元件功能较强，省去了很多复杂的电路降低了设计成本。 2 多点温度测量电路的基本组成 如图2－1所示此多点温度测量电路主要由以下几部分组成：两个温度传感器DS18B20及其选择开关电路，控制器单片机AT89S52、扫描驱动电路、数码管LED显示器、报警电路、报警温度控制电路及电源电路等。 图2－1 多点温度计组成方框图 温度传感器从测试点采集温度，然后把温度转换成电压（或电流），温度传感器输出电压的大小随温度的高低变化而变化，电压值的变化范围从几个微伏到几个毫伏，不同的温度传感器，输出电压的范围也差别很大。单片机AT89S52是多点温度测量电路的控制核心，它将采集到的数字温度电压值，经过计算处理，得到相应的温度值，经扫描驱动送到LED显示器以数字形式显示测量的温度。LED显示器用于显示测量温度的结果。报警温度控制电路用于在不同应用中灵活设定报警温度，在超过设定范围时，报警电路进行报警。 3 系统硬件组成 3.1 多点温度测量电路 多点温度测量电路如图3－1所示由主控器单片机AT89S52作为多点温度测量电路的核心，温度传感器DS18B20负责从测量点采集温度，四位共阳LED数码管以动态扫描法实现温度显示。 系统核心单片机－AT89S52 AT89系列单片机是ATMEL公司的8位Flash单片机系列。这个系列单片机的最大特点是在片内含有Flash存储器，而其他方面和MCS-51单片机没有太大的区别。该系列有着十分广泛的应用，特别是在便携式、省电和特殊信息保存的仪器和系统中显得更为有用。 (1) AT89系列单片机的特点 ① 含有Flash存储器 由于片内含有Flash存储器，因此在系统开发过程中可以十分容易地进行程序的修改。同时，在系统工作过程中，能有效地保存数据信息，即使外界电源损坏也不会影响信息的保存。 图 3－1 多点温度测量电路原理图 ② 和AT80C51插座兼容 AT89系列单片机的引脚和MCS-51系列单片机的引脚是一样的，只要用相同引脚的AT89系列单片机就可以取代MCS-51系列单片机。 ③ 静态时钟方式 AT89系列单片机采用静态时钟方式，节省电能，这对于降低便携式产品的功耗十分有用。 (2) AT89系列单片机的概况 AT89系列单片机共有7种型号，分别为AT89C51、AT89LV51、AT89C52、AT89LV52、AT89C2051、AT89C1051和AT89S8252。其中AT89LV51、AT89LV52分别是AT89C51、AT89C52的低电压产品。最低电压可以低至2.7V，而AT89C2051、AT89C1051则是低档型的低电压产品，它们只有20条引脚，最低电压也为2.7V。 ① 主要性能 ◆与MCS-51单片机产品兼容 ??◆8K字节在系统可编程Flash存储器 ??◆1000次擦写周期 ??◆全静态操作：0Hz～33Hz ??◆三级加密程序存储器 ??◆32个可编程I/O口线 ??◆三个16位定时器/计数器 ??◆八个中断源 ??◆全双工UART串行通道 ??◆低功耗空闲和掉