基于单片机的温度控制系统设计 本科论文.docVIP

目 录 目 录 1 摘 要 2 前 言 3 第1章 任务分析与方案确定 4 1.1 数据采集电路分析 4 1.2 数据处理和显示电路分析 5 1.2.1 单片机系统分析 5 1.2.2 显示与键盘分析 6 1.3 继电器电路分析 7 1.4 通信接口电路分析 7 第2章 系统硬件设计 9 2.1数据采集电路 9 2.1.1 DS18S20数字温度传感器性能描述 9 2.1.2 DS18S20数字温度传感器与AT89C51连接 9 2.2 数据处理和显示电路 10 2.2.1 AT89C51 10 2.2.2 控制器、振荡源和复位电路 13 2.2.3键盘与显示电路 14 2.3 继电器电路 17 2.4通信接口电路 18 第3章 软件设计 20 文献翻译 38 总 结 41 参 考 文 献 42 附录 摘 要 以和为核心，该系统有个部分：数据采集，数据处理和显示，终端接收。具体包括A/D转换器、、、个人计算机等。设计中用进行，利用单片机的串行口发送和接收数据。显示部分由、和LD数码显示器构成。硬件设计应用电子设计自动化工具，软件设计采用编程方法。 关键字：数据采集，，串行口，模块化编程 前 言 随着计算机技术的飞速发展和普及，系统在多个领域有着广泛的应用。是工、农业控制系统中至关重要的一环，在医药、化工、食品、等领域的生产过程中，往往需要随时检测各生产环节的温度、湿度、流量及压力等参数。同时，还要对某一检测点任意参数能够进行随机查寻，将其在某一时间段内检测得到的数据经过转换提取出来，以便进行比较，做出决策，调整控制方案，提高产品的合格率，产生良好的经济效益。 随着工、农业的发展势必将得到越来越多的应用，为适应这一趋势，作这方面的研究就显得十分重要。在科学研究中，运用系统可获得大量的动态信息，也是获取科学数据和生成知识的重要手段之一。总之，不论在哪个应用领域中，数据将直接影响工作效率和所取得的经济效益。 此外，计算机的发展对通信起了巨大的推动作用计算机和通信紧密结合构成了灵活多样的通信控制系统，也可以构成强有力的信息处理系统,这样对社会的发展产生了深远的影响。数据通信是计算机广泛应用的必然产物。 系统，从严格的意义上来说，应该是用计算机控制的多路数据自动检测或巡回检测，并且能够对数据实行存储、处理、分析计算以及从检测的数据中提取可用的信息，供显示、记录、打印或描绘的系统。由于RS-232在微机通信接口中广泛采用，技术已相当成熟。在近端与远端通信过程中，采用串行RS-232标准，实现PC机与单片机间的数据传输。 第1章 任务分析与方案确定 根据系统基本要求，将本系统划分为如下几个部分： 数据采集数据处理和显示 图1-1 系统框图 数据采集电路分析 本课程设计要求对温度进行测量，待测量一般不能直接被转换成数字量，通常要进行放大、特性补偿、滤波等环节的预处理。被测信号往往因为幅值较小，而且可能还含有多余的高频分量等原因，不能直接送给A/D转换器，需对其进行必要的处理，即信号调理。如对信号进行放大、衰减、滤波等。DS18S20数字温度传感器数据采集方式有顺序控制数据采集和程序控制数据采集。 方案一：顺序控制数据采集，顾名思义，它是对各路被采集参数，按时间顺序依次轮流采样。系统的性能完全由硬件设备决定。在每次的采集过程中，所采集参数的数目、采样点数、采样速率、采样精度都固定不变。若要改变这些指标，需改变接线或更换设备方能实现。方案二：程序控制数据采集，由硬件和软件两部分组成。，据不同的采集需要，在程序存储器中，存放若干种信号采集程序，选择相应的采集程序进行采集工作，还可通过编新的程序，以满足不同采样任务的要求。由于顺序控制数据采集方式缺乏通用性和灵活性，所以本设计中选用程序控制数据采集方式。数据处理和显示用单片机作为这一控制系统的核心，接受来自DS18S20的数据，经处理后通过串口传送，由于系统功能简单，键盘仅由个开关和一个外部中断端组成，完成的选择，单片机通过与LD数码显示器相连。 1.2.1 单片机系统分析 1.复位电路 单片机在开机时都需要复位，以便中央处理器CPU以及其他功能部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。的RST引脚是复位信号的输入端。复位电平是高电平有效，持续时间要有24个时钟周期以上。本系统中单片机时钟频率为MHz则复位脉冲至少应为us。 方案一：上电复位电路 上电瞬间，RST端的的电位与Vcc相同，随着电容的逐步充电，充电电流减小，RST电位逐渐下降。上电复位所需的最短时间是振荡器建立时间加上二个机器周期，在这段时间里，振荡建立时间不超过10ms。复位电路的典型