基于DS18B20的温湿度巡检仪电路设计精选.doc

课设报告 由DS18B20构成的多点温度测量系统基于AT89C51和DS18B20的最简温度测量系统的设计基于89C51+DS18B20的智能温控器的研制, 多点温湿度采集是其中一个重要的方面。美国Dallas 公司推出的数字温度传感器DSl8B20接口简单, 方便与微控制器连接,对微控制器的口线占用少。我国宏晶科技公司的单片机STC12C5608AD是MCS-51系列单片机的派生产品, 在指令系统、硬件结构和片内资源上与标准8052单片机完全兼容。两者结合起来非常适合构建高精度多点温度采集系统。系统通过RS- 232总线与上位机进行通信, 完成数据传输 1.1系统原理及基本框图 如图1.1所示，实际干球温度和湿球温度经过DS18B20传感器转换后，然后送到单片机中进行数据处理。处理后的数据送到电子屏中显示。 图1.1 系统硬件总体结构 根据单片机应用系统的设计原则， 首先设计了系统硬件的总体结构如图1.1所示， 然后按模块分别对各单元电路进行电路设计， 而后进行硬件电路集成。单片机为系统的控制核心部分。 温度传感器信号由信号处理及放大电路进行处理之后送入A/D转换器， 再由单片机控制A/D转换器进行温度数据的采集， 而后对温度原始数据进行处理， 根据处理结果驱动声光报警电路和执行显示。电源采用直流电供电， 给整个系统提供电源电压。看门狗采用硬件看门狗电路， 防止程序在运行过程中“跑飞”， 保证系统运行的稳定、可靠。基于简单，稳定可靠，价格低廉的原理本文采用了STC12C5608AD单片机及DS18B20传感器。 1.2 设计任务 利用单片机与AD设计一个通过电路设计、，提高学生在应用方面的实践技能，培养学生综合运用理论知识解决实际问题的能力。初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法。 示波器最主要的性能指标就是带宽，即能测量信号的频率范围，为了达到较高的带宽就要求各部分的传输速率最要能达到不制约数据信号的传输。 香农（Shannon）采样定理：为了避免信息损失，带宽为 f 模拟信号必须用 fs2f 的采样速率进行采样。 奈氏（Nyquist）采样定理：设有一个频率带限信号x(t)，其频带限制在(0,f)内，如果以不小于fs=2f的采样速率对x(t)进行等间隔采样，得到时间离散的采样信号x(n) =x(nTs)(其中Ts=1/fs称为采样间隔)，则原信号x(t)将唯一的被所得到的采样样本x(n)完全确定。 带通采样定理:设一个频率带限信号 X(t)，其频带限制在(f1,f2)内，如果采样速率fs满足:fs=2 (f1+f2)/(2n+1) 式中，n能取满足fs2(f2-f1)的最大正整数(0,1,2..)，则用 fs对x(t)进行等间隔采样所得到时间离散的采样信号 x(n)=x(nTs)(其中 Ts=1/fs 称为采样间隔)能准确确定原信号 x(t)。 如果假设要用本系统测量 0—100KHz的信号，为了使信号不失真的显示在后端，要求采样速率为原始信号的4倍，即要求 AD转换速率为400KHz，也就是 2.5ms 转换一个数据，这个对所选用的STC12C5201系列A/D转换器是可以达到的。从官方说明书中得知，STC12C5201AD系列在高速情况下70个时钟周期转换一次，当选用33M晶振时，AD速度可达到471KHz。 把数据从 A/D转换器接收到，下一条指令就可以发送出去，所以基本不影响传输速率。用计算机 USB 标准与单片机进行通信，USB2.0标准的问世，它以具有480Mbit/s的最大传输速率。 1.3 系统设计中遇到的主要问题 一、数据处理 示波器需要对外界的各种电压电流信号进行测量。外界的电信号先由信号条理部分处理成A/D转换器转换范围内的电信号，然后 A/D转换器把模拟信号变成单片机能接受的数字信号，单片机再将这些信号发送给计算机。计算机得到的数字信号，往往要转换成人们所熟悉的工程值，才有它的意义，这就得进行标度变换。本系统中，就要在计算机中将从单片机接收到的数字量还原成前端测得的电压信号值。标度变换的方法有许多种，选择适合本系统的一种方法很是重要。 二、单片机与PC机的通讯 单片机与 PC机的通讯的设计应包含下面几方面的问题： 1、通信接口：利用USB转232芯片CH341或PL-2303 2、通信协议：要想保证通信，功通信双方必须有一系列的协议。作为发送方，必须清楚在何时发送信息，发送什么内容，作为接收方，必须清楚在何时接收信息，接收到的是什么内容。 3、波特率设定：在串行通信中波特率是一个非常重要的指标，它反映了串行通信的速率，也反映了对传输通道的要求。由于异步通信双方各用自己的时钟，要保证捕捉到正确的信息，最好采用较高频率的时钟，一般选择时钟频率