畢業設計(論文)單片機溫度數據采集系統(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7（3）數字量輸出及控制線：11條START 為轉換啟動信號。當START上跳沿時，所有內部寄存器清零；下跳沿時，開始進行A/D轉換；在轉換期間，START應保持低電平。EOC位轉換結束信號。當EOC為高電平時，表明轉換結束；否則，表明正在進行A/D轉換。OE為輸出允許信號，用于控制三態輸出鎖存器向單片機輸出轉換得到的數據。OE=1,輸出轉換得到的數據；OE=0，輸出數據線呈高阻狀態。D7D0位數字數出線。（4）電源線及其他：5條CLOCK為時鐘輸入信號線。因ADC0809的內部沒有時鐘電路，所需時鐘信號必須有外界提供，通常使用頻率為500KHz的時鐘信號。Vcc為+5V電源線。GND為地線。Vref(+)和Vref()為參考電壓輸入，參考電壓用來與輸入的模擬信號進行比較，作為逐次逼近的基準。其典型去值：Vref(+)=+5v,Vref()=0v.熱電式傳感器是溫度變化轉換為電量變化的裝置，它利用敏感元件的電磁參數隨溫度變化而變化的特性來達到測量目的。本設計是用熱電阻傳感器來進行測量的，熱電阻的特點是精度高，適用于測低溫。雖然大多數金屬的電阻值隨溫度變化而變化，然而并不是所有的金屬都能作為測量溫度的熱電阻。作為測量溫度熱電阻的金屬材料應具有如下特性：電阻溫度系數大，電阻率要大，熱容量下；在整個測量范圍內應具有穩定的物理和化學性質；電阻與溫度的關系最好近似于線性，或為平滑的曲線；并要求容易加工，復制性好，價格便宜。目前應用最廣發的熱電阻材料試鉑和銅并且已做成標準測溫熱電阻，本設計選用的是鉑電阻。雖然大多數金屬的電阻值隨溫度變化而變化，然而并不是所有的金屬都能作為測量溫度的熱電阻。作為測量溫度熱電阻的金屬材料應具有如下特性：電阻溫度系數大，電阻率要大；在整個測量范圍內應具有穩定的物理和化學性質；電阻與溫度的關系最好近似于線性，或為平滑的曲線；并要求容易加工，復制性好，價格便宜。目前應用最廣泛的熱電阻材料是鉑和銅并且已做成標準測溫熱電阻，本設計選用的是鉑電阻。鉑電阻的特點是精度高，穩定性好，性能可靠。鉑在氧化性氣氛中，甚至在高溫下的物理、化學性質非常穩定。因此鉑被公認為是目前制造熱電阻的最好材料。鉑電阻作為標準電阻溫度計使用，也常被用在工業測量中。此外，還被廣乏地應用于溫度的基準、標準的傳遞。采樣的輸入采用差分電路如圖33所示: 令R55=R24=R25=R47,則此時為減法器輸出：Vo=Vi1。圖33 差分放大器第4章 顯示系統、報警系統及鍵盤控制 顯示系統的設計顯示系統是單片機控制系統的重要組成部分，主要用于顯示各種參數的值，以便使現場工作人員能夠及時掌握生產過程。工業控制系統中常用的顯示器件有CRT、LED、LCD等。LED成本低廉，功耗低等優點，多用于單片機控制系統中，所以選用LED顯示 LED顯示器件的工作原理LED是一種電流發光器件．它既可以工作在恒定電流狀態，又可以工作在脈沖電流狀態。在平均電流相同的情況下，脈沖工作狀態可產生比直流工作狀態較強的亮度，一般每秒鐘可導通100—500次，每次為幾個毫秒：LED有單個發光二極管、七段(或八段)LED顯示器和LED點陣顯示器等類型。發光顏色有紅、綠、黃等。LED顯示器每段正常發光需直流電流1020mA，發光二極管發光時．。七段LED顯示器是由7個LED按—定的圖形排列組成，如圖31(a)所示，七段LED顯示器的各個二極管分別稱為a、b、c、d、e、f、g段，有些七段顯示器增加一個dp段表示小數點，也稱為八段LED顯示器。七段LED顯示器有兩種結構：共陰極七段LED顯示器和共陽極七段LED顯示器，如圖41(b)、(c)所示。所有二極管的陰極接在一起的稱為共陰極七段LED顯示器；所有二極管的陽極接在一起的稱為共陽極七段LLD顯示器。共陽極七段LED顯示器工作時，二極管的公共陽極接向電平“1”．各段的陰極接與共陽七段碼相對應的低電平。共陰極七段LED顯示器工作時，其公共極接到低電平，各段的陽級接與共陰七段碼相對應的高電平。在實際應用中，除公共極外，其他各極應串接一個電阻后再接到相應電平。電阻的作用是限制流過LED中的電流以保證在發光時二極管不因電流過大而被燒壞。將數碼管的引腳和單片機的數據輸出口相連，控制輸出的數據可以使數碼管顯示不同的數字和字符，通常稱控制發光二極管的8位字節數據為段選碼。7段LED段選碼如表41所示。可以看出，共陽極和共陰極的段選碼互為補數。 （a）典型七段LED器件 （b）共陽極LED顯示器 （c）共陰極LED顯示器圖41七段LED顯示器的結構原理表41 7段LED段選碼顯示字符共陰極段選碼共陽極段選碼顯示字符共陰極段選碼共陽極段選碼03FHC0HC3EHC6H106HF9HD5EHAH25BHA4HE79H86H34FHB0HF71H8EH56DH92HU3EHC1H67DH82HR31HCEH707HF8HY6EH91H87FH80H8.FFH00H96FH90H“滅”00HFFHA77H88HB7CH83H LED顯示電路設計LED的顯示有靜態顯示方式和動態顯示方式。在靜態顯示方式下，N塊顯示器件都處于選通狀態；每一塊顯示器件的段選線和一個8位的并行口相連，只要控制顯示位的段選碼，就可顯示出相應的字幅。由于顯示器件由不同的I/O控制，所以靜態顯示方式中的每一位都可以獨立顯示，在同一時刻每一位顯示的字符可以各不相同。LED動態顯示就是將所有顯示位的段選線并聯在一起，有一個8位I/O口控制，而位選線則有其他的I/O口控制，通過程序控制，不斷循環輸出相應的段選碼和位選碼，由于人的視覺暫留效應，就可以獲得視覺穩定的顯示狀態。本設計選用的是串行口動態掃描顯示，其電路圖如42所示。圖42 串行動態LED掃描電路圖42是電原理圖，使用廉價易得的74HC164和74LS138作為擴展芯片。74LS164是一個8位串入并出的移位寄存器，其此處的功能是將8051串行通信口輸出的串行數據譯碼并在其并口線上輸出，從而驅動LED數碼管,本4LS138是一個38譯碼器，它將單片機輸出的地址信文中采用NXP公司的74HC64。7號譯碼后動態驅動相應的LED。但74LS138電流驅動能力較小，為此，使用了未級驅動三極管2SA1015作為地址驅動。報警系統的電路圖如圖43所示。報警是微機控制系統的一項重要功能，主要用于保證生產過程的正常運行和操作者的生命安全。在生產過程中控制系統隨時檢測被控對象的一些重要參數，當超出允許范圍是，控制系統便會發出聲光報警信號，引起操作者的注意以便采取相應的措施。智能型的報警系統不僅能夠發出聲光報43報警系統的電路圖警系統不僅能夠發出聲光報警信號，甚至可以實現簡單故障的自動處理。圖43報警系統的電路圖 鍵盤控制的設計鍵盤按結構的不同可分為獨立式按鍵和行列式鍵盤兩類，每類按譯碼方式的不同又分為編碼式和非編碼式兩種。單片機中一般使用的都是用軟件來識別和產生鍵代碼的非編碼鍵盤。 行列式鍵盤的編碼方式由靜態和動態兩種。靜態接口主要由一個行編碼器和一個列編碼器構成；動態接口可采用計數器、譯碼器和數據選擇器構成。這兩種鍵盤由硬件完成鍵的編碼任務。 一般在小型儀器儀表和控制系統中，使用較多的是行列式和獨立式的非編碼鍵盤；如果系統要求實現多鍵同時按下的處理，則用非編碼獨立方式較為合適。 本設計采用獨立式按鍵方式，主要通過4個鍵，SSSS4來實現指定顯示某一電路，當S1斷開時，為巡回檢測電路，當S1閉合時，指定顯示電路的通道數與SSS4的關系見下表42 表42鍵對應的通道數 S4S3S2對應通道數00000011010201131004101511061117 “1’”表示鍵閉合，“0”表示鍵斷開。 系統的電源設計穩壓電源是單片機測控系統的重要組成部分，它不僅為測控系統提供多路電源電壓，還直接影響到系統的技術指標和抗干擾性能。特別是單片開關電源的迅速推廣應用，為設計新型、高效、節能電源創造了良好的條件。此設計中選用的三端固定集成穩壓器為78L05，其電路圖如圖44所示。此系統中除了提供主系統電源即單片機電源以外，還需要提供+1V電源，我是按照電阻分壓原理直接在系統電源上分壓得到的。圖44 電源電路原理圖 第5章 系統軟件設計 主控模塊的系統設計在主模塊中的主要程序是溫度檢測程序，溫度檢測程序主要由以下幾個方面構成：采樣周期T的確定：如果對控制系統的速度要求不高，且計算機的工作任務較少，采樣周期可通過軟件程序實現；否則應通過擴展時鐘芯片實現。采樣開關通道號的控制：控制采樣開關選擇要監測數據的通道。A/D轉換：實現模擬量到數字量的轉換。系統軟件介紹：本程序由系統初始化程序和中斷程序組成。初始化程序完成中斷向量和定時器初值的設定；中段程序完成數據采樣工作，實現對8個通道的巡回檢測。初始化程