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温度监控系统的设计

时间:2011-03-17 12:05来源: 骆驼毕业论文网 作者:admin
次毕业设计的任务是设计一种基于AT89S52单片机的温度监控系统,该检测仪的主要功能是实现温度数据的采集、传送并显示在上位PC机上,它的硬件电路主要分为三大部分:单片机应用电路部分、温度数据采集电路部分以及串口通讯部分。 其中单片机应用电路部分是整

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次毕业设计的任务是设计一种基于AT89S52单片机的温度监控系统,该检测仪的主要功能是实现温度数据的采集、传送并显示在上位PC机上,它的硬件电路主要分为三大部分:单片机应用电路部分、温度数据采集电路部分以及串口通讯部分。
其中单片机应用电路部分是整个系统的核心部分,实现对整个系统的控制,包括启动温度采集电路、发送温度数据等;温度采集电路主要是传感器电路(采用数字温度传感器DS18B20),完成温度数据的采集;串口通讯部分包括串行接口、串行电平转换电路,其功能是实现单片机与上位PC机的通信,将温度数据传送到上位PC机上。
本文首先介绍了温度检测仪的相关背景及其应用,然后针对选题内容,实施方案和所做的工作进行了阐述。接着是系统各模块的硬件设计,其中包括单片机模块、温度采集模块、串口通信模块,其中包括主要元器件的功能介绍、各分块电路的设计与调试,然后是上位机的软件设计,其中包括上位机设计的思路和上位机的软件程序,最后是系统整体软硬件总体调试。
本次设计已经达到了预期的基本要求,即实现温度的采集并通过串口发送到上位PC机上,通过上位PC机能够显示当前的正常温度,并通过温度的变化验证系统工作的正常性。


从硬件角度看:单片机具有小型化的特点,它采用超大规模技术将具有数据处理能力的微处理器(CPU)、存储器(含程序存储器ROM和数据存储器RAM)、输入、输出接口电路(I/O接口)集成在同一块芯片上,一片单片机芯片就具有组成计算机的全部功能。
从软件角度看:单片机指令系统有精单指令的特点,容易学习。利用单片机指令编写的源程序短小精悍,使单片机应用产品即体积小又具有智能化。
发展前景:纵观单片机的发展过程,可以预见单片机的发展有着广泛的前景。尤其在工业控制、智能仪器仪表、计算机网络和通信领域、家用电器、医用设备等领域中将有着广泛的发展前景。
一般的施工期间都要采取措施进行温度控制,减小内度剃度,防止裂缝,确保安全,温度荷载是引起变形和应力变化的主要荷载之一,因此对运行期间温度场的检测也是安全检测的重要内容之一。传统温度测量一般使用点式温度计,以热电偶式温度计为例,这种温度计本身具有教高的精度,但就工程实际引用而言,尚有许多不足,一支温度计只可测量一个点的温度,对工作的环境要求严,抗干扰能力差,安装复杂干扰施工,尤其是传统的温度计信息量太少,很难掌握整个坝体内部温度场的变化。所以我们所要设计的温度检测仪应该充分目前比较先进的单片机芯片和多种的温度传感器,克服以上的不足。
1.4选题内容、实施方案和所做工作
本文主要介绍了温度的采集并通过串口传入PC机上,系统中采用AT89S52作为下位机,工控PC机为上位机,二者通过RS-232串口接收或发送数据和指令。而温度采集采用数字温度传感器,配合单片机程序实现温度采集并传入计算机上显示。
这个设计主要包括以下几个方面:单片机电路的总图设计,元器件的采购和测试,硬件电路的焊接和调试以及联合单片机端程序进行联合调试。
功能部分电路是单片机应用系统硬件设计的重心,电路的各部分都是紧密相关﹑互相协调的,任何一部分电路考虑不从分,都会给其他部分带来难以预料的影响,甚至导致硬件大返工。所以我们通过上网和图书馆查阅了大量的资料,借鉴了别人有过类似系统设计的经验,参考成熟电路,最终我们确定了总体设计方案,并将其划分为多个功能模块。本系统整体划分为三大模块,分别是:单片机应用电路,温度采集模块,串口通

 

2.控制引脚介绍
P0口:P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口,每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时,引脚用作高阻抗输入。
当访问外部程序和数据存储器时,P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下,P0具有内部上拉电阻。在flash编程时,P0口也用来接收指令字节;在程序校验时,输出指令字节。程序校验时,需要外部上拉电阻。
P1口:P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,p1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流(IIL)。此外,P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入(P1.0/T2)和时器/计数器2的触发输入(P1.1/T2EX)。在flash编程和校验时,P1口接收低8位地址字节。
引脚号第二功能
P1.0T2(定时器/计数器T2的外部计数输入),时钟输出
P1.1T2EX(定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制)


元件,提取电信号,放大调理,A/D变换,将温度相关数字信号传送到计算机,进行数据处理及显示得到温度测试数据。这种测试方法在工程应用中很麻烦,尤其在分布式多点测试、集中控制采集、测试现场远离集中控制中心的场合,将造成技术复杂、设备成本高、数据传输易受干扰、测量精度低、系统误差大等缺点。认真考虑了本系统设计的要求,最终决定在这次设计的系统中采用新型的单片数字温度传感器美国DALLAS公司生产的单总线、数字式温度传感器系列。

2.2.1DS18B20的主要技术特性
是美国DALLAS半导体公司继DS18B20之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比,他能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9~12位的数字值读数方式。可以分别在93.75ms和750ms内完成9位和12位的数字量,并且从读出的信息或写入的信息仅需要一根口线(单线接口)读写,温度变换功率来源于数据总线,总线本身也可以向所挂接的供电,而无需额外电源。因而使用可使系统结构更趋简单,可*性更高。他在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方

图2-8DS18B20的64B闪速ROM的结构
开始8位是产品类型的编号,接着是每个器件的惟一的序号,共有48位,最后8位是前56位的CRC校验码,这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。
(2)非易市失性温度报警触发器TH和TL,可通过软件写入用户报警上下限。
(3)高速暂存存储器
DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E?2RAM。后者用于存储TH,TL值。数据先写入RAM,经校验后再传给E?2RAM。而配置寄存器为高速暂存器中的第5个字节,他的内容用于确定温度值的数字转换分辨率,DS18B20工作时按此寄存器中的分辨率将温度转换为相应精度的数值。该字节各位的定义如下:


常用PC机串行接口有3种:PS/2接口用于连接键盘和鼠标;RS232串行接口一般用来实现PC机与较低速外部设备之间的远距离通信;USB通用串行总线接口是现在比较流行的接口,它最大的好处在于能支持多达127个外设,外设可以独立供电,也可以通过USB接口从主板上获得500mA@+5V的电流,并且支持热拔插,真正做到即插即用。
PC机的3种串行接口都可以用于与外设之间的数据通信,PS/2接口由于是专用于键盘和鼠标,在PC机的编程处理上要麻烦一些,而且在多数情况下,其他外设还不能占用。USB接口有着功能强大、传输速度高、连接外设数量多,可向外设提供电源等特点,其应用越来越广,但是与RS232C行接口比较,USB接口的上位机(即PC机)程序的开发有着开发难度大、涉及知识面广、开发周期长等特点,同时在下位机(即单片机)硬件设计时必须选用带有USB接口的单片机或扩展专门的USB接口芯片,这必然会给下位机的软硬件系统设计增加难度并提高了软硬件成本。所以,USB接口通常用于对传输速度要求高、传输功能复杂、或需上位机提供电源的外设和装置上。
RS232串行通信接口主要特点是技术成熟、结构简单,只需3条普通导线就可以进行双向通信,传输距离较远,一般可达10m以上。现在流行的高级语言都支持对串口的直接操作,常用的单片机也把串行通讯口作为一个标准接口集成在单片机内,开发者在进行单片机应用系统设计时只需增加1片RS232与TTL电平转换芯片就可以构成一个单片机与PC机之间的RS232串行通讯接口。因此,RS232串行通讯接口的开发具有开发周期短,对开发者的软硬件水平要求不高等特点。RS232引脚入图2-14

测量获得的温度
;这个转化温度的方法可是我想出来的哦~~非常简洁无需乘于0.0625系数

 movm232_F,TEMPER_h
 lcallm232_FS;调用RS232发送程序,返回温度数据高字节
 movm232_F,TEMPER_l
 lcallm232_FS;调用RS232发送程序,返回温度数据低字节
 MOVA,TEMPER_l
 SWAPA
 MOVTEMPER_l,A
 MOVA,TEMPER_H
 SWAPA
 ANLA,#0F0H
 ANLTEMPER_l,#0FH
 ORLA,TEMPER_l

 movr7,a
 movr6,#00h
 lcallCHANGE16_10
 mova,r5
 movm232_F,r5
 lcallm232_FS;调用RS232发送程序,返回温度数据

 AJMPMAIN_1
 
MAIN_2:   ;自动报警程序
 LCALLGET_TEMPER;调用读温度子程序
 mova,TEMPER_h ;报警比较程序
 clrc   ;清标志位C
 cjnea,#ov_temp_h,ov_1;比较温度数据高字节,若高字节相等,比较低字节
 clrc
 mova,TEMPER_l
 cjnea,#ov_temp_l,ov_1 ;比较温度数据低字节,若低字节相等,输出报警
 clrov_temp  ;输出报警

 AJMPMAIN_1
ov_1:
 jcmain_1 ;判断清标志位C,C=0时输出报警;C=1无报警
 clrov_temp ;输出报警
 AJMPMAIN_1

 

m232_FS:
 CLRTI  ;清除发送标志位
 MOVSBUF,m232_F ;发送数据
 JNBTI,$ ;等待发送完毕
 CLRTI
 ret


;这是DS18B20复位初始化子程序
INIT_1820:
 SETBDQ
 NOP
 CLRDQ
;主机发出延时537微秒的复位低脉冲
 MOVR1,#3
TSR1:
 MOVR0,#107
 DJNZR0,$
 DJNZR1,TSR1
 SETBDQ;然后拉高数据线
 NOP
 NOP
 NOP
 MOVR0,#35H
TSR2:
 JNBDQ,TSR3;等待DS18B20回应
 DJNZR0,TSR2
 LJMPTSR4;延时
TSR3:
 SETBFLAG1;置标志位,表示DS1820存在
 LJMPTSR5
TSR4:
 CLRFLAG1;清标志位,表示DS1820不存在
 LJMPTSR7
TSR5:
 MOVR0,#117
TSR6:
 DJNZR0,TSR6;时序要求延时一段时间
TSR7:
 SETBDQ
 RET
;读出转换后的温度值
GET_TEMPER:
 SETBDQ


参考文献
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