【正文】 ...........................................................23 鍵盤 使用說(shuō)明 ....................................................................................................23 電源接 口電路 ............................................................................................................24 第 6章 溫 度檢測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ................................................................................................25 系統(tǒng)軟 件的整體設(shè)計(jì) ..................................................................................................25 系統(tǒng) 的主程序 ............................................................................................................26 溫度 采集程序 ............................................................................................................27 LED顯 示程序 .............................................................................................................29 第 7章 系統(tǒng) 軟件的匯編與調(diào)試 ....................................................................................................31 ................................................................................................................31 KEIL UVISION2...........................................................................................................32 仿真結(jié)果 分析 ............................................................................................................33 硬件 焊接及系統(tǒng)調(diào)試 ..................................................................................................36 第 8章 結(jié) 束語(yǔ) ............................................................................................................................38 致 謝 ..........................................................................................................................................40 參考文獻(xiàn) .....................................................................................................................................41 附錄 1 系 統(tǒng)硬件電路圖 ...............................................................................................................43 附錄 2 實(shí) 物圖 .............................................................................................................................44 附錄 3 PCB圖 ..............................................................................................................................45 附錄 4 程序 清單 ..........................................................................................................................46 1 第 1 章 緒論 課題背景及意義 在科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的今天， 溫度檢測(cè)與 控制起 到不可忽視的作用。 溫度控制不 論 是在醫(yī)療 領(lǐng)域還是 在 工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用都非常廣泛。 例如在 電力工程、食品加工、 冶金工業(yè)、 化工 生產(chǎn)造紙行業(yè) 和 機(jī)械制造等諸多領(lǐng)域中， 需要對(duì)各類 反應(yīng)爐、加熱爐和 熱處理爐 的 溫度進(jìn)行測(cè)量并進(jìn)行控制 ，尤其是 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，很多時(shí)候都需要對(duì)溫度進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控，以保證 生產(chǎn)能 夠順利進(jìn)行，從而產(chǎn)品的質(zhì)量才能得到有效 的保證 [1]。 自動(dòng)控制系統(tǒng)在各個(gè) 領(lǐng)域尤其是工業(yè)領(lǐng)域中有著 廣泛的應(yīng)用， 而溫度控制是控制系統(tǒng)中最為常見(jiàn)的控制之一，其中 溫度采集及其報(bào)警是整 個(gè)控制系統(tǒng) 的基礎(chǔ) 。隨著單片機(jī)技術(shù) 的日益成熟 ，通過(guò)單片機(jī)對(duì) 溫度檢測(cè) 日益成為 自動(dòng)控制領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展方向。 采用單片機(jī)來(lái)對(duì)溫度進(jìn)行 檢測(cè) ，不僅具有控制方便 、 組態(tài)簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以 大幅度提高被控溫度的 精確性 ，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量 [1]。 國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀 在當(dāng)今時(shí)代 ， 溫度檢測(cè)技術(shù) 日新月異 ， 許多 新的 溫度檢測(cè) 的 技術(shù) 不斷得到 開(kāi)發(fā) ， 并且 取得了 很大的進(jìn)展。在工業(yè)上這些新的測(cè)溫技術(shù) 開(kāi)始 投入 應(yīng)用， 主要有以下幾種 ： （ 1） 采用 集成電路溫度檢測(cè)元件 。該元件 是 利用硅晶體管 的 基極 與 發(fā)射極 之間 電壓與溫度 的關(guān)系 (即半導(dǎo)體 PN 結(jié)的溫度特性 )進(jìn)行溫度檢測(cè) 。 該元件是 把 用于溫度測(cè)量、 信號(hào)處理 以及 放大電路 等電路模塊 集成 在一塊芯片上，并將其 封裝 在 小型管殼內(nèi)， 從 而制造出的 集成電路溫度檢測(cè)元件。目前，國(guó)內(nèi) 在這方面也開(kāi)始了生產(chǎn)。 （ 2） 采用 半導(dǎo) 溫度檢 體 測(cè)元 件 ，該元件 在眾多的 溫度檢測(cè)元件 中很具有代表性 。半導(dǎo)體的電阻溫度系數(shù)比金屬大 l～ 2個(gè)數(shù)量級(jí)，二極管和三極管的 PN結(jié)電壓 、 電容對(duì)溫度靈敏度很高。 目前很多測(cè)溫元件都是基于上述測(cè)溫原理 。 （ 3） 石英晶體溫度檢測(cè)器 。 該系列元件采用 LC或 Y型切割 的石英晶片的共振頻率隨溫度變化的特性 而制作 。它可以自動(dòng)補(bǔ)償石英晶片的非線性，測(cè)量精度較高，一般可檢測(cè)到 ℃ 。 （ 4） 采用 熱噪聲溫度檢測(cè)器 ， 它是利用熱電阻元件產(chǎn)生的噪聲電壓與溫度 具有的 相關(guān)性 來(lái)設(shè)計(jì)的 。其特點(diǎn)如下： ① 感溫元件的阻值幾乎不影響測(cè)量精確度； 2 ② 輸出噪聲電壓大小與溫度是比例關(guān)系 ； ③ 不受壓力影響 ； 因此，它是可以直接讀出絕對(duì)溫度值而不受材料和環(huán)境條件限制的溫度檢測(cè)器。 （ 5） 采用 核磁共振溫度檢測(cè)器 ，這種檢測(cè)溫度的方法是 利用共振吸收頻率 隨溫度上升而減少的原理研制成的 ，它的 原理是將具有 核自旋的物質(zhì)置于靜磁場(chǎng)中 ，當(dāng) 在 與靜磁場(chǎng)垂直方向 上加上 電磁波 時(shí) ， 就 會(huì)發(fā)生對(duì)某頻率電磁的吸收現(xiàn)象 。 這種檢測(cè)器精度極高，是一種性能十分良好的溫度檢測(cè)器。在常溫下，可作理想的標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)之用。 （ 6） 采用 光纖溫度檢 測(cè)器 ，這種 是目前光纖傳感器中發(fā)展較快的一種 ， 它是利用雙折射光纖的傳輸光信號(hào)滯后量隨溫度變化的原理 而 制成的雙折射光纖溫度檢測(cè)器，檢測(cè)精度在 ? 1℃ 以內(nèi)，測(cè)溫范圍可以從絕對(duì) 0℃ 到 2020℃ 。 （ 7） 微波溫度檢測(cè)器 是 采用微波測(cè)溫可以達(dá)到快速測(cè)量高溫的目的。它是利用在不同溫度下，溫度與控制電壓成線性關(guān)系的原理制成的。這種檢測(cè)器的靈敏度為 250kHZ/℃ ，精度為 1%左右，檢測(cè)范圍為 20～ 1400℃ 。 通過(guò)對(duì)以上溫度檢測(cè)新技術(shù)的概述可以看出， 未來(lái) 溫度檢測(cè) 技術(shù) 的發(fā)展趨勢(shì) 主要表現(xiàn)在下面幾個(gè) 方面： （ 1） 加強(qiáng)新原理、新材料、新加工工藝的開(kāi)發(fā)。如近來(lái)已經(jīng)開(kāi)發(fā)的炭化硅薄膜熱敏電阻溫度檢測(cè)器，厚膜、薄膜鉑電阻溫度檢測(cè)器，硅單晶熱敏電阻溫度檢測(cè)器等。 （ 2） 擴(kuò)大測(cè)溫對(duì)象 。 溫度檢測(cè)技術(shù)將會(huì)由點(diǎn)測(cè)溫發(fā)展到線、面，甚至立體的測(cè)量 ，它的 應(yīng)用范圍 也 不斷的在擴(kuò)大，像如今在家用電器、 汽車工業(yè) 等 領(lǐng)域 方面也有了應(yīng)用 。 （ 3） 新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā) 。 為了適應(yīng)越來(lái)越多的需求，許多新的產(chǎn)品正在不斷的被研制出來(lái)， 同時(shí)新的檢測(cè)技術(shù) 也 逐漸在開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品時(shí)不斷的得到應(yīng)用。 （ 4） 擴(kuò)展檢測(cè)范圍 。 隨著現(xiàn)代工業(yè)不斷的發(fā)展，產(chǎn)品的質(zhì)量的要求也不段的在提高，尤其是那些對(duì)溫度要求較高的產(chǎn)品。所以在未來(lái)測(cè)量溫度的范圍會(huì)有所擴(kuò)大，比如在超高溫的測(cè)量。 （ 5） 向智能化 、 集成化 、 適用化方向發(fā)展。新產(chǎn)品不僅要具有檢測(cè)功能，又要具有判斷和指令等多功能，采用微機(jī)向智能化方向發(fā)展。向機(jī)電一體化方向發(fā)展 [2]。 研究設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 本文主要講 述了一個(gè)基于 AT89S52單片機(jī) 的溫度檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)充分利用了數(shù) 字溫度傳感器DS18B20 的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一個(gè)集溫度采集與轉(zhuǎn)換、顯示以及報(bào)警 一系列任務(wù) 的系統(tǒng) 。 該系統(tǒng)的 溫度信號(hào)由數(shù)字溫度傳感器 DS18B20采集，并以數(shù)字信 號(hào)的方式傳送給單片機(jī)。單片機(jī)將獲得的溫度值在 數(shù)碼管 上 顯示出來(lái)。數(shù)碼管的顯示采用動(dòng)態(tài)掃描的方式，為了增強(qiáng)數(shù)碼管的顯示效果并對(duì)單片機(jī) 3 的 P0口進(jìn)行上拉，并用 PNP型的三極管來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管。數(shù)碼管采用 4位共陽(yáng)極的 LED。同時(shí)單片機(jī)還需要進(jìn)行 溫度 值 的判斷 ，看 是否超越 所設(shè)置的溫度上下 限 ，若低于或高于所設(shè) 定的 溫度，單片機(jī)將發(fā)出信號(hào)使蜂鳴器 報(bào)警 并有相應(yīng)的指示燈亮 。 該系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 包括硬件及軟件 設(shè)計(jì)， 現(xiàn)對(duì) 本文整體 結(jié)構(gòu) 安排進(jìn)行 如 下介紹。在第一章中主要介紹當(dāng)前溫度檢測(cè)技術(shù)的背景及其意義，討論下該技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。在第二章中則對(duì)該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行下論證，主要包括各關(guān)鍵部分元器件的選擇。在第三章則對(duì)溫度檢測(cè)的基本原理進(jìn)行下簡(jiǎn)單的介紹，并針對(duì)本設(shè)計(jì)所采用的 DS18B20的工作原理進(jìn)行下介紹。第四章則是 對(duì) 該系統(tǒng) 所采用的單片機(jī)及芯片進(jìn)行介紹，為后面的工作打下理論基礎(chǔ)。第五章則是溫度檢測(cè)系統(tǒng) 的硬件設(shè)計(jì)，主要包括各關(guān)鍵部位的電路設(shè)計(jì)。 第六章則是本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，給出了軟件設(shè)計(jì)的流程圖。第七章是系統(tǒng)的仿真 及硬件電路焊接與調(diào)試，介紹了仿真結(jié)果及調(diào)試所遇到的問(wèn)題。在最后一章 中則對(duì)該系統(tǒng)的不足之處進(jìn)行了說(shuō)明，并對(duì)后續(xù)工作 的 開(kāi)展進(jìn)行了展望。 4 第 2 章 系統(tǒng)方案 論證與比較 溫度傳感器的選擇 溫度檢測(cè)系統(tǒng)有 其 共同的特點(diǎn) ： 測(cè)量點(diǎn)多 、 環(huán)境復(fù)雜 、 布線分散 、 現(xiàn)場(chǎng)離監(jiān)控室遠(yuǎn)等 。 若采用一般溫度傳感器采集溫度信號(hào) ， 則需要設(shè)計(jì)信 號(hào)調(diào)理電路 、 A/D 轉(zhuǎn)換 及 相 應(yīng)的接口電路 ， 才能把傳感 器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送到計(jì)算機(jī)去處理 。 這樣 ， 由于各種因素會(huì)造成檢測(cè)系統(tǒng)較大的偏差 ，因此 溫度檢測(cè)系統(tǒng) 設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于溫度傳感器 的選擇。 方案一 ： 本方案采用模擬溫度 傳感器 AD590作為 測(cè)溫元件 ，傳感器將測(cè)量的溫度變 換轉(zhuǎn)換成電流的變化，再通過(guò)電路轉(zhuǎn)換成電壓的變化，使用運(yùn)算放大器 將信號(hào) 進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯螅詈笸ㄟ^(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，傳送 給單片機(jī) 。 此方案的硬件電路過(guò)于繁瑣，不可取。 方案 二 ： 采用熱敏電阻 ， 可滿 足 40℃ ～ 90℃ 測(cè)量 范圍 ， 但熱敏電阻精度 、 重復(fù)性 、 可靠性較差 ，對(duì)于檢測(cè) 1攝氏度的信號(hào)是不適 用的 。 而且在溫度測(cè)量系統(tǒng)中 ， 采用單片溫度傳感器 ， 比如 AD590，LM35等 。 但這些芯片輸出的都是模擬信號(hào) ， 必須經(jīng)過(guò) A/D轉(zhuǎn)換 后才能送給計(jì)算機(jī) ， 這樣就使得測(cè)溫裝置的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 。 另外 ， 這種測(cè)溫裝置的一根線上只能掛一個(gè)傳感器 ， 不能進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量 ， 即使