溫度采集顯示系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)(已修改)
2025-06-20 05:51 本頁(yè)面
【正文】 I １引言 在實(shí)際生產(chǎn)、生活等各個(gè)領(lǐng)域中，溫度是環(huán)境因素的不可或缺的一部分，對(duì)溫度進(jìn)行及時(shí)精確的控制和檢測(cè)顯得尤為重要。比如 消防電氣的非破壞性溫度檢測(cè)，電力、電訊設(shè)備的過(guò)熱故障預(yù)知檢測(cè)，空調(diào)系統(tǒng)的溫度檢測(cè)， 在醫(yī)院的監(jiān)護(hù)中也用到溫度的測(cè)量， 化工、機(jī)械等設(shè)備溫度過(guò)熱檢測(cè)， 土壤各個(gè)層面上的溫度將會(huì)影響植物的生長(zhǎng)，以及熱處理中工件各個(gè)部位的溫度對(duì)工件形成后的性能至關(guān)重要等等 。 總之，現(xiàn)代電子工業(yè)的飛速發(fā)展對(duì)溫度檢測(cè)的智能化精確度要求越來(lái)越高。 目前，國(guó)內(nèi)外溫度控制系統(tǒng)及儀表正朝著高精度、智能化、小型化等方面快速發(fā)展。本課 題設(shè)計(jì)的系統(tǒng)符合當(dāng)代科學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)，能夠滿足現(xiàn)代生產(chǎn)生活的需要，其測(cè)溫效率高，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和靈活性。方便快捷的實(shí)現(xiàn)了多路溫度采集并顯示，該系統(tǒng)用液晶顯示器節(jié)省了空間且顯示效果好，報(bào)警電路同時(shí)包含了蜂鳴器和提示燈，能更好的引起操作者的警覺(jué)，在實(shí)際生產(chǎn)中能夠降低由于溫度超過(guò)額定范圍引發(fā)的事故，有良好的實(shí)用性，在國(guó)內(nèi)外都具備良好的應(yīng)用前景。 ２ 溫度采集顯示系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 確定設(shè)計(jì)過(guò)程 在熟悉課題，明確任務(wù)的基礎(chǔ)上，查閱相關(guān)資料，理清設(shè)計(jì)思路，綜合考慮總的設(shè)計(jì)時(shí)間和各部分設(shè)計(jì)所需時(shí)間，最終決定將本次 設(shè)計(jì)分五大步進(jìn)行。 1． 熟悉課題，明確任務(wù)，查閱相關(guān)資料，確定總體設(shè)計(jì)方案； 2． 根據(jù)各部分的功能劃分功能模塊，確定每一模塊的硬件組成，合理選取具有相應(yīng)功能的器件； 3． 進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，把各器件組成相應(yīng)功能的模塊，并把各功能模塊進(jìn)行電氣連接，形成總的功能系統(tǒng)； ，編寫程序，實(shí)現(xiàn)各模塊功能，使整個(gè)系統(tǒng)能夠良好的運(yùn)行； 5． 進(jìn)行仿真調(diào)試，檢查各模塊功能能否完全實(shí)現(xiàn)，綜合考慮系統(tǒng)的靈活性、穩(wěn)定性、誤差大小及測(cè)溫效率調(diào)整各器件的各項(xiàng)參數(shù)。使系統(tǒng)的處在最佳性能狀態(tài)。 溫度采集顯示系統(tǒng)方案論證 單片機(jī)的選取 在溫度采集和控制過(guò)程中，單片機(jī)是該系統(tǒng)的核心部件。它一方面要接收來(lái)自溫度傳感器的模擬信號(hào)，一方面要對(duì)這個(gè)信號(hào)進(jìn)行處理、標(biāo)度變換和顯示，另一方面要響應(yīng)串行通信中的呼叫請(qǐng)求。在單片機(jī)所實(shí)現(xiàn)的這些功能中，特別是數(shù)據(jù)采樣和保持部分，需要單片機(jī)有比較快的運(yùn)算速度，同時(shí)考慮選擇機(jī)型的低價(jià)實(shí)用性和低功耗、低電壓等性能，本設(shè)計(jì)采用 Atmel 公司的 AT89C51 芯片。 溫度傳感器的選取 溫度傳感器是測(cè)控系統(tǒng)前向通道的關(guān)鍵部件，它也稱換能器和變換器，一般是指非電物理量與電量的轉(zhuǎn)換，即傳感器是將被測(cè) 的非電量（如壓力、溫度等）轉(zhuǎn)換成與之對(duì)應(yīng)的電量或電參量（如電流、電壓、電阻等）輸出的一種裝置。社會(huì)的發(fā)展使人們對(duì)傳感器的要求也越來(lái)越高，現(xiàn)在的溫度傳感器正在基于單片機(jī) 的基礎(chǔ)上從模擬式向數(shù)字式，從集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向飛速發(fā)展，并朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測(cè)溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。 如果測(cè)量目的是定性分析的，選用重復(fù)精度高的傳感器即可，不宜選用絕對(duì)量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測(cè)量值，就需選用精度等級(jí)能滿足要求的傳感器。 對(duì)某些特殊使用場(chǎng)合，無(wú)法選到合適的傳感器，則需自行設(shè)計(jì)制造傳感器。自制傳感器的性能應(yīng)滿足使用要求。 顯而易見(jiàn)，數(shù)字式溫度傳感器在本設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)突出，綜合考慮 以上選取注意事項(xiàng) ，本設(shè)計(jì)采用 DS18B20單總線數(shù)字式溫度傳感器對(duì)溫度信號(hào) 進(jìn)行 采集。 顯示器的選取 顯示系統(tǒng)是單片機(jī)控制系統(tǒng)的重要組成部分，主要用于顯示各種參數(shù)的值，以便使現(xiàn)場(chǎng)工作人員能夠及時(shí)掌握生產(chǎn)過(guò)程。 工業(yè)控制系統(tǒng)中常用的顯示器件有 CRT、 LED、 LCD 等， CRT 不僅可以進(jìn)行字符顯示，而且可以進(jìn)行畫面顯示，和計(jì)算機(jī)配合使用，可十分方便 地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的管理和監(jiān)視，但由于 CRT 體積大，價(jià)格昂貴，所以只適用于大型微機(jī)控制系統(tǒng)。在中小型的控制過(guò)程中，為了使工作人員能夠在現(xiàn)場(chǎng)直接看到生產(chǎn)情況和報(bào)警信號(hào)，經(jīng)常選用 LED 和 LCD 作為顯示器件。 LED 和 LCD 都具有體積小，功耗低，響應(yīng)速度快，易于匹配，可靠性高和壽命高等優(yōu)點(diǎn)。 LCD 是一種功耗極低的顯示元件，在儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中的使用較多，而 LED 成本低廉，也用于單片機(jī)控制系統(tǒng)中。 設(shè)計(jì)要求巡回采集溫度，所以采用 LED 作為顯示系統(tǒng)。 從曲線中還可以看出，電池充滿后，鎳鎘電池的電壓下降幅度要比鎳氫電池的大 很多，鎳氫電池的電壓下降（負(fù)壓） 不是很明顯 。 3 硬件電路 設(shè)計(jì) 電路總體框架 本設(shè)計(jì)的電路主要分為采集電路、單片機(jī)、顯示電路。其主要組成部分如下圖所示。 圖 硬件電路框圖 控制 芯片 AT89C2051 簡(jiǎn)介 AT89C51 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓 、 高性能 CMOS 8 位單片，內(nèi)含4Kbytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（ EPROM）和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性 存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片
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