智能儀表原理與設計綜合訓練報告(已修改)
2025-08-13 19:25 本頁面
【正文】 智能儀表原理與設計綜合訓練報告題 目： 溫度采集儀的設計 班 級： 姓 名： 學 號： 指導教師： 成 績： 江蘇理工學院電氣信息工程學院2015 年 11 月 13 日目 錄前言 1第1章 課程設計任務和要求 2 設計任務 2 技術(shù)指標 2第2章 系統(tǒng)設計方案 3 溫度采集儀總體設計方案 3 各模塊設計方案 3第3章 系統(tǒng)硬件電路設計 5 單片機STC89C52簡介和最小系統(tǒng) 5 STC89C52單片機簡介 5 STC89C52單片機最小系統(tǒng) 5 數(shù)字溫度傳感模塊設計 7 數(shù)字溫度傳感器DS18B20簡介 7 顯示模塊設計 9 LCD1602液晶顯示器的工作原理 9 LCD1602液晶顯示器的設計 10 報警模塊設計 11 蜂鳴器簡介 11 溫度上下限值電路設計 12 串口輸出電路的設計 13 波特率的計算 13 MAX232芯片實現(xiàn)串行通信的電平轉(zhuǎn)換 13第4章 系統(tǒng)軟件電路設計 15 LCD液晶顯示軟件設計 15 主控模塊軟件設計 17 溫度采集軟件設計 19 報警電路軟件設計 24第5章 系統(tǒng)軟硬件調(diào)試結(jié)果分析 26 軟硬件聯(lián)調(diào)結(jié)果如表13所示 26 26 軟硬件聯(lián)調(diào)結(jié)果分析 27參考文獻 28致 謝 29附錄A 硬件原理圖 30附錄B 實物圖 32附錄C 元器件清單 34前言在日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常要用到溫度的檢測及控制，目前使用最廣泛的溫度測量系統(tǒng)一般由溫度測量元件、溫度變送器和溫度指示儀表三個部分組成。這種結(jié)構(gòu)存在兩個方面的缺點：一是三個部分相互分離，不便于隨身攜帶和進行臨時性的測量；二是整個系統(tǒng)不易取得較高的性能價格比。傳統(tǒng)的測溫元件有熱電偶和熱電阻。而熱電偶和熱電阻測出的一般都是電壓，再轉(zhuǎn)換成對應的溫度，需要比較多的外部硬件支持，硬件電路復雜，軟件調(diào)試復雜，制作成本高。本文提出的一種由單片集成電路構(gòu)成的溫度傳感器的種類多，測量的精度高，響應時間短，使用方便無需變換電路等。該測溫儀本身就是一個完整的溫度測量系統(tǒng)，它不僅可以將代表被測溫度值的電信號轉(zhuǎn)換成溫度值并顯示出來，而且還將處理后的溫度數(shù)值轉(zhuǎn)換成電流或電壓信號輸出，以供計算機或其他儀表使用，即完成溫度變送器的功能。近年來，美國DALLAS公司生產(chǎn)DSI8B20為代表的新型單總線數(shù)字式溫度傳感器以其突出優(yōu)點廣泛使用于倉儲管理、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)制造、氣象觀測、科學研究以及日常生活中。DSI8B20集溫度測量和A/D轉(zhuǎn)換于一體，直接輸出數(shù)字量，傳輸距離遠，可以很方便地實現(xiàn)多點測量。溫度采集儀增加PC機與單片機之間的通信，可以對實時溫度進行遠程監(jiān)測與存儲，此儀器可用于蔬菜大棚的監(jiān)控或者工廠中的鍋爐溫度的采集等場合應用廣泛。 第1章 課程設計任務和要求 設計任務本次課程設計要求設計出智能化溫度測量儀表，要求該測量儀表能夠通過溫度傳感器采集溫度，并將溫度傳到單片機進行處理，并通過液晶顯示，同時以單片機為核心的主控單元通過對按鍵的操作，設定上下限報警溫度與實測溫度進行比較，并判斷是否報警，且與PC機通信將監(jiān)測的溫度發(fā)送到PC機。溫度監(jiān)測界面可用VB進行編程設計實現(xiàn)上位機人機界面的設計，要求上位機發(fā)送的命令下位機能及時的給與響應，并且上位機能夠?qū)崟r準確的顯示下位機所上傳數(shù)據(jù)以及電機設備的運行狀態(tài)；使用匯編語言完成下位機程序驅(qū)動，并且要盡量保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性以及使用性。 技術(shù)指標℃～＋125℃溫度進行實時采集并能（通過液晶）顯示； （蜂鳴器發(fā)出響聲）； （在PC機上用VB所編寫界面顯示實測溫度值）。 第2章 系統(tǒng)設計方案 溫度采集儀總體設計方案單片機控制電路中使用STC89C52。溫度采集電路中采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20（該傳感器具有測溫范圍廣、測溫準確的優(yōu)點，可測量的溫度范圍從55~125攝氏度）。將采集到的溫度數(shù)據(jù)送到單片機，通過單片機控制的溫度報警模塊判斷是否報警，最終將實測溫度發(fā)送到液晶顯示器LCD1602顯示，同時很方便的完成單片機與PC機之間的串行通信（利用MAX232芯片實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換功能，在VB程序編寫的界面上顯示監(jiān)測溫度）。 圖溫度采集儀設計 各模塊設計方案本設計是一個基于單片機的溫度采集儀，利用單片機的功能強大且體積小、價格低、抗干擾性好等特點，根據(jù)需要完成的功能需要在本設計中實現(xiàn)溫度的采集、顯示、上下限報警溫度值設定、報警和與PC機的串行通信等功能。本設計中主要分硬件與軟件的設計，硬件包括：主控模塊 、溫度傳感模塊、顯示模塊、按鍵模塊、報警模塊、通信模塊等，軟件包括：溫度采集、按鍵與報警、顯示、PC機上的溫度界面等。（1） 主控模塊：可以選用STC89C系列的單片機，這里采用的STC89C52單片機，價格便宜，使用方便，STC89C52的片內(nèi)RAM已能滿足存放要求。（2） 溫度傳感模塊：由于本設計中單片機除了要完成數(shù)據(jù)采集、處理、控制和顯示任務外，還要完成按鍵值的采集、處理。如果用常規(guī)的數(shù)字加模擬電路實現(xiàn)就會相對困難一些。本設計選用的數(shù)字式集成溫度傳感器DS18B20。DS18B20是DALLAS半導體公司（現(xiàn)屬MAXIM公司）設計生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器，其測量溫度范圍為－55℃～＋125℃，在10～+85℃時精度為177?！?。這個傳感器最大的特點就是能夠從一根總線直接輸出二進制的溫度信號，不需要A/D轉(zhuǎn)換和信號放大。這樣的選擇使得整個電路的硬件設計更為簡化，節(jié)省了單片機的資源。 （3） 顯示模塊：可以使用數(shù)碼管或者液晶顯示，兩者皆可。在本設計中，主要使用液晶，焊接簡單且程序調(diào)用方便。（4） 按鍵模塊：本設計采用三個按鍵分別用來設定上限、下限溫度。 （5）
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