智能儀表原理與設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練報(bào)告(已修改)
2025-08-13 19:25 本頁面
【正文】 智能儀表原理與設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練報(bào)告題 目： 溫度采集儀的設(shè)計(jì) 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 成 績： 江蘇理工學(xué)院電氣信息工程學(xué)院2015 年 11 月 13 日目 錄前言 1第1章 課程設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 2 設(shè)計(jì)任務(wù) 2 技術(shù)指標(biāo) 2第2章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 3 溫度采集儀總體設(shè)計(jì)方案 3 各模塊設(shè)計(jì)方案 3第3章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 5 單片機(jī)STC89C52簡介和最小系統(tǒng) 5 STC89C52單片機(jī)簡介 5 STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng) 5 數(shù)字溫度傳感模塊設(shè)計(jì) 7 數(shù)字溫度傳感器DS18B20簡介 7 顯示模塊設(shè)計(jì) 9 LCD1602液晶顯示器的工作原理 9 LCD1602液晶顯示器的設(shè)計(jì) 10 報(bào)警模塊設(shè)計(jì) 11 蜂鳴器簡介 11 溫度上下限值電路設(shè)計(jì) 12 串口輸出電路的設(shè)計(jì) 13 波特率的計(jì)算 13 MAX232芯片實(shí)現(xiàn)串行通信的電平轉(zhuǎn)換 13第4章 系統(tǒng)軟件電路設(shè)計(jì) 15 LCD液晶顯示軟件設(shè)計(jì) 15 主控模塊軟件設(shè)計(jì) 17 溫度采集軟件設(shè)計(jì) 19 報(bào)警電路軟件設(shè)計(jì) 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(xiàn) 28致 謝 29附錄A 硬件原理圖 30附錄B 實(shí)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(cè)及控制，目前使用最廣泛的溫度測(cè)量系統(tǒng)一般由溫度測(cè)量元件、溫度變送器和溫度指示儀表三個(gè)部分組成。這種結(jié)構(gòu)存在兩個(gè)方面的缺點(diǎn)：一是三個(gè)部分相互分離，不便于隨身攜帶和進(jìn)行臨時(shí)性的測(cè)量；二是整個(gè)系統(tǒng)不易取得較高的性能價(jià)格比。傳統(tǒng)的測(cè)溫元件有熱電偶和熱電阻。而熱電偶和熱電阻測(cè)出的一般都是電壓，再轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的溫度，需要比較多的外部硬件支持，硬件電路復(fù)雜，軟件調(diào)試復(fù)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(cè)量的精度高，響應(yīng)時(shí)間短，使用方便無需變換電路等。該測(cè)溫儀本身就是一個(gè)完整的溫度測(cè)量系統(tǒng)，它不僅可以將代表被測(cè)溫度值的電信號(hào)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(hào)輸出，以供計(jì)算機(jī)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(diǎn)廣泛使用于倉儲(chǔ)管理、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)制造、氣象觀測(cè)、科學(xué)研究以及日常生活中。DSI8B20集溫度測(cè)量和A/D轉(zhuǎn)換于一體，直接輸出數(shù)字量，傳輸距離遠(yuǎn)，可以很方便地實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)量。溫度采集儀增加PC機(jī)與單片機(jī)之間的通信，可以對(duì)實(shí)時(shí)溫度進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與存儲(chǔ)，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(yīng)用廣泛。 第1章 課程設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 設(shè)計(jì)任務(wù)本次課程設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)出智能化溫度測(cè)量儀表，要求該測(cè)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(jī)進(jìn)行處理，并通過液晶顯示，同時(shí)以單片機(jī)為核心的主控單元通過對(duì)按鍵的操作，設(shè)定上下限報(bào)警溫度與實(shí)測(cè)溫度進(jìn)行比較，并判斷是否報(bào)警，且與PC機(jī)通信將監(jiān)測(cè)的溫度發(fā)送到PC機(jī)。溫度監(jiān)測(cè)界面可用VB進(jìn)行編程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)上位機(jī)人機(jī)界面的設(shè)計(jì)，要求上位機(jī)發(fā)送的命令下位機(jī)能及時(shí)的給與響應(yīng)，并且上位機(jī)能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確的顯示下位機(jī)所上傳數(shù)據(jù)以及電機(jī)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)；使用匯編語言完成下位機(jī)程序驅(qū)動(dòng)，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(biāo)℃～＋125℃溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集并能（通過液晶）顯示； （蜂鳴器發(fā)出響聲）； （在PC機(jī)上用VB所編寫界面顯示實(shí)測(cè)溫度值）。 第2章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 溫度采集儀總體設(shè)計(jì)方案單片機(jī)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(cè)溫范圍廣、測(cè)溫準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，可測(cè)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(jī)，通過單片機(jī)控制的溫度報(bào)警模塊判斷是否報(bào)警，最終將實(shí)測(cè)溫度發(fā)送到液晶顯示器LCD1602顯示，同時(shí)很方便的完成單片機(jī)與PC機(jī)之間的串行通信（利用MAX232芯片實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換功能，在VB程序編寫的界面上顯示監(jiān)測(cè)溫度）。 圖溫度采集儀設(shè)計(jì) 各模塊設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)是一個(gè)基于單片機(jī)的溫度采集儀，利用單片機(jī)的功能強(qiáng)大且體積小、價(jià)格低、抗干擾性好等特點(diǎn)，根據(jù)需要完成的功能需要在本設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)溫度的采集、顯示、上下限報(bào)警溫度值設(shè)定、報(bào)警和與PC機(jī)的串行通信等功能。本設(shè)計(jì)中主要分硬件與軟件的設(shè)計(jì)，硬件包括：主控模塊 、溫度傳感模塊、顯示模塊、按鍵模塊、報(bào)警模塊、通信模塊等，軟件包括：溫度采集、按鍵與報(bào)警、顯示、PC機(jī)上的溫度界面等。（1） 主控模塊：可以選用STC89C系列的單片機(jī)，這里采用的STC89C52單片機(jī)，價(jià)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(shè)計(jì)中單片機(jī)除了要完成數(shù)據(jù)采集、處理、控制和顯示任務(wù)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(shí)現(xiàn)就會(huì)相對(duì)困難一些。本設(shè)計(jì)選用的數(shù)字式集成溫度傳感器DS18B20。DS18B20是DALLAS半導(dǎo)體公司（現(xiàn)屬M(fèi)AXIM公司）設(shè)計(jì)生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器，其測(cè)量溫度范圍為－55℃～＋125℃，在10～+85℃時(shí)精度為177?！?。這個(gè)傳感器最大的特點(diǎn)就是能夠從一根總線直接輸出二進(jìn)制的溫度信號(hào)，不需要A/D轉(zhuǎn)換和信號(hào)放大。這樣的選擇使得整個(gè)電路的硬件設(shè)計(jì)更為簡化，節(jié)省了單片機(jī)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)采用三個(gè)按鍵分別用來設(shè)定上限、下限溫度。 （5）
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