【正文】 無錫職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 1 第一章 引言 在工、農業(yè)生產和日常生活中，對溫度的測量及控制占據著極其重要地位。首先讓我們了解一下多點溫度檢測系統(tǒng)在各個方面的應用領域：消防電氣的非破壞性溫度檢測，電力、電訊設備之過熱故障預知檢測，空調系統(tǒng)的溫度檢測，各類運輸工具之組件的過熱檢測，保全與監(jiān)視系統(tǒng)之應用，醫(yī)療與健診的溫度測試，化工、機械?等設備溫度過熱檢測。溫度檢測系統(tǒng)應用十分廣闊。 本設計運用主從分布式思想，由一臺上位機（ PC 微型計算機），下位機（單片機）多點溫度數據采集，組成兩級分布式多 點溫度測量的巡回檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用 RS232 串行通訊標準，通過上位機（ PC）控制下位機（單片機）進行現場溫度采集。溫度值既可以送回主控 PC 進行數據處理，由顯示器顯示。也可以由下位機單獨工作，實時顯示當前各點的溫度值，對各點進行控制。 下位機采用的是單片機基于數字溫度傳感器 DS1820 的系統(tǒng)。 DS1820 利用單總線的特點可以方便的實現多點溫度的測量，輕松的組建傳感器網絡，系統(tǒng)的抗干擾性好、設計靈活、方便，而且適合于在惡劣的環(huán)境下進行現場溫度測量。本系統(tǒng)可以應用在大型工業(yè)及民用常溫多點監(jiān)測場合。如糧食倉儲 系統(tǒng)、樓宇自動化系統(tǒng)、溫控制程生產線之溫度影像檢測、醫(yī)療與健診的溫度測試、空調系統(tǒng)的溫度檢測、石化、機械?等。 基本功能以及技術要求： 1. 采用單片機進行室溫的監(jiān)測。 2. 對室溫進行實時的顯示；當室溫達到報警設定值時，應能報警。 3. 能設定室溫的報警值。 4. 室溫的測量范圍為 0―― 100℃，測量精度 ℃。 5. 當某處的實際室溫超過設定的上下限時，該處的蜂鳴器報警。 無錫職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 2 第二章 基于 DS1820 的室溫監(jiān)測裝置系統(tǒng)工作原理 在多點測溫系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的測溫方法是將模擬信號遠距離采樣進行 AD 轉換 ，而為了獲得較高的測溫精度，就必須采用措施解決由長線傳輸，多點測量切換及放大電路零點漂移等造成的誤差補償問題。采用數字溫度芯片 DS1820 測量溫度，輸出信號全數字化。便于單片機處理及控制，省去傳統(tǒng)的測溫方法的很多外圍電路。且該芯片的物理化學性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測溫元件，此元件線形較好。在 0— 100 攝氏度時，最大線形偏不大于 1攝氏度。 采用溫度芯片 DS1820 測量溫度，可以體現系統(tǒng)芯片化這個趨勢。部分功能電路的集成，使總體電路更簡潔，搭建電路和焊接電路時更快。而且，集成塊的使用，有效地避免外界的干擾，提高測 量電路的精確度。所以集成芯片的使用將成為電路發(fā)展的一種趨勢。本方案應用這一溫度芯片，也是順應這一趨勢。 圖 1 系統(tǒng)硬件連接框圖 無錫職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 3 圖 22 主單片機系統(tǒng)硬件連接框圖 圖 3 從單片機系統(tǒng)硬件連接框圖 至從單片機 至 PC 機 交流電源 AC/DC 開關電源模塊 通訊端口 1 聲、光報警 輸出控制 顯示電路 主 單片機 通訊端口 2 自檢電路 至主單片機 交流電源 AC/DC 開關電源模塊 DS18203 聲、光報警 輸出控制 DS18202 DS18201 從 單片機 通訊端口 DS18204 無錫職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 4 第三章 硬件結構 3． 1 開關電源及看門狗電路 a、電源電路 因為單片機工作電源為 +5V，且底層電路功耗很小。采用 7805 三端穩(wěn)壓片即可滿足要求。 具體電路圖如下： 圖 4 開關電源電路 b、看門狗電路 考慮到底層電路板的工作環(huán)境相對惡劣，單片機會受到周圍環(huán)境的干擾，而出現程序跑飛，死機 … 等一些不可預知的不正常工作現象。工作人員也不可能到現場對單片機重起，本設計為單片機電路添加一個外部看門狗電路。定時查詢單片機的工作 狀態(tài) ,一但發(fā)現異常即對單片機延時重起。保證系統(tǒng)安全可靠的運行。 NE56604能為多種微處理器和邏輯系統(tǒng)提供復位信號，其門限電平為 。在電源突然掉電或電源電壓下降到低于門限電平時。 NE56604將產生精確的復位信號。 NE56604內置一個看門狗定時器，用于監(jiān)控微處理器，以確保微處理器的正常運行?？撮T狗能產生一個系統(tǒng)復位信號用來終止任何由于微處理器故障而引發(fā)的不正常的系統(tǒng)操作。 NE56604的看門狗的監(jiān)控周期為 100mS（典型值）。 特性： .正負雙邏輯輸出的有效復位信號。 .精準的門限電平監(jiān)測。 無錫職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 5 .上電復位內部延時。 .可利用外部電阻調節(jié)的內部看門狗定時器。 .看門狗定時器的監(jiān)控周期為 100mS 典型值。 .VCC=。 .僅需很少的外圍元件。 具體電路圖如下 : 圖 4 看門狗電路 3． 2 鍵盤及顯示電路 鍵盤電路 : 單片機應用系統(tǒng)中除了復位按鍵有專門的復位電路 ,以及專一的復位功能外 ,其它的按鍵或鍵盤都是以開關狀態(tài)來設置控制功能或輸入數據。鍵盤有編碼和非編碼兩種。非編碼鍵盤硬件電路極為簡單。故本系統(tǒng)采用撥碼開關來控制。具體電路如下： 無錫職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 6 圖 5 鍵盤 電路電路 A、開關狀態(tài)的可靠輸入 鍵開關狀態(tài)的可靠輸入有兩種解決方法。一種是軟件去抖動：它是在檢測到有鍵按下時，執(zhí)行一個 10ms 的延時程序后，再確認該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如保持閉合狀態(tài)電平則確認為真正鍵按下狀態(tài)，從而消除了抖動影響。另一種為硬件去抖動：即為按鍵添加一個鎖存器。兩種方法都簡單易行，本設計采用的是硬件去抖。 B. 對按鍵進行編碼給定鍵值或給出鍵號 對于按鍵無論有無編碼，以及采用什么編碼，最后都要轉換成為與累加器中數值相對應的鍵值，以實現按鍵功能程序的散轉轉移。為使編碼間隔小，散轉入口地 址安排方便，常采用依次序排列的鍵號。 撥碼開關值 含義 0000 實時顯示通道一的溫度值 0001 實時顯示通道二的溫度值 0010 實時顯示通道三的溫度值 0011 實時顯示通道四的溫度值 0100 實時顯示通道五的溫度值 0101 實時顯示通道六的溫度值 0110 實時顯示通道七的溫度值 0111 實時顯示通道八的溫度值 1*** 自動循環(huán)顯示所有通道的溫度 C. 選擇鍵盤監(jiān)測方法 對是否有鍵按下的信息輸入方式有中斷方式與查詢方式兩種。本設計采用的查詢法，即在在 CPU 空閑時調用鍵盤 掃描子程序。 溫度顯示電路 : 設計采用的是共陰極七段數碼管。顯示方式有動態(tài)掃描和靜態(tài)顯示，兩種方法在本設計中皆可。由于靜態(tài)掃描要用到多片串入并出芯片，考慮到電路板成本計算。本人采用是節(jié)約硬件資源的動態(tài)掃描方式。即用兩塊芯片就可以完成顯示功能。顯示數據由 4511 譯碼器輸無錫職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 7 出， ULN20xx 為位驅動掃描信號。 具體電路圖如下： 圖 6 溫度顯示 電路 3． 3 溫度測試電路 這里我們用到溫度芯片 DS1820。 DS1820 是 DALLAS 公司生產的一線式數字溫度傳感器，具有 3 引腳 TO－ 92 小體積封裝形式。測溫 分辨率可達 ℃，被測溫度用符號擴展的 16位數字量方式串行輸出。其工作電源既可在遠端引入，也可采用寄生電源方式產生。 CPU 只需一根端口線就能與諸多 DS1820 通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。 DS1820 支 持 “一線總線 ”接口，測量溫度范圍為 55176。C~+125176。C，在 10~+85176。C 范圍內 ,精度為 177。176。C。現場溫度直接以 “一線總線 ”的數字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。無錫職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 8 適合于惡劣環(huán)境的現場溫度測量，如：環(huán)境控制、設備或過程控制、測溫類消費電子產品等。 3． 4 串口控制電路 AT89C51 有一個全雙工的串行通訊口，所以單片機和電腦之間可以方便地進行串口通訊。進行串行通訊時要滿足一定的條件，比如電腦的串口是 RS232 電平的，而單片機的串口是 TTL電平的，兩者之間必須有一個電平轉換電路，我們采用了專用芯片 MAX232 進行轉換，雖然也可以用幾個三極管進行模擬轉換，但是還是用專用芯片更簡單可靠。 具體電路如下： C 2 5C 2 +4R 2 O9T 2 I N10T 1 O14R 1 I N13C 1 3C 1 +1GND15V S 6R 2 I N8T 2 O7T 1 I N11R 1 O12V S +2V C C16U 1 8M A X 2 3 2V C CC 3 21 u / 2 5 VC 3 31 u / 2 5 VC 3 41 u / 2 5 VC 3 51 u / 2 5 VC 3 61 u / 2 5 V162738495J 1 5D B 9R X DT X D 圖 7 單片機至 RS232 轉換 電路 我們采用了三線制連接串口，也就是說和電腦的 9針串口只連接其中的 3根線：第 5腳的 GND、第 2腳的 RXD、第 3腳的 TXD。這是最簡單的連接方法，但是對 本設計 來說已經