【正文】 * * * * 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目： 數(shù)字式 多路溫度采集 系統(tǒng) 學(xué)生姓名： *** 學(xué) 號(hào)： 2021******* 系 別：電子工程 專業(yè)班級(jí)： 電子信息工程 指導(dǎo)教師姓名及職稱： ** 高級(jí)工程師 起止時(shí)間： 2021 年 10 月 —— 2021 年 6 月 摘 要 本設(shè)計(jì) 制作 一個(gè) 了 單片機(jī) 控制的 數(shù)字式 多路溫度采集 系統(tǒng) 。采用 了 STC89C51 單片機(jī)作為主控制器 ， 采用 LED 鍵盤模組作為鍵盤輸入和顯示單元 ,通過一線制溫度傳感器 DS18B20 實(shí)現(xiàn)溫度的采集。 實(shí)現(xiàn)了兩路溫度的 實(shí)時(shí)監(jiān)控 ，并通過 5 位數(shù)碼管 進(jìn)行實(shí)時(shí) 顯示，利用單片機(jī)的定時(shí)器實(shí)現(xiàn)每隔2s 自動(dòng) 切換一個(gè)通道。 同時(shí) 可以 通過 按鍵 方式 進(jìn)行 手動(dòng)切換 通道 和為每個(gè)通道設(shè)計(jì) 獨(dú)立 的 報(bào)警溫度。 該系統(tǒng)的 優(yōu)勢(shì)在于 成本低、 實(shí)時(shí)，方便。可以推廣到利用單總線模式掛 接 多個(gè)溫度傳感器采集多個(gè)場(chǎng)合的溫度，實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)合的溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控。 關(guān)鍵詞 微控制器 溫度 傳感器 定時(shí)器 Abstract This design made a microputer control digital multichannel temperature gathering system. Adopted STC89C51 microcontroller as the main controller, using LED keyboard module as a keyboard input and display unit, through the first system temperature sensor DS18B20 to realize the collection of temperature. Realizing the realtime monitoring of two way temperature, and display through five digital LED in realtime, realization of the microcontroller timer automatic switching between a channel every 2s. Meanwhile can manually by button switch channels and ways for each channel design independent alarm temperature. This system is the advantage of low cost, realtime and convenient. Can be extended to use single bus model articulated multiple temperature sensors to collect many occasions, realizing the temperature of the realtime monitoring of the temperature occasion. Key words ： microputer ； temperature sensor ； the microcontroller timer 目 錄 1. 引言 ............................................ 1 數(shù)字式多路溫度采集系統(tǒng)概述 ............................. 1 多路溫度采集系統(tǒng)的應(yīng)用示例 ............................. 1 設(shè)計(jì)任務(wù) .............................................. 2 2. 總體方案設(shè)計(jì)與分析 ................................ 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本框圖及原理 ................................. 3 溫度傳感器的選型 ....................................... 4 JWB 一體化溫度傳感器 .............................. 4 美國(guó) MEAS 公司的溫度傳感器 ......................... 4 美國(guó) DALLAS 半導(dǎo)體公司的溫度傳感器 .................. 4 DS18B20 簡(jiǎn)介 ............................................ 5 DS18B20 的性能特點(diǎn) ................................ 5 DS18B20 供電方式 .................................. 6 溫度采集電路結(jié)構(gòu) .................................. 7 微控制器的選用與簡(jiǎn)介 .................................... 8 3. 硬件電路設(shè)計(jì) .................................... 10 系統(tǒng)電源電路設(shè)計(jì) ...................................... 11 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) .................................... 11 單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì) .................................... 12 振蕩器電路模塊設(shè)計(jì) .................................... 13 按鍵調(diào)整電路設(shè)計(jì) ...................................... 14 溫度報(bào)警電路設(shè)計(jì) ...................................... 14 單片機(jī) I/O 口功能說明 .................................. 15 4. 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì) ................................... 15 開發(fā)工具及軟件語(yǔ)言 .................................... 15 單片機(jī)軟件流程 ....................................... 16 多路溫度采集流程設(shè)計(jì) .................................. 17 處理次序 ........................................ 18 時(shí)序信號(hào) ........................................ 18 定時(shí)器中斷子函數(shù)設(shè)計(jì)流程 .............................. 22 按鍵調(diào)整模塊流程 ...................................... 23 5. 測(cè)試結(jié)果及分析 ................................... 26 測(cè)試工具 ............................................. 26 數(shù)據(jù)測(cè)試 ............................................. 26 數(shù)據(jù)處理與分析 ....................................... 28 6. 總結(jié) ............................................ 28 參考文獻(xiàn) ........................................... 29 致謝 .............................................. 29 附錄 .............................................. 30 1 1. 引言 數(shù)字式多路溫度采集 系統(tǒng)概述 溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見的和最基本的參數(shù)之一 ， 在生產(chǎn)過程中常需對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)控。采用微型機(jī)進(jìn)行溫度檢測(cè)、顯示、信息存儲(chǔ)及實(shí)時(shí)控制 。 對(duì)于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源等都有重要的作用?？紤]到許多工業(yè)環(huán)境中對(duì) 多點(diǎn)溫度進(jìn)行監(jiān)控 ， 一般需要測(cè)量幾十個(gè)點(diǎn)以上 ， 為此 ， 本課題 設(shè)計(jì)了一種基于 STC89C51 單片機(jī) 控制 的多通道溫度檢測(cè)及顯示系統(tǒng) ，可以實(shí)現(xiàn) 各個(gè)通道的獨(dú)立 蜂鳴器報(bào)警功能 。 隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展 ,以單片機(jī)為主體 。 將計(jì)算機(jī)技術(shù)與傳感器技術(shù)結(jié)合起來組成的數(shù)字式多路溫度采集系統(tǒng)在生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用 ,這些數(shù)字式多路溫度采集系統(tǒng)自身帶有微處理器 ,在結(jié)構(gòu)上自成一體 ， 能獨(dú)立進(jìn)行測(cè)試 ,使用靈活方便。在工業(yè)應(yīng)用中 ,溫度的檢測(cè)和控制直接和安全生產(chǎn) 。 多路溫度采集 系統(tǒng)的應(yīng)用示例 圖 模擬圖 圖 1 是某公司的多路溫度 采集系統(tǒng)模擬圖。 系統(tǒng)簡(jiǎn)介 如下 ：該分布式系統(tǒng)由上、中、下三級(jí)組成。下級(jí)為溫度采集單元，用于對(duì)各采樣點(diǎn)的溫度采集，顯示實(shí)時(shí)溫度。中級(jí)為信號(hào)采集單元，配有工業(yè)數(shù)據(jù)采集模塊，通過 485 遠(yuǎn)程通訊總線，實(shí)現(xiàn)上、下位機(jī)間的信息傳送以及各溫濕度采樣點(diǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù)的定時(shí)采集與，并實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)通過 RS485 傳到上位機(jī)。上位機(jī)為 IPC，配有顯示器及打印設(shè)備，具有良好的人機(jī)界面，便于操作。能實(shí)時(shí)顯示采樣點(diǎn)的溫濕度、各溫濕度采樣點(diǎn)實(shí)時(shí)曲線、實(shí)時(shí)系統(tǒng)參數(shù)、歷史記錄、數(shù)據(jù)表格、高低值報(bào)警，并打印之，并能根據(jù)用戶要求查詢各溫濕度采樣點(diǎn)的歷史數(shù) 據(jù)。 本系統(tǒng)所屬硬件均采用我公司工控事業(yè)部代理的臺(tái)灣研華工控系列產(chǎn)品，包括數(shù)據(jù)采集，工控機(jī)，人機(jī)界面，通訊模塊等，因此能保證更好的穩(wěn)定性及最好的性價(jià)比。 系統(tǒng)主要功能和特點(diǎn)： ① 以工業(yè)組態(tài)軟件為開發(fā)平臺(tái)，系統(tǒng)穩(wěn)定，界面簡(jiǎn)潔，人機(jī)交互方便 ,具有自動(dòng)接收、人工查詢、打印圖表、自動(dòng)監(jiān)測(cè)、曲線、系統(tǒng)資料、管理、登錄等功能； 2 ② 具有高、低值報(bào)警的功能，報(bào)警值可以用戶設(shè)定； ③ 在各種狀態(tài)下可打印報(bào)表、查詢數(shù)據(jù)； ④ 在采樣點(diǎn)的儀表上具有溫濕度顯示，以供現(xiàn)場(chǎng)參考。 此外， 還 可以根據(jù)用戶的不同需求，增加相應(yīng)的功能。該系統(tǒng)廣 泛的應(yīng)用于醫(yī)藥、物流、食品加工、運(yùn)輸、酒店、圖書館等各種需要溫濕度測(cè)量和控制的行業(yè)與場(chǎng)所。 圖 2 組態(tài)軟件操作界面 圖 3 實(shí)時(shí)監(jiān)控顯示界面 設(shè)計(jì)任務(wù) 3 本畢業(yè)設(shè)計(jì)主要任務(wù)是選用 溫度傳感器作為 切入點(diǎn) ，通過 微控制器對(duì)溫度傳感器的數(shù)據(jù)處理，反饋到顯示界面，調(diào)用報(bào)警功能子模塊，實(shí)現(xiàn)多個(gè)場(chǎng)合溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控 。 本 設(shè)計(jì) 擬實(shí)現(xiàn)的性能 指標(biāo) 如下 : （ 1） 2 路溫度采集電路及以上； （ 2）采集測(cè)溫范圍為 ～ + ℃； （ 3）溫度精度，誤差在 5%以 下 ； （ 4）顯示模塊，采用 5 位 LED 數(shù)碼管顯示。 2. 總體方案設(shè)計(jì)與分析 系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本框圖及原理 按照系 統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的要求， 該 系統(tǒng)由 5 個(gè)模塊組成：主控制器、溫度采集電路、溫度顯示電路、報(bào)警控制電路及鍵盤輸入控制電路。數(shù)字式多路溫度采集系統(tǒng)總體電路結(jié)構(gòu)框圖如圖 2 所示。 圖 4 多路溫度采集系統(tǒng) 框圖 本系統(tǒng)以 STC89C51 單片機(jī)作為主控制器，通過溫度傳感器采集外界的溫度， 由芯片內(nèi)部自帶的 AD 轉(zhuǎn)換工具，將采集到的數(shù)據(jù)量，經(jīng)過單片機(jī) I/O 口傳送至單片機(jī)內(nèi)部，主控制器將接受到的數(shù)據(jù)量，按照用戶設(shè)定的方式在 LED 數(shù)核 心 控 制 板 S T C 8 9 C 5 1 5 位數(shù)碼管 報(bào)警指示燈 （高、低溫） 4 個(gè)鍵盤 蜂鳴器報(bào)警 溫度傳感器 （ 2 路） 5V電源 4 碼管上顯示