【正文】 件實(shí)現(xiàn)簡單，安裝方便。同時也AT89C51內(nèi)含4KB FLASH ROM，開發(fā)環(huán)境友好，易用、方便，大大加快本系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)。需要通過RS232電平轉(zhuǎn)換兼容，硬件的合成在線調(diào)試，較為繁瑣，很不簡便。這樣,測溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就比較簡單,體積也不大,且由于AT89C51可以帶多個DSB1820,。2176。C范圍內(nèi)，精度為177。且該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，元件線形較好。另外傳統(tǒng)的測溫方法是將模擬信號遠(yuǎn)距離采樣進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，一般監(jiān)控現(xiàn)場的電磁環(huán)境都非常惡劣，各種干擾信號較強(qiáng)，模擬溫度信號容易受到干擾而產(chǎn)生測量誤差，影響測量精度。但若有過流發(fā)生，其溫度升高，它的阻值隨之急劇升高，達(dá)到限制電流的保護(hù)作用，避免損壞電路中的元器件。這樣，由于各種因素會造成檢測系統(tǒng)較大的偏差；又因?yàn)闄z測環(huán)境復(fù)雜、測量點(diǎn)多、信號傳輸距離遠(yuǎn)及各種干擾的影響，會使檢測系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性下降 。同時根據(jù)不的的工作環(huán)境機(jī)選擇適合其要求的硬件系統(tǒng)及硬件電路的設(shè)計(jì)和軟件的設(shè)計(jì)。新產(chǎn)品不僅要具有檢測功能，又要具有判斷和指令等多功能，采用微機(jī)向智能化方向發(fā)展，向機(jī)電一體化方向發(fā)展。根據(jù)上述要求，國內(nèi)外對溫度檢測儀的研究將向以下幾方面發(fā)展。又如移動物體和高速旋轉(zhuǎn)物體的測溫、鋼水的連續(xù)測溫、火焰溫度檢測等。應(yīng)用范圍己經(jīng)從工業(yè)領(lǐng)域延伸到環(huán)境保護(hù)、家用電器、汽車工業(yè)及航天工業(yè)領(lǐng)域。隨著工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的不斷提高，自動化水平與范圍也不斷擴(kuò)大，因而對溫度檢測技術(shù)的要求也愈來愈高，一般可以歸納以下幾方面。而溫度檢測技術(shù)也是近年的研究課題?；诖?，本課題圍繞應(yīng)用于溫室大棚的基于單片機(jī)的溫度測控系統(tǒng)展開應(yīng)用研究工作。多點(diǎn)溫度測量顯示是近幾年的研究課題，隨著傳感技術(shù)與通訊技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)的出現(xiàn)，溫度測量儀器應(yīng)運(yùn)而生，最近幾年的研究更是迅速。隨著國家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們需求的變化，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的規(guī)模也在不斷提高，農(nóng)產(chǎn)品在大棚中培育的品種也越來越多?？礈囟仁欠襁^高或過低。由于溫室大棚技術(shù)的普及，使其數(shù)量不斷增多，溫室大棚也成為農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個十分重要的課題。溫室大棚技術(shù)就是其中一個好的方法。在冶金、鋼鐵、石化、水泥、玻璃、醫(yī)藥等行業(yè)都與之有關(guān)，可以說幾乎80%的工業(yè)部門都不得不考慮溫度對自身系統(tǒng)的影響。 湖南人文科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)多點(diǎn)溫度采樣系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄第一章 緒論 1 研究的背景及其意義 1 研究動態(tài) 2 主要研究內(nèi)容 2 主要結(jié)構(gòu)安排 3第二章 方案論證 4 傳感器部分 4 控制部分 5 系統(tǒng)方案 6第三章 硬件的選擇 8 單片機(jī)的選擇 8 AT89C51單片機(jī)的功能特點(diǎn) 9 AT89C51單片機(jī)的引腳說明 10 溫度傳感器的選擇 12 DS18B20簡介 13 DS18B20工作原理 14 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu) 15第四章 硬件電路設(shè)計(jì) 19 電源以及看門狗電路 19 電源電路 19 看門狗電路 19 鍵盤以及顯示電路 21 鍵盤電路 21 溫度顯示電路 23 溫度檢測電路 24 串口通訊電路 25 通訊電路 25 PC接口電路 26 整體電路 26第五章 軟件設(shè)計(jì) 27 概述 27 主程序方案 27 各模塊子程序設(shè)計(jì) 28第六章 系統(tǒng)調(diào)試 36第七章 總結(jié) 37致謝 38參考文獻(xiàn) 39附錄A：溫度測試子程序流程圖 40附錄B：電路原理圖 41附錄C：參考程序 42第一章 緒論溫度（K）是一個和人們生活環(huán)境有著密切關(guān)系的物理量，也是一種在生產(chǎn)、科研、生活中需要測量和控制的重要物理量。溫度不但對于工業(yè)如此重要，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中溫度的監(jiān)測與控制也有著十分重要的意義。溫室大棚是人工創(chuàng)造的一個適合農(nóng)作物生長的氣候環(huán)境，來消除溫度對生物生長的約束。溫室大棚能改變農(nóng)作物對自然條件的依賴，其主要原因在于改變了環(huán)境溫度對農(nóng)作物的影響。如果過高，就對大棚進(jìn)行降溫處理。對于規(guī)模較大數(shù)量眾多的大棚，早期的溫度控制措施就顯得不能滿足要求并且成本太高。采用單片機(jī)來對溫度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。 由于我國的溫室大棚產(chǎn)業(yè)起步比較晚，發(fā)展時間短，造成我國的溫室大棚技術(shù)水平比較低，現(xiàn)代化管理程度不高，溫室大棚環(huán)境監(jiān)測條件差等狀況。隨著傳感技術(shù)與通訊技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)的出現(xiàn)，溫度測量儀器應(yīng)運(yùn)而生。(1)擴(kuò)展檢測范圍現(xiàn)在工業(yè)上通用的溫度檢測范圍為一2003000 C，而今后要求能測量超高溫與超低溫。(3)發(fā)展新型產(chǎn)品利用以前的檢測技術(shù)生產(chǎn)出適應(yīng)于不同場合、不同工況要求的新型產(chǎn)品，以滿足用戶需要。(5)顯示數(shù)字化溫度儀表向數(shù)字化方向發(fā)展。(1) 繼續(xù)研究傳統(tǒng)的溫度檢測元件，如:熱電偶、熱電阻、熱敏電阻等。 本設(shè)主要內(nèi)容1 介紹了本設(shè)計(jì)的研究背景及其意義，在國內(nèi)外對與多點(diǎn)溫度采樣系統(tǒng)的發(fā)展動態(tài)，提出課題的研究目的及意義。4 采用AT89C51單片機(jī)為核心的控制芯片和DS18B20為溫度采集部件的設(shè)計(jì)，并通過調(diào)試說明其硬件和軟件的可行性。所以多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于兩部分：溫度采集即溫度傳感器的選擇和系統(tǒng)主控單元的設(shè)計(jì)。當(dāng)故障排除后，溫度自動下降，又恢復(fù)到低阻狀態(tài)，因此對于檢測溫度的信號是不適用的。因此，在溫度測量系統(tǒng)中，采用抗干擾能力強(qiáng)的新型數(shù)字溫度傳感器是解決這些問題的最有效方案。其測量溫度范圍為55176。176。C。方案一：此方案采用PC機(jī)實(shí)現(xiàn)。而且在一些環(huán)境比較惡劣的場合，PC機(jī)的體積大，攜帶安裝不方便，性能不穩(wěn)定，這不利于工作。撥碼開關(guān)的使用，使操作更為簡潔、易懂。既可以單獨(dú)對多DS18B20控制工作，編程技術(shù)及外圍功能電路的配合使用都很成熟。AT89C51單片機(jī)可以分別在 和 750ms 內(nèi)完成 9 位和 12 位的數(shù)字量，并且從 DS18B20 讀出的信息或?qū)懭?DS18B20 的信息僅需要一根I/O口線(單線接口)讀寫，溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的 DS18B20 供電，而無需額外電源。：1 控制模塊功能控制模塊在系統(tǒng)的功能是控制溫度采集模塊完成溫度采集并將采集到的溫度讀入控制模塊的數(shù)據(jù)寄存器，再將從溫度采集模塊讀取的溫度數(shù)據(jù)寫入顯示模塊并控制顯示模塊完成溫度的顯示。因此系統(tǒng)硬件的選擇主要就是溫度傳感器主控單片機(jī)的選擇。 MicroChip單片機(jī): MicroChip單片機(jī)的主要產(chǎn)品是PIC 16C系列和17C系列8位單片機(jī),CPU采用RISC結(jié)構(gòu),分別僅有33,35,58條指令,采用Harvard雙總線結(jié)構(gòu),運(yùn)行速度快,低工作電壓,低功耗,較大的輸入輸出直接驅(qū)動能力,價格低,一次性編程,小體積. 適用于用量大,檔次低,消費(fèi)電子產(chǎn)品,電訊通信,智能儀器儀表,汽車電子,金融電子,工業(yè)控制不同領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用,. MDT20XX系列單片機(jī): 工業(yè)級OTP單片機(jī),Micon公司生產(chǎn),與PIC單片機(jī)管腳完全一致,海爾集團(tuán)的電冰箱控制器,TCL通信產(chǎn)品,長安奧拓鈴木小轎車功率分配器就采用這種單片機(jī) EM78系列OTP型單片機(jī): 臺灣義隆電子股份有限公司,直接替代PIC16CXX,管腳兼容,軟件可轉(zhuǎn)換. Scenix單片機(jī): Scenix公司推出的8位RISC結(jié)構(gòu)SX系列單片機(jī)與Intel 的Pentium II等一起被: SX系列雙時鐘設(shè)置,指令運(yùn)行速度可達(dá)50/75/100MIPS（每秒執(zhí)行百萬條指令,XXX M Instruction Per Second） 。 MCS51是在MCS48的基礎(chǔ)上于80年代初發(fā)展起來的，雖然它還是8位的單片機(jī)，但其功能有很大的增強(qiáng)。國內(nèi)尤以Intel的MCS51系列單片機(jī)應(yīng)用最廣。且單片機(jī)廣泛地應(yīng)用于各種儀器儀表，使儀器儀表智能化，提高它們的測量速度和測量精度，加強(qiáng)控制功能。因此，在本課題設(shè)計(jì)的溫度采集顯示系統(tǒng)中，采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度的控制。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程（ISP），亦適于常規(guī)編程器[2]。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案，能靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。另外，該引腳被略微拉高。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。與溫度變化有關(guān)的物質(zhì)屬性很多，因而溫度測量的儀器也是多種多樣的。熱電偶測量精度高，熱電動勢與溫度在小范圍內(nèi)基本呈單值、線性關(guān)系，穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性較好，響應(yīng)時間較快。集成溫度傳感器是將測溫元件、放大電路、偏置電路及線性化電路集成在同一芯片上的溫度傳感器?？紤]到鉑電阻需要信號調(diào)理電路，將電阻信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后才能被單片機(jī)接受，信號調(diào)理電路的相對復(fù)雜，抗干擾性比較差，而且價格較高，而DS18B20不僅價格便宜而且使用方便、測溫準(zhǔn)確、精度較高。具有一線總線、體積更小、適用電壓更寬、而且經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。C~+125176。C?！　?②低壓供電，電源范圍3～5V，可以本地供電，也可以直接從數(shù)據(jù)線上竊取電源(寄生式供電)?！　?⑤可編程數(shù)據(jù)為9～12位，其轉(zhuǎn)換12位的溫度時間為750 ms(最大)。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。： DS18B20工作原理圖 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)1 ) DS18B20的引腳說明DS18B20采用3腳TO92封裝或8腳SOIC封裝。 DS18B20引腳2) : DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖DS18B20有4個主要的數(shù)據(jù)部件：① 64位激光ROM?？赏ㄟ^軟件寫入用戶報警上下限值。 LSB其中，TM：測試模式標(biāo)志位，出廠時被寫入0，不能改變；R0、R1：溫度計(jì)分辨率設(shè)置位，其對應(yīng)四種分辨率如下表所列，出廠時R0、R1置為缺省值：R0=1，R1=1（即12位分辨率），用戶可根據(jù)需要改寫配置寄存器以獲得合適的分辨率。對應(yīng)的溫度計(jì)算：當(dāng)符號位S=0時，直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)S=1時，先將補(bǔ)碼變?yōu)樵a，再計(jì)算十進(jìn)制值。（3）有多個測溫點(diǎn)時，應(yīng)考慮系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)傳感器出錯自動指示，進(jìn)行自動DS18B20 序列號和自動排序，以減少調(diào)試和維護(hù)工作量。硬件設(shè)計(jì)主要包括以下幾個模塊：電源以及看門狗電路， 鍵盤以及顯示電路，溫度測試電路，串口通訊電路。應(yīng)用范圍廣，內(nèi)含過流和過載保護(hù)電路，帶散熱片時能持續(xù)提供1A的電流。定時查詢單片機(jī)的工作狀態(tài),一但發(fā)現(xiàn)異常即對單片機(jī)延時重起。NE56604將產(chǎn)生精確的復(fù)位信號。工作溫度20℃—70℃。硬件看門狗是利用了一個定時器，來監(jiān)控主程序的運(yùn)行，也就是說在主程序的運(yùn)行過程中，我們要在定時時間到之前對定時器進(jìn)行復(fù)位如果出現(xiàn)死循環(huán)，或者說PC指針不能回來。非編碼鍵盤硬件電路極為簡單。引腳功能：1A1~1A4，2A1~2A41A4 輸入端1G/2G 三態(tài)允許端(低電平有效)1Y1~1Y4,2Y1~2Y4 輸出端1） 開關(guān)狀態(tài)的輸入鍵開關(guān)狀態(tài)的可靠輸入有兩種解決方法。2） 對按鍵進(jìn)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(zhuǎn)換成為與累加器中數(shù)值相對應(yīng)的鍵值，以實(shí)現(xiàn)按鍵功能程序的散轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移。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(jì)算。： 4511譯碼器是BCD鎖存/7段譯碼/。輸出電流大，故可以直接驅(qū)動繼電器或固體繼電器(SSR)等外接控制器件，也可直接驅(qū)動低壓燈泡。：AT89C51DS18B20DS18B20DS18B20DS18B20VCC=5V1—WIRE 本系統(tǒng)為多點(diǎn)溫度測試。 串口通訊電路 通訊電路 AT89C51有一個全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和電腦之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。由6腳和4只電容構(gòu)成。中