【正文】 及最好的性價比。下級為溫度采集單元，用于對各采樣點的溫度采集，顯示實時溫度。 將計算機技術與傳感器技術結合起來組成的數(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 ,在結構上自成一體 ， 能獨立進行測試 ,使用靈活方便。采用微型機進行溫度檢測、顯示、信息存儲及實時控制 。 同時 可以 通過 按鍵 方式 進行 手動切換 通道 和為每個通道設計 獨立 的 報警溫度。 * * * * 大 學 本 科 畢 業(yè) 設 計 畢業(yè)設計題目： 數(shù)字式 多路溫度采集 系統(tǒng) 學生姓名： *** 學 號： 2021******* 系 別：電子工程 專業(yè)班級： 電子信息工程 指導教師姓名及職稱： ** 高級工程師 起止時間： 2021 年 10 月 —— 2021 年 6 月 摘 要 本設計 制作 一個 了 單片機 控制的 數(shù)字式 多路溫度采集 系統(tǒng) 。 該系統(tǒng)的 優(yōu)勢在于 成本低、 實時，方便。 對于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量、節(jié)約能源等都有重要的作用。在工業(yè)應用中 ,溫度的檢測和控制直接和安全生產(chǎn) 。中級為信號采集單元，配有工業(yè)數(shù)據(jù)采集模塊，通過 485 遠程通訊總線，實現(xiàn)上、下位機間的信息傳送以及各溫濕度采樣點的相關數(shù)據(jù)的定時采集與，并實時將數(shù)據(jù)通過 RS485 傳到上位機。 系統(tǒng)主要功能和特點： ① 以工業(yè)組態(tài)軟件為開發(fā)平臺，系統(tǒng)穩(wěn)定，界面簡潔，人機交互方便 ,具有自動接收、人工查詢、打印圖表、自動監(jiān)測、曲線、系統(tǒng)資料、管理、登錄等功能； 2 ② 具有高、低值報警的功能，報警值可以用戶設定； ③ 在各種狀態(tài)下可打印報表、查詢數(shù)據(jù)； ④ 在采樣點的儀表上具有溫濕度顯示，以供現(xiàn)場參考。 本 設計 擬實現(xiàn)的性能 指標 如下 : （ 1） 2 路溫度采集電路及以上； （ 2）采集測溫范圍為 ～ + ℃； （ 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。另外用戶還可以通 過鍵盤，手動選擇要顯示的通道進行觀察，而且可以根據(jù)自己的需要設定報警溫度。 主要技術指標： 供電電壓： 24VDC 輸出形式： 4— 20MA， 0— 10MA， 0— 5V， 15V 量 程：根據(jù)所選用傳感器不同而有所不同 引 線：引線可分為二線或三線，引線的阻值不得超過 20 歐 精 度： 1 級， 級、 級 儲存環(huán)境： 1060℃ 表 1 JWB內(nèi)部熱電阻參數(shù) 代號 測溫范 分度號 級別 允差 △t℃ WZP 200＋ 500℃ PT100 A 177。它的測溫精度可達 5 到 ℃ /LSB。用于本設計是非常恰當?shù)?。開始 8位（ 28H）是產(chǎn)品類型標號，接著的 48位是該 DS18B20自身的序列號，最后 8位是前面 56位的循環(huán)冗余校驗碼。 從 DS18B20 讀出或寫入信息僅需要一根口線，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，無需額外電源。第 5字節(jié)為配置寄存器，用于確定溫度值的數(shù)字轉換分辨率。轉換精度越高所需轉換時間越長。所以本系統(tǒng)采用 外部電源供電方式。 7 圖 7 DS18B20外部電源供電 溫度采集電路結構 DS18B20 通過一種片上溫度測量技術來測量溫度 [2]。 同時，計數(shù)器被復位到一個值，這個值由斜坡式累加器電路確定，斜坡式累加器電路用來補償感溫振蕩器的拋物線特性。因此，要想獲得所需的分辨力，必須同時知道在給定溫度下計數(shù)器的值和每一度的計數(shù)值。 DS1820 測溫范圍 55℃ ~+125℃，以 ℃遞增。 由于我們使用最多的是 51 單片機，并且其性能已經(jīng)可以滿足系統(tǒng)的設計要求， 此處 選用 51 單片機作為系統(tǒng)的核心控制器 。 此外， STC89C51 設計和配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可通過軟件設置省電模式。 主要功能性能如表 4所示： 9 表 4 STC89C51芯片的主要功能 工作電壓 2 個 16 位可編程定時 /計數(shù)器 2 個外部中斷源 看門狗（ WDT）電路 ● GND：地。在 Flash 編程時，P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。 Flash 編程和程序校驗期間，P1接收低 8位地址。在訪 問 8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行 MOVX Ri 指令）時， P2 口 線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中 P2 寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不改變。對 P3口寫入“ 1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。 WDT 溢出將使該引腳輸出高電平，設置 SFR AUXR 的 DISRTO 位（地址 8EH）可打開或關閉該功能。即使不訪問外部存儲器， ALE仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才會被激活。 EA/VPP：外部訪問允許。 Flash 存儲器編程時，該引腳加上 +12V 的編程電壓 Vpp。 11 系統(tǒng)電源電路設計 本系統(tǒng) 選用了由 220V交流變換到交流 12V的變壓器， 變壓器輸出的 12V交流電 經(jīng)過 整流二極管 IN4007 的整流作用，以及電容 C1， C9 的濾波、平滑處理，再 經(jīng)過 L7805 穩(wěn)壓 芯片的穩(wěn)定電壓 ，最后得到比較穩(wěn)定的 5V輸出 [4]。 8段 LED 數(shù)碼管，則在一定形狀的絕緣材料上，利用單只 LED 組合排列成“ 8” 字型的數(shù)碼管，分別引出它們的電極，點亮相應的點劃來顯示出 09的數(shù)字。以本設計共陰式為例，如把陰極接地，在相應段的陽極接上正電源，該段即會發(fā)光。 數(shù)碼管驅動電路在整個系統(tǒng)中的設計如下圖： 其中 DB0~DB7 接單片機的 ~， LED3~LED7 作為數(shù)碼管的位選控制端，分別 由 ~ 控制。 同時三極管工作在放大區(qū)，使 C極的輸出電流增大，從而使 LED 更亮。 第四位（ LED4）：顯示負溫度值時的負號。最簡單的復位電路如下圖： 圖 11 單片機 上電 復位電路圖 圖 12 單片機 按鍵 復位電路圖 如圖 9 的上電復位電路與圖 10 的按鍵復位電路，它們的原理相同。如果這些芯片復位端的復位電平與單片機的復位電平的要求一致，則可以將復位信號與之相連。 51 單片機的時鐘產(chǎn)生方式有兩種，分別為：內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。 STC898C51 單片機在通常應用情況 14 下，使用振蕩頻率為 6MHZ 的石英晶體，而 12MHZ 頻率的晶體主要是在高速串行通信情況下才使用，在這里我用的是 12MHZ 石英晶體。由于 XTAL2 邏輯電平不是 TTL的，所以還要接一個上拉電阻。 對于采集到的兩路溫度進行判斷，如果通道 1的溫度高于設定的溫度，則蜂鳴器以“嘀”一聲報警 ，同時，通道 1 的紅色報警燈點亮 ； 如果是通道 2的溫度低于設定的溫度，則蜂鳴器發(fā)出“嘀嘀”兩聲的聲音報警 ，同時，通道 2的綠色報警指示燈點亮 。它主要完成的功能有： 1）對 8段 LED 數(shù)碼管的段碼顯示 驅動 （ ~） 。 4. 單片機軟件設計 開發(fā)工具及軟件語言 單片機的開發(fā)必須用相關的程序語言和相應的開發(fā)工具實現(xiàn)，常用的單片機程序語言是 C 高級語言程序和匯編語言，開發(fā)工具則有 UltraEdit， PE2， keil 等。由于助記符用英文縮寫來描述指令的特征，因此它不但便于記憶，也便于理解和分類。對復雜問題可分別畫出分模塊流程圖和總的流程圖。將編制好的源程序進行匯編，并進行目標程序、檢查修改程序中的錯誤，對程序運行結果進行分析，直到正確為止。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢 [6]。 3） 完全模塊化 4） 可移植性好 5） 便于項目維護管理 單片機軟件流程 程序的控制思想 : 系統(tǒng)運行后初始化系統(tǒng)變量、按鍵顯示用到的 I/O 以及中斷等 。 以下是主要的程序流程圖： 17 圖 多路溫度采集流程設計 對多個 DS18B20 進行操作就能實現(xiàn)對溫度的采集， DS18B20d 操作主要有以下幾個步驟：初始化，搜索 DS18B20，匹配 DS18B20，發(fā)送溫宿轉換指令，讀取溫度。 圖 16 單總線處理次序 開始 系統(tǒng)初始化 溫度采集 數(shù)據(jù)存儲與顯示 超出溫度范圍嗎？ 否 是 結束 啟 動報警 是否為手動模式？ 顯示選擇的通道 否 是 18 DS18B20 測溫傳感器具有測量速度快、精度高、高低溫報警、智能化等特點 ,由此構成的單片機控制的單總線溫度多路采集系統(tǒng)比傳統(tǒng)的測溫系統(tǒng)可靠性高 ,易于構成網(wǎng)絡控制 ,適用于各種溫度檢測與控制系統(tǒng) ,該單總線技術可以為其他過程參數(shù)測控系統(tǒng)提供技術支持 ,具有實用價值和推廣價值。應答脈沖使主機知道總線上有從機設備 ， 且準備就緒。可發(fā)送的 ROM 命令有 :讀 ROM； 匹配 ROM?？砂l(fā)送的 RAM 命令有 ； 寫暫存 RAM；讀暫存 RAM； 復制暫存 RAM； 數(shù)據(jù)轉換 ； 回讀 E2PROM； 讀電源模式。該協(xié)議定義了幾種信號 :復位脈沖、應答脈沖、寫 0、寫 讀 0 和讀 1。 ③ 讀時序 單總線器件僅在主機發(fā)出讀時序才向主機傳輸數(shù)據(jù) ， 所以 ， 在主機發(fā)出讀命令后 ， 必須馬上產(chǎn)生讀時序 ， 即至少拉低總線 1μ s,以便從機 能夠傳輸數(shù)據(jù) ,讀時序 。轉換結束后 , DS18B20 將采集到的 16 位溫度值存儲到其 ROM 的最低兩個字節(jié)。 for (i=8。 DQ=1。 } //*********************寫一個字節(jié) ******************** void WriteOneChar(uchar dat) { uchar i=0。 //給一個脈沖信號 DQ=datamp。 //給一個脈沖信號 dat=1。 float tt=0。 //啟動溫度轉換 Init_DS18B20()。 //低位 b=ReadOneChar()。 //負溫度的計算方法 a=~a。 22 } else //正溫度的計算方法 { tt=((b*256)+a)*。 } 定時器中斷 子函數(shù)設計流程 圖 21 中 斷子函數(shù)設計流程 本設計采用 51 單片機自帶的定時器功能進行自動模式下的顯示 設計。 //初值為 6，計數(shù) 250 次溢出， 0x06 TL0 =(6553645872)%256。 } //******************定時器 0 中斷子函數(shù) ******************************// void time0() interrupt 1 { TH0 =(6553645872)/256。 DQ=1。 //單片機將 DQ 拉低 DQ1=0。 delay(20)。 } 按鍵調整模塊流程 24 圖 22 按鍵調整流程圖 按鍵調整過 程使用了 4 個獨立鍵盤，各個按鍵的含義是： key1 是通道切換鍵，該鍵按下時，即進入手動模式，同時定時器關閉，按第一次時，顯示通道 1的數(shù)值；按下第二次時，顯示通道 2 的數(shù)值，同時，鍵值清 0，再次按下時又顯示通道 1 的數(shù)值，如此循環(huán)。 程序設計摘錄如下： //******************鍵盤掃描子函數(shù) ******************************// void keyscan() { // uchar b=0。 //如果是通道 1，就把溫度變量值賦給高溫報警值 else