【正文】 的簡化版本。176。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)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。 DS1822的精度較差為 177。C， 在 10～ +85176。使你可以充分發(fā)揮“一線總線”的優(yōu)點。 美國 Dallas半導體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS1820是世界上第一片支持 “ 一線總線 ” 接口的溫度傳感器，在其內部使用了在板（ ONB0ARD）專利技術。 利 用 自動 復位電 路 ，可以實現(xiàn) 無 人 執(zhí)勤 ，一 般 在 環(huán)境 比 較惡劣 的情況下使用。 自動 復位電 路 如 圖 (c)所 示 [11]。上電復位所 需的 最短 時間是 振蕩 周期建 立 時間 加 上 兩個機器 周期 時間，在 這 個時間內 RST端 的電 平 應 維 持 高于 施 密 特 觸 發(fā)器的 閥 值 電壓 。上電復位電 路 是 利 用電容 充 放電來實現(xiàn)的。 當 RST引腳輸入 高電平 并 保持 2個機器 周期 以上時，單片機內部 就 會 執(zhí)行復位 操 作。單片機在 開 機時 或 在工作中因干擾 而 使程序 失 控 或 工作中程序處于 某 種 死 循環(huán)狀態(tài) 等情況下都需要復位。這種方式適宜用于使 單片機的時鐘與外部信號保持一致。 內部振蕩方式是 在引腳 XTAL1 和 XTAL2 外接晶體振蕩器（簡稱晶振）如圖 所示。然后，再讀引腳，例如：要將 P1 口的狀態(tài)讀入到累加器 A 中，應執(zhí)行以下兩條指令： MOV P1， 0FFH ； P1 口置入方式 。 表 I/O 口的第二功能 端口引腳 第二功能 RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) 0INT (外中斷 0) 1INT （外中斷 1） T0（定時 /計數(shù)器 0） T1（定時 /計數(shù)器 1） WR （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） RD （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） 值得注意的是， P0、 P P P3 口作為普通 I/O 口使用時都是準雙向口結構，其輸入操作 和輸出操作本質不同，輸入操作是讀引腳狀態(tài)，輸出是對鎖存器的寫入操作。 XTAL1：為內部振蕩電路反相器的輸入端。系統(tǒng)從片外程序存儲器 空間取指令執(zhí)行指令時輸出一個有效信號，此信號一般用于外部程序存儲器讀取指令的選通信號，以區(qū)別讀取外部數(shù)據(jù)存儲器。 由于 AT89C51 單片機 和 MCS51 單片機一樣都 采用雙列直插封裝（ DIP） ， 有40 個引腳 ，而 各管腳的功能如下： (6) 2 個 16 位定時 /計數(shù)器 。 (2) 內置 4K 字節(jié)可重復編 程 Flash，可重復擦寫 1000 次 。 由于單片機的壽命長、速度快、低功耗、低噪聲、可靠性高的特點及 16 位、 32 位單片機的出現(xiàn)，單片機的功能越來越強大 。然后，按照面向對象，突出控制功能，在片內集成了許多外圍電路及外設接口，突破了傳統(tǒng)意義上的計算機結構，發(fā)展成 microcontroller 的體系結構，目前國外已普遍稱之為微控制器 MCU（ Microcontroller Unit） 。 MAX232 的 R1OUT 和 T1IN 分別與單片機的 P (RXD)和 (TXD)互聯(lián)，轉換后的匹配電平由 MAX232的 T1OUT和 R1IN發(fā)出 ，與 PC 機串口相連 。 邵陽學院畢業(yè)設計（論文） 9 3 硬件設計 系統(tǒng) 電路圖的設計 系統(tǒng)電路圖可歸結為四個電路模塊組成：溫度的采集電路，液晶顯示模塊電路，通信模塊以及單片機控制電路。 被 測 對 象 1被 測 對 象 2被 測 對 象 8●●●被 測 對 象 3溫 度 傳 感 器 1溫 度 傳 感 器 2溫 度 傳 感 器 3溫 度 傳 感 器 8●●●單片機P C 機顯 示鍵 盤 報 警 圖 基于 PC 機的多通道溫度采集系統(tǒng)框圖 而本設計是多通道的溫度采集系統(tǒng)，可用八路溫度傳感器 DS18B20 外部電源供電方式 接到單片機的 P0 口，在編程時對測溫精度設計為 ? ，每間隔 1s基于 PC 機的多通道溫度采集系統(tǒng)設計 8 對溫度采樣，顯示到 液晶顯示模塊 HS1286411 上，同時通過與 PC 機的互聯(lián)，可將溫度存儲， 打印和 分析 。由于傳感器 DS18B20 本身帶有模數(shù)轉換器，即 A/D 轉換器，因此不需要再對傳感器檢測到的信號進行模數(shù)轉換，直接將信號送到單片機 處理 。 由以上大致 分析，整個系統(tǒng)控制將由 AT89C51 單片機為核心構成。液晶顯示器具有低壓微功耗、平 板型結構、顯示信息量大、沒有地磁輻射、壽命長等特點，已經越來越廣泛地用在各種智能儀器儀表中。 abcdefgd p abcdefgdp+5V abbcdeeffggomp●12345678910 (a)共陰極 （ b）共陽極 （ c）外形圖 圖 LED 顯示器結構 必須注意的是，在圖中的電阻并非是數(shù)碼管內部就有的電阻，他們是需外接的限流電阻，如果不限流將造成發(fā)光二極管的燒毀。單片機應用系統(tǒng)中常用的 LED顯示器為七段顯示器，再加上有一個小數(shù)點，因此可以把它稱為八段顯示器。數(shù)字式傳感器一般都采用頻率敏感效應器件構成，也可以是由敏感參數(shù) R、 L、 C構成的振蕩器，或模擬電壓輸入經 V/F轉換等，因此，數(shù)字量傳感器一般都是輸出頻率參量，具有測量精度高、抗干擾能力強，便于遠距離傳送等優(yōu)點。 (3) 光纖傳感器。集成傳感器 [1]是將傳感器與信號調理電路做成一體。通常是把放大電路與傳感器做成一體，使傳感器能直接輸出 0～ 5V、 0～ 10V或 0～ ，把傳感器與相應的變送器電路做成一體，構成能輸出 4～ 20mA直流標準信號的變送器。 溫度傳感器 的 選擇 傳感器是信號輸入通道的第一道環(huán)節(jié)，也是決定整個測試系統(tǒng)性能的關鍵環(huán)節(jié)之一。 抗干擾能力強， 適 用 溫 度 范圍 寬，在各種 惡劣 的 環(huán)境 下都能可靠地工作， 這 是其 他 類 型計算機 無法 比 擬 的。 (6) 性能 價格 比高 ?？梢苑奖愕貙崿F(xiàn)多機和分布式控制，使整個控制系統(tǒng)的效率和可靠性大為提高。 (4) 控制功能強 。 采用了 16位地址總線的 8位單片機 8051可尋址外部 64KB數(shù)據(jù)存儲器和 64KB程序存儲器。 單片機盡可能把實際應用所需要的 CPU、 RAM、 ROM、 I/O口及定時器 /計數(shù)器都集成在一塊芯片內，使之成為名副其實的單片機。 當然，與通用微處理器相比， DSP 芯片的其他通用功能相對較弱些。它不僅具有可編程性，而且其實時運行速度可達每秒數(shù)以千萬條復雜指令程序，遠遠超過通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。 個人計算機有很強的數(shù)據(jù)處理功能和圖形顯示功能，有豐富的軟件支持，但是它們是為辦公自動化和家庭設計的，對環(huán)境的要求很高，抗干擾能力不強，一般不被用于工業(yè)現(xiàn)場控制，而且高品質的微機價格往往很高。 邵陽學院畢業(yè)設計（論文） 3 2 系統(tǒng)的總體設計 電氣系統(tǒng)控制方法的 選擇 微處理 器 控制 微處理器又叫中央處理部件 （ CENTRAL PROCESSING UNIT） [3]。例如以 AT89S51 單片機為核心的加熱爐溫度采集系統(tǒng)、基于 Atmega8 的加熱控制系統(tǒng)、基于 C8051 單片機溫度采集系統(tǒng)的設計等，都是用單片機作為控制核心。 目前，國內外的各種溫度采集控制系統(tǒng)的技術已經很成熟，在實際應用中也非常普遍。 智能溫度傳感器也叫做數(shù)字溫度傳感器 [1]， 它的內部包含溫度傳感器、A/D 傳感器、信號處理器、存儲器（或寄存器）和接口電路。 課題的 意義和應用前景 基于溫度采集控制系統(tǒng)在現(xiàn)實生活中的重要性，國內外一直在對溫度采集控制系統(tǒng)進行究，相應的也研發(fā)了出了各種類型的溫度采集控制芯片，同時也有了很多實際的產品投入生產應用。 本課題以 AT89C51 單片機系統(tǒng)為核心，能對多點的溫度進行實時巡檢。邵陽學院畢業(yè)設計（論文） 1 1 緒論 課題來源 隨著社會的進步和工業(yè)技術的發(fā)展，人們越來越重視溫度因素，許多產品對溫度范圍要求嚴格，而目前市場上普遍存在的溫度檢測儀器大都是單點測量，同時還有溫度信息傳遞不及時、精度不夠的缺點，不利于工業(yè)控制者根據(jù)溫度變化及時做出決定。 多通道溫度采集系統(tǒng)設計由此應用而生，它具有結構簡單、操作方便、精度高、存儲和顯示等優(yōu)點。主控機與 從機之間能夠相互聯(lián)系、相互協(xié)調，從而達到系統(tǒng)整體統(tǒng)一、和諧的效果。如今在溫度采集系統(tǒng)中，大都采用智能型溫度傳感器。其中，比較有代表性的傳感器有 DS18B MAX657 DS172 MAX6635 等。近些年來，單片機技術的迅速興起并蓬勃發(fā)展，單片機具有快速、精確、抗干擾能力強等特點，所以在實際應用中，更多的是采用基于單片機的溫度控制系統(tǒng)。℃ ； （ 3） 采樣時間，每隔一秒采樣一次； （ 4） 可以通過鍵盤設置系統(tǒng)參數(shù)，用 兩 行漢字顯示溫度； （ 5） 溫度可存儲，并可實現(xiàn)和微機接口。它是一種能夠解釋指令、執(zhí)行指令并控制順序的硬件設備。其工作原理是接收模擬信號，轉換為 0 或 1 的數(shù)字信號，再對數(shù)字信號進行修改、刪除、強化，并在其他系統(tǒng)芯片中把 數(shù)字數(shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或實際環(huán)境格式。根據(jù)數(shù)字信號處理的要求， DSP 芯片一般具有如下主要特點： （ 1）在一個指令周期內可完成一次乘法和一次加法； （ 2）程序和數(shù)據(jù)空間分開，可以同 時訪問指令和數(shù)據(jù)； （ 3）片內具有快速 RAM，通?？赏ㄟ^獨立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中同時訪問； （ 4）具有低開銷或無開銷循環(huán)及跳轉的硬件支持； （ 5）快速的中斷處理和硬件 I/O 支持； （ 6）具有在單周期內操作的多個硬件地址產生器； （ 7）可以并行執(zhí)行多個操作； （ 8）支持流水線操作，使取指、譯碼和執(zhí)行等操作可以重疊執(zhí)行。 基于 PC 機的多通道溫度采集系統(tǒng)設計 4 單 片機控制 在對電氣控制方式設計時考慮到單片機 [4]具有以 下突出特 點 : (1) 集成度高 。 (2) 存儲容量大 。 在單片機內部的各種功能部分不能滿足應用需求時，均可在外部進行擴展 (如擴展 ROM、 RAM、 I/O口、定時 /計數(shù)器，中斷系統(tǒng)等 )，給應用系統(tǒng)設計帶來極大的方便和靈活性。單片機的邏輯控制功 能及運行速度均高于同一檔次的微型計算機。采用 CHMOS制造工藝，集 HMOS的高速、高集成度和 C MOS的低功耗技術于一體，使單片機的功耗進一步 降 低， 適 應電壓 范圍更 寬 (～6V)。 (7) 可靠性高 。除此之外，考慮到測控 系統(tǒng) 會用于工業(yè)生產當中，可靠性要求比較重要，并要具有抗干擾能力和避免、消除干擾的能力，以 保證邵陽學院畢業(yè)設計（論文） 5 系統(tǒng)平穩(wěn)工作。為了與 A/D輸入要求相適應，傳感器廠家設計制造一些專門與 A/D相配套的 大 號輸出傳感器。 (2) 集成傳感器。簡化通道結構。 (4) 數(shù)字式傳感器。 LED顯示器的結構與原理 LED數(shù)碼顯示器是由若干個發(fā)光二極管組成的，當發(fā)光二極管導通時，相應的基于 PC 機的多通道溫度采集系統(tǒng)設計 6 點或線段發(fā)光， 將這些二極管拍成一定的圖形，控制不同組合的二極管導通，就可以顯示出不同的字形。 圖 (c)當中的 端在應用時作為位選端， 8只發(fā)光二極管被分為兩組，所以有兩個 端，在使用時把他們并聯(lián)起來。近年來，液晶顯示技術發(fā)展十分迅猛，市面上出現(xiàn)了各種各樣的 LCD顯示板。 在設計中選用點陣圖形型液晶顯示器，可以很容易的完成課題設計任務中的 四行漢字顯示溫度 。 系統(tǒng)工作 原理 現(xiàn)場環(huán)境溫度由數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20 轉換后，就傳送到 AT89C51 單片機里。 其系統(tǒng)框圖如圖 所示。 其中下位機 用C51 語言編寫 匯編程序，主要包括液晶 初始化子程序、 液晶 清屏子程序、串口初始化子程序、啟動溫度轉化子程序、讀 取溫度子程序、溫度值轉換子程序、溫度顯示子程序、溫度上傳子程序 和串口中斷子程序、定時器 0 中斷子程 等。 通信模塊經 MAX232[7]芯片 完成電平轉換以 便 與 RS 232 標準的電平匹配 ，從而完成單片機與 PC 機的通信。 單片機控制電路 單片機是早期 Single Chip Microputer 的直譯，它反映了早期單片機的形態(tài)和本質。它不同于一般通用 計算機系統(tǒng)結構，即程序和數(shù)據(jù)共用一個空間的馮 .諾伊曼 (Von Neumann)結構。其主要特征如下： (1) 8 位 CPU。 (5) 32 根可編程 I/O 線 。 (9) 具有兩種節(jié)能模式：閑置模式和掉電模式 。:為 P1 口的 8 位引腳，通常只作為 I/O 口使用。: 為 P3 口的 8 位引腳，除作為 I/0 口使用 外，還有第二功能，詳見表 。PSEN ：為外部程序存