【正文】 的要求越來越高，在很多場合，諸如電機(jī)、鍋爐、飲料、食品、中頻熱處理行業(yè)的水路溫度保護(hù)，變電所各電節(jié)點(diǎn)的溫度檢測等，要求溫度巡檢儀能自動巡檢，以達(dá)到無人看守，溫度自動巡檢的目的。溫度檢測類儀表作為溫度計量工具，也因此得到廣泛應(yīng)用。本設(shè)計應(yīng)用性比較強(qiáng)，設(shè)計系統(tǒng)可以作為溫度測量顯示系統(tǒng)，如果稍微改裝可以做熱水器溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、生產(chǎn)溫度監(jiān)控系統(tǒng)等等。文中對每個部分功能、實(shí)現(xiàn)過程作了詳細(xì)介紹。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，溫度檢測和控制都直接和安全生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量生產(chǎn)效率、節(jié)約能源等重大技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相聯(lián)系，因此在國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域中都受到普遍重視。傳統(tǒng)的機(jī)械式檢測儀表在工礦企業(yè)之中已經(jīng)有上百年的歷史了。近年來由于微電子學(xué)的進(jìn)步以及計算機(jī)應(yīng)用的日益廣泛，智能化測量控制儀表已經(jīng)取得了極大的進(jìn)步。目前在研制高精度、高性能、多功能的測量控制儀表時，幾乎沒有不考慮采用單片機(jī)使之成為智能儀表的。裝在儀表內(nèi)部的 EPROM 中的監(jiān)控程序由許多程序模塊組成，每一個模塊完成一種特定的功能，例如實(shí)現(xiàn)算法、接受并分析鍵盤輸入命令等。現(xiàn)在傳感器也正在受著微電子技術(shù)的影響，不斷發(fā)展變化。國內(nèi)的開發(fā)規(guī)模也相對較小，開發(fā)費(fèi)用相對較高，與國際相比還存在很大的差距。歷史事實(shí)也已證明：科學(xué)的進(jìn)步，生產(chǎn)的發(fā)展和進(jìn)步是相互依賴、相互促進(jìn)的。在暖通空調(diào)專業(yè)中，供暖、空調(diào)、制冷效果檢驗(yàn)；建筑熱工特性的測量；新型建筑材料的特性檢驗(yàn)；建筑節(jié)能的研究；空暖熱網(wǎng)，通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)、燃?xì)馀涔芫W(wǎng)、給排水網(wǎng)等系統(tǒng)的運(yùn)行和特性研究中，都需要對溫度、壓力等參數(shù)進(jìn)行測量。(2) 管網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)需要分時記錄。但它也存在如同供河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 概述暖效果檢驗(yàn)的一些困難。本溫度數(shù)據(jù)采集器在設(shè)計時，為了滿足實(shí)時檢測的要求，采用 4 路傳感器輪流檢測，從而實(shí)現(xiàn)溫度巡檢的實(shí)時數(shù)據(jù)采集。(2) 在測量范圍內(nèi)可以正常顯示。本系統(tǒng)實(shí)際上是一個專用的單片機(jī)系統(tǒng)。 方案論證與選擇設(shè)計方案的不同將直接決定儀表硬件的繁簡程度，從而確定軟件的不同編寫思路。(3) 系統(tǒng)的可靠性和技術(shù)的可實(shí)行性。由于 AD590 是一種電流型的溫度傳感器，因此具有較強(qiáng)的抗干擾能力，適用于計算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)距離溫度測量和控制，遠(yuǎn)距離信號傳遞時，可以采用一般的雙絞線來完成；其電阻較大，因此不需要精密電源對其供電，長導(dǎo)線上的壓降一般不影響測量精度；不需要溫度補(bǔ)償和專門的線性電路。硬件電路非常簡潔，有較好的線性關(guān)系和較強(qiáng)的抗干擾能力。這種方案是單片機(jī)處理非電量信號的典型方法，它的優(yōu)點(diǎn)是測溫范圍廣，選用合適的測溫元件可以檢測－300℃ ～3000℃ 的溫度。LED 的發(fā)光頻率和顏色取決于制造的材料，一般常用紅色，偶爾也用黃色或綠色。它的體積小，重量輕，功耗極低，因此在儀器儀表中的應(yīng)用十分廣泛。本系統(tǒng)的設(shè)計采用液晶顯示，并采用顯示芯片 LCD1602 顯示芯片。這種鍵盤使用方便，接口程序簡單，但是需要較多的硬件電路，價格較貴，一般的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)較少使用。 系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)關(guān)鍵根據(jù)以上所述的總體設(shè)計思想，設(shè)計中需解決的技術(shù)關(guān)鍵性問題是：(1) 這種巡檢儀的檢測點(diǎn)有多個，所以在傳感器的選擇和使用上，要求盡量的消除誤差，并盡量使使用方便。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 系統(tǒng)的硬件設(shè)計3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)根據(jù)上一章所選的總體方案確定的思路，下面將進(jìn)行系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計。信號放大調(diào)理電路PT100 溫度傳感器A/D 轉(zhuǎn)換電路鍵盤及報警STC89C52單片機(jī)LCD 數(shù)碼管顯示電路圖 系統(tǒng)的總結(jié)構(gòu)框圖測溫的模擬電路是把當(dāng)前 PT100 熱電阻傳感器的電阻值，轉(zhuǎn)換為容易測量的電壓值，經(jīng)過放大器放大信號后送給 A/D 轉(zhuǎn)換器把模擬電壓轉(zhuǎn)為數(shù)字信號后傳給單片機(jī) STC89C52，單片機(jī)再根據(jù)公式換算把測量得的溫度傳感器的電阻值轉(zhuǎn)換為溫度值，并將數(shù)據(jù)送出到 LCD 顯示器進(jìn)行顯示。由于鉑電阻的電阻值與溫度成非線性關(guān)系，所以需要進(jìn)行非線性校正。它的工作原理：當(dāng) PT100 在 0 攝氏度的時候他的阻值為 100 歐姆，它的的阻值會隨著溫度上升它的阻值是成勻速增漲的。1) 主要技術(shù)指標(biāo)和特性(1) 分辨率： 8 位。(3) 轉(zhuǎn)換時間：取決于芯片時鐘頻率，如 CLK=500kHz 時，T CONV=128μs。10V( 需外加一定電路)。2) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳ADC0808/0809 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳分別如圖 和圖 所示。(3) ADDA、ADD B、ADD C——模擬通道選擇地址信號，ADD A 為低位，河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 系統(tǒng)的硬件設(shè)計ADDC 為高位。 表 地址信號與選中通道的關(guān)系圖 ADC0808/0809 外部引腳圖 (5) ALE——地址鎖存允許信號，高電平有效。加于該端的脈沖的上升沿使逐次逼近寄存器清零，下降沿開始 A/D 轉(zhuǎn)換。該信號可作為被 CPU 查詢的狀態(tài)信號，也可作為對CPU 的中斷請求信號。在中斷工作方式下，該信號往往是 CPU 發(fā)出的中斷請求響應(yīng)信號。微處理器收到變?yōu)楦唠娖降?EOC 信號后，便立即送出 OE 信號，打開三態(tài)門，讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。如用 EOC 信號去產(chǎn)生中斷請求，要特別注意 EOC 的變低相對于啟動信號有2μs+8個時鐘周期的延遲，要設(shè)法使它不致產(chǎn)生虛假的中斷請求。特別是內(nèi)部集成了 8KB 的 FLASH 程序存儲器，使單片機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加簡單，也使其得到了廣泛的應(yīng)用。具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k 字節(jié) Flash，512 字節(jié) RAM，32 位 I/O 口線，看門狗定時器，內(nèi)置 4KB EEPROM，MAX810 復(fù)位電路，三個 16 位定時器/ 計數(shù)器，一個 6 向量2 級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。最高運(yùn)作頻率35MHz。圖 STC89C52RC 引腳圖STC89C52RC 引腳功能說明：VCC(40 引腳)：電源電壓VSS(20 引腳 )：接地P0 端口(～ ，39～32 引腳)：P0 口是一個漏極開路的 8 位雙向 I/O 口。在 Flash ROM 編程時，P0端口接收指令字節(jié)；而在校驗(yàn)程序時，則輸出指令字節(jié)。對端口寫入 1 時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這是可用作輸入口。 P2 的輸出緩沖器可以驅(qū)動(吸收或輸出電流方式 )4 個 TTL 輸入。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器(如執(zhí)行“MOVX R1”指令)時， P2 口引腳上的內(nèi)容(就是專用寄存器(SFR)區(qū)中的 P2 寄存器的內(nèi)容)，在整個訪問期間不會改變。對端口寫入 1 時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。當(dāng)輸入連續(xù)兩個機(jī)器周期以上高電平時為有效，用來完成單片機(jī)單片機(jī)的復(fù)位初始化操作。(30 引腳)：地址鎖存控制信號 (ALE)是訪問外部程序存儲器時，PROGALE/鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。如果需要，通過將地址位 8EH 的 SFR 的第 0 位置 “1”，ALE 操作將無效。(29 引腳 )：外部程序存儲器選通信號( )是外部程序存儲器選通信PSENPSEN號。注意加密方式 1 時，EA將內(nèi)部鎖定位 RESET。XTAL2(18 引腳)：振蕩器反相放大器的輸入端。1) 1602LCD 主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量：162 個字符芯片工作電壓：— 工作電流：()模塊最佳工作電壓：字符尺寸：(WH)mm2) 引腳功能說明1602LCD 采用標(biāo)準(zhǔn)的 14 腳(無背光)或 16 腳(帶背光)接口，各引腳接口說明如表 所示。第 4 腳：RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 系統(tǒng)的硬件設(shè)計寄存器。第 7～14 腳：D0～D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 系統(tǒng)的硬件設(shè)計指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令 8：下一個要存入數(shù)據(jù)的 CGRAM 地址設(shè)置。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 計算與軟件實(shí)現(xiàn)4 計算與軟件實(shí)現(xiàn)本設(shè)計系統(tǒng)主要包括溫度采集單元、數(shù)據(jù)處理單元、溫度顯示單元、控制單元 4 個部分，主程序?qū)?yīng)分別是溫度采集程序、數(shù)據(jù)處理程序、LCD 顯示程序、控制程序，溫度采集程序負(fù)責(zé)把 ADC0809 所采集的溫度讀入到指定的數(shù)組中；數(shù)據(jù)處理程序?qū)⒉杉碾妷恨D(zhuǎn)換為溫度讀入到指定數(shù)組中，包括標(biāo)度變換、熱電阻線性化、數(shù)字濾波等部分；LCD 顯示程序用于溫度等數(shù)據(jù)的實(shí)時顯示，主要是使單片機(jī)按一定的方法進(jìn)行輸出，然后在 LCD 顯示，以便達(dá)到監(jiān)視測量目的；控制單元主要是控制溫度的上限值和下限值，且若不在規(guī)定范圍內(nèi)則報警。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 計算與軟件實(shí)現(xiàn)圖 信號輸入電路信號輸入的放大電路主要是由 AD6OP07 構(gòu)成的兩級放大電路組成。OP07 的優(yōu)良特性使它特別適合作前級放大器，放大微弱信號，一般不用考慮調(diào)零和頻率問題就能滿足要求。 uint temp。i++) //采集數(shù)據(jù)次數(shù)為 N； {ADC_ST=0。ADC_ST=0。 //ADC0809 與單片機(jī)的連接端口為 P1； adc_data[i]=temp。每次循環(huán)采集兩路信號，先采集第一個通道的信號，并將采集到的數(shù)據(jù)存放在該通道數(shù)據(jù)指定的單元中；再采集臨近通道的信號，將采集到的數(shù)據(jù)存放在該通道數(shù)據(jù)指定的單元中。,l2=39。339。 //選擇 AD 輸入通道；case 2:l1=39。,adc_in1=4,adc_in2=5。839。lu++){ adc_0809(adc_in1)。 adc_0809(adc_in2)。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 計算與軟件實(shí)現(xiàn)} } 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)處理程序?qū)⒉杉碾妷和ㄟ^一定的關(guān)系式轉(zhuǎn)換為溫度值，并溫度值讀入到指定數(shù)組中。由以上分析可知，兩級放大電路的總的增益為 G= 5/≈40。PT100 兩端的電壓經(jīng) AD6OP07 進(jìn)行二級放大 40 倍，輸出接到 ADC0809 輸入端。 adc=(temp/)*?？紤]到單片機(jī)的程序存儲空間資源和實(shí)際的測量精度要求，并不需要每隔一攝氏度就取一個標(biāo)定點(diǎn)，根據(jù)精度要求選擇適當(dāng)?shù)臏囟乳g隔。熱電阻的溫度轉(zhuǎn)換子程序?yàn)椋? /***********************熱電阻溫度轉(zhuǎn)換*************************/char u_turn_t(){ uint rpt,i,j,tx,adc。 for(i=1。 tx=M*10*(j+(rptR[j])/(R[j+1]R[j]))。通過數(shù)字濾波的方法可進(jìn)一步提高溫度的可信度。而數(shù)字濾波則是采用軟件算法實(shí)現(xiàn)濾波的。4) 加權(quán)平均濾波：各加權(quán)系數(shù)之和為1。此處采用去極值平均濾波法，其實(shí)現(xiàn)的方法為：1) 連續(xù)采樣 N個數(shù)據(jù)；2) 把 N 個采樣數(shù)據(jù)按大小排列；3) 去掉一個最大值，去掉一個最小值；4) 然后計算 N2 個數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值。for(count=0。jN1。adc_buf[i]=adc_buf[i+1]。count++) //去掉一個最大值，去掉一個最小值； {sum+=adc_buf[count]。LCD 顯示程序顯示實(shí)時采集溫度的數(shù)據(jù)，每路顯示的格式為：IN0：℃ ，每次顯示兩路輸入信號，共 2 次循環(huán)顯示完所有信號。 lcd_writeaddress(0x00)。i++) { lcd_writedata(lcd_line1[i])。 for(i=0。 lcd_writeaddress(0x09)。 for(i=0。 } lcd_writeaddress(0x49)。 lcd_writedata(0x00)。在此設(shè)計中，對按鍵做了消抖處理。 lcd_HT()。dengdai500。 } } }} /***********************調(diào)節(jié)下限值程序*************************/void low_limit(void) //調(diào)節(jié)下限；{ if(p33==0) { delay1ms(20)。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 計算與軟件實(shí)現(xiàn)lcd_LT()。dengdai++) { zengjia()。 if(p34==0) {if(taige==0) //上限加 1； { shangxian=shangxian+1。 lcd_tiaohigh()。 } lcd_write(0x01)。 } dengdai=0。 }lcd_write(0x01)。 } if(taige==1) { xiaxian=xiaxian1。lcd_tiaohigh()。 } } } 越限報警當(dāng)測得的溫度值超過設(shè)定的上限或下限值時，巡檢儀有相應(yīng)的報警。i300。 //關(guān)閉蜂鳴器；河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(論文) 計算與軟件實(shí)現(xiàn) delay1ms(250)。用程序測試程序，編制一個調(diào)用該子程序的代碼，建立要測試子程序的入口條件，再看看它是否按預(yù)期輸出結(jié)果。經(jīng)過多次的修改和調(diào)試測量，本設(shè)計基本符合設(shè)計要求。②支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的