【文章內(nèi)容簡介】 換；經(jīng)過約8lls后，轉(zhuǎn)換完成，麗雨了引腳電平相應(yīng)變高：冉把R/C引腳電平拉高，這樣，eS引腳脈沖的下降沿即把轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出到數(shù)據(jù)總線。AT89C51單片機(jī)利用4個I/O端口為ADS7804器件提供T作時序，該時序由單片機(jī)軟件完成。ADS7804的CS、BUSY、BYTE、R/、。: 數(shù)字溫度傳感器DS18B20由第2章可知，熱電偶作為目前溫度測量中使用最普遍的傳感器之一，其輸般將熱電偶參比溫度端(冷端)保持為O℃，并且各種型號熱電偶的分度表所列數(shù)值都是以參比端溫度為0℃為基準(zhǔn)而制成的，但在實際中做到這一點很困難，于是產(chǎn)生了熱電偶冷端補償問題。本系統(tǒng)采用數(shù)字溫度傳感器對K型熱電偶進(jìn)行冷端補償，無須冰水槽，只需利用一片Ds18BZo單線式數(shù)字溫度傳感器測量冷端溫度，利用軟件即可實現(xiàn)對不同型號熱電偶的冷端溫度補償，這種方法補償準(zhǔn)確度高，所需補償電路簡單，特別適用于各種智能式溫度測量系統(tǒng)中。 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20是DALLAS公司的最新單線數(shù)字溫度傳感器，它的體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)，DS18B20是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器，具有一線總線獨特而且經(jīng)濟(jì)的特點。采用智能溫度傳感器DS18B20作為檢測元件，測溫范圍為－55℃～＋125℃，℃。DS18B20可以直接讀出被測量的溫度值，而且采用3線制與單片機(jī)相連，減少了外部的硬件電路，具有低成本和易使用的特點。 功能簡介（1） 適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍： V～，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。（2） 獨特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。（3） DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。（4） 測溫范圍－55℃～＋125℃，在10℃～+85℃時精度為177?！?。（5） 可編程的分辨率為9～12位，℃、℃、℃℃，可實現(xiàn)高精度測溫。（6） ，12位分辨率時最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。（7） 測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以“一線總線”串行傳送給CPU，同時可傳送CRC校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力。（8） 負(fù)壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 DS18B20與單片機(jī)的接口設(shè)計DS18B20采用寄生電源方式，其VDD和GND端均接地， DS18B20采用外接電源方式，其VDD端用3V～。： 數(shù)字溫度傳感器DS18B20電路 AT89C51單片機(jī)單片機(jī)，又稱微處理器、微控制器等，屬于第四代電子計算機(jī)。它把中央處理器、存儲器、輸入/輸出接口電路以及定時器/計數(shù)器集成在一塊芯片上，從而具有體積小、功耗低、價格低廉、抗千擾能力強且可靠性高等特點，因此適合應(yīng)用于工業(yè)過程控制、智能儀器儀表和測控系統(tǒng)的前端裝置。正是由于這一原因，國際上逐漸采用微控制器(MCU)代替單片微型計算機(jī)(SCM)這一名稱。目前市場上的單片機(jī)從數(shù)據(jù)總線寬度上來分主要有8位機(jī)、16位機(jī)、犯位機(jī)，其中的犯位單片機(jī)近年來在信號分析與處理、語音處理、數(shù)字圖像處理等數(shù)字信號處理運用領(lǐng)域得到了廣一泛的運用。但在工業(yè)測控現(xiàn)場，占主導(dǎo)地位的還是8位機(jī)和16位機(jī)，對本課題涉及到的智能測溫儀表，運用單片機(jī)的主要目的是構(gòu)成一個具有一定判斷、運算能力以及具有存儲、顯示等功能的智能測量儀表，所以選擇質(zhì)優(yōu)價廉的8位單片機(jī)作為系統(tǒng)微處理器。生產(chǎn)單片機(jī)的廠商有很多，尤其是近年來微電子技術(shù)、計一算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，比較著名的有Intel、philips、Mieroehip、Motorola、Zilog、Atmel等半導(dǎo)體企業(yè)。在上述著名的半導(dǎo)體企業(yè)產(chǎn)品:，扣，尤其在工業(yè)測控場合，運用較多的為Intel公司的MCs一51系列和Mieroehip公司的PIC系列單片機(jī)。近年來，隨著Intel公司對8031內(nèi)核的公開以及各半導(dǎo)體企業(yè)在關(guān)鍵技術(shù)上的相互滲透，不僅Intel公司，而且PhiliPs公司、Atmel公司等企業(yè)目前都生產(chǎn)MCS51系列的CPU。近十年來在工業(yè)測控領(lǐng)域，Atmel公司的AT89系列單片機(jī)得到廣泛應(yīng)用，它的標(biāo)準(zhǔn)型產(chǎn)品不僅在指令上，而且在管腳上都兼容Intel公司的MCS51系列的第一代CPU8031，并在片內(nèi)存儲器、振蕩電路、功耗、軟件加密以及內(nèi)置看門狗等技術(shù)水平上均有很大程度的提高，使國內(nèi)的智能儀表行業(yè)的設(shè)計與開發(fā)者越來越感到使用和設(shè)計上的方便。因此，本設(shè)計選用了AT89C51單片機(jī)AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C51是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的 單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C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。AT89C51的特性如下:1. 與MCS51 兼容 2. 4K字節(jié)可編程FLASH存儲器 3. 壽命：1000寫/擦循環(huán) 4. 數(shù)據(jù)保留時間：10年 5. 全靜態(tài)工作：0Hz24MHz 6. 三級程序存儲器鎖定 7. 1288位內(nèi)部RAM8. 32可編程I/O線9. 兩個16位定時器/計數(shù)器10. 5個中斷源11. 可編程串行通道 12. 低功耗的閑置和掉電模式 13. 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 AT89C51同時，AT89C51可降至 0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止 CPU的工作，但允許 RAM，定時／計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。 LED 顯示電路顯示系統(tǒng)采用7SEGMPX4CC LED數(shù)碼管，該器件結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，可靠性好。： LED 顯示電路 按鍵模塊本論文的按鍵模塊有三個按鍵K1,K2,K3組成。K1的功能是：設(shè)定報警最高溫度、最低溫度和報警功能。K2的功能是：設(shè)定報警溫度的加功能。K3的功能是：設(shè)定報警溫度的減功能。： 按鍵模塊 溫度報警模塊本論文中溫度報警模塊由PNP型三極管Q1，Q2和蜂鳴器做成。蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報警器、電子玩具定時器等電子產(chǎn)品中用作發(fā)聲器件。蜂鳴器主要分為壓電式和電磁式兩種類型。： 溫度報警 電路 本章小結(jié)本章建立了以AT89C51單片機(jī)為核心的溫度測量系統(tǒng)，在對K型熱電偶輸入信號的處理上，重點討論了熱電偶信號的放大和濾波處理，經(jīng)過信號調(diào)理之后的溫度信號經(jīng)過12位A/D轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)，同時采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20對熱K型熱電偶進(jìn)行冷端補償。最終單片機(jī)對K型熱電偶的溫度測量數(shù)據(jù)與數(shù)字溫度傳感器DS18B20的冷端補償數(shù)據(jù)進(jìn)行函數(shù)處理，得出的最后溫度由單片機(jī)發(fā)送信號到顯示器顯示出來。第4章 軟件設(shè)計第4章 軟件設(shè)計硬件電路設(shè)計完成之后，系統(tǒng)的主要功能將依賴于系統(tǒng)軟件來實現(xiàn)。單片機(jī)控制系統(tǒng)軟件的功能是實現(xiàn)系統(tǒng)的模塊化編程與控制。系統(tǒng)能否正常工作，除了硬件的合理設(shè)計外，與功能完善的軟件設(shè)計是分不開的。本節(jié)主要對軟件的開發(fā)環(huán)境及各程序模塊的功能實現(xiàn)進(jìn)行介紹和說明。 KeilC51集成開發(fā)環(huán)境簡介KeilC5l是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，uVision2IDE是Keil5l基于windows的開發(fā)平臺，是用戶開發(fā)和調(diào)試單片機(jī)C語言源代碼的最理想的工具之一。其內(nèi)嵌多種符合當(dāng)前工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)工具，可以完成從工程建立到管理、編譯、鏈接、目標(biāo)代碼的生成、軟件仿真、硬件仿真等完整的開發(fā)流程，尤其是C編譯工具在產(chǎn)生代碼的準(zhǔn)確性和效率方面達(dá)到了較高的水平，而且可以附加靈活的控制選項，在開發(fā)大型項目時非常理想。 Keil5l集成開發(fā)環(huán)境的主要功能有以下幾點:1)uVision2forwindows:是一個集成開發(fā)環(huán)境，它將項目管理、源代碼編輯和程序調(diào)試等組合在一個功能強大的環(huán)境中。2)C51國際際準(zhǔn)化C交叉編譯器:從C源代碼產(chǎn)生可重定位的目標(biāo)模塊。3)A51宏匯編器:從80C51匯編源代碼產(chǎn)生可重定位的目標(biāo)模塊。4)BL51鏈接器/定位器:組合由C51和A5l產(chǎn)生的可重定位的目標(biāo)模塊，生成絕對目標(biāo)模塊。5)LIB51庫管理器:從目標(biāo)模塊生成連接器可以使用的庫文件。6)0H51目標(biāo)文件至Hex格式的轉(zhuǎn)換器，從絕對目標(biāo)模塊生成Intel Hex文件。7)RTX51實時操作系統(tǒng):簡化了復(fù)雜的實時應(yīng)用軟件項目的設(shè)計。 基于KeilC51軟件編程設(shè)計單片機(jī)控制系統(tǒng)軟件的功能是實現(xiàn)系統(tǒng)的模塊化編程與控制。本論文基于KeilC5l的開發(fā)環(huán)境用C語言編程對溫度測量系統(tǒng)的軟件進(jìn)行了設(shè)計。本系統(tǒng)的軟件采用模塊化的設(shè)計思想，將數(shù)字控制單元中需要的一系列功能編成相應(yīng)的子程序，供主程序調(diào)用。整個應(yīng)用程序主要包括系統(tǒng)主程序的設(shè)計、數(shù)據(jù)采集以及鍵盤顯示子程序等模塊組成。下面介紹各程序模塊的設(shè)計方法與編程實現(xiàn):4．2．1 主程序流程圖主程序的流程如下：單片機(jī)復(fù)位，然后單片機(jī)分別讀取DS18B20和K型熱點偶的溫度值。把這兩個溫度值進(jìn)行計算處理并顯示數(shù)據(jù)刷新，接著調(diào)用顯示子程序，詢問K1是否按下，若按下則設(shè)置報警，若沒有則循環(huán)。：西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 主程序流程圖 讀取DS18B20溫度子程序： 讀出DS18B20溫度子程序 讀出K型熱電偶溫度子程序K型熱電偶溫度子程序流程如下：首先進(jìn)行溫度信號檢測，接著信號放大，電壓跟隨，然后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，得到的數(shù)據(jù)返回單片機(jī)，結(jié)束程序。： 讀出K型熱電偶溫度子程序 計算溫度子程序計算溫度子程序首先把DS18B20和K型熱電偶測量出來的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。如果計算結(jié)果是0度以下，則置“0”，若是0度以上，則置“1”。然后分別轉(zhuǎn)換測量溫度小數(shù)位溫度BCD值以及整數(shù)位BCD值。將RAM中讀取值進(jìn)行BCD碼得轉(zhuǎn)換運算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定。： 計算溫度子程序 顯示數(shù)據(jù)刷新子程序顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對分離后的溫度顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，當(dāng)標(biāo)志位為1時將符號顯示位移入第一位。當(dāng)表示為0時將符號最高位顯示分離出的數(shù)，程序結(jié)束。： 顯示刷新子程序 按鍵掃描處理子程序按鍵采用掃描查詢方式，設(shè)置標(biāo)志位，當(dāng)標(biāo)志位為1時，顯示設(shè)置溫度，否則顯示溫度。： 按鍵掃描處理子程序本章主要討論智能溫度測量系統(tǒng)的軟件設(shè)計。軟件設(shè)計主要思路即分別設(shè)計了K型熱電偶溫度讀取的程序以及數(shù)字溫度傳感器DS18B20溫度讀取的程序和處理最后數(shù)據(jù)以及顯示刷新的程序。第5章 總結(jié)與展望第5章 總結(jié)與展望 總結(jié)本論文將數(shù)字溫度傳感器技術(shù)應(yīng)用于熱電偶測溫的冷端部分，有效提高了該器件的測溫精度。開發(fā)出一套以以單片機(jī)為核心的智能溫度測量儀表。選用AT89C51單片機(jī)作為微處理器，溫度傳感器由K型熱電偶與數(shù)字溫度傳感器DS18B20組成。其中DS18B20的主要用途在于測量K型熱電偶冷端溫度，以便通過單片機(jī)來實現(xiàn)對于K性熱電偶的冷端補償，提高其測溫精度。在信號調(diào)理電路方面，運用放大器AD620和運算放大器OP07來實現(xiàn)對K型熱電偶微笑的電壓信號的放大和濾波以對其進(jìn)行信號調(diào)理。采用了ADS7804作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，此模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以大大提高熱電偶測溫的精度。本系統(tǒng)中溫度的顯示可以在LED數(shù)碼管上顯示。采用按鍵來實現(xiàn)控制器件的工作方式的目的。本論文的研究實驗過程中，主要進(jìn)行了一下工作：1. 通過對K型熱電偶測溫原理以及熱電偶的溫度補償方法的分析，設(shè)計了采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20來對其進(jìn)行冷端補償和信號調(diào)理的方法。2. 以AT89C51單片機(jī)作為微處理器，設(shè)計了智能溫度測量儀表的硬件系統(tǒng)，為了提高溫度測量的準(zhǔn)確性，設(shè)計了濾波電路，放大電路。3. 以keilC51作為主要軟件，設(shè)計了相應(yīng)的軟件系統(tǒng)，完善了整個智能溫度測量儀表的功能。由于作者時間和經(jīng)驗不做，技術(shù)水平有限，本智能溫度測量儀表還需在以后的使用和研究過程中加以改進(jìn)和完善。 研究展望由于計算機(jī)科學(xué)、電子技術(shù)和傳感檢測技術(shù)的發(fā)展，溫度測量儀表也隨之發(fā)展和深入。由于熱電偶具有準(zhǔn)確度高、測溫范圍廣和成本低廉等優(yōu)點，在工業(yè)應(yīng)用中仍是溫度測量的首選。在以后的工作中，我們可以對其進(jìn)行以下改進(jìn):1)通過了解熱電偶的測溫原理，在簡化熱電偶測溫模型的同時結(jié)合先進(jìn)的控制方法和算法，以提高測量精度。2)不斷關(guān)注電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)及傳感檢測技術(shù)等方面新科學(xué)和新技術(shù)的發(fā)展，不斷改進(jìn)硬件的設(shè)計，提高各項性能。結(jié)合各種傳感器，實現(xiàn)測量儀表的多功能化，通過實現(xiàn)對壓力、流量、濕度等常規(guī)物理參數(shù)的檢測，已達(dá)到集成檢測系統(tǒng)的要求。選用性能更優(yōu)的處理器，如ARM或DSP等處理器，以提高CPU的處理速度。致 謝致 謝感謝導(dǎo)師路青起副教授的關(guān)心、指導(dǎo)和教誨。路青起副教授追求真理、獻(xiàn)身科學(xué)、嚴(yán)以律己、寬已待人的崇高品質(zhì)對學(xué)生將是永遠(yuǎn)的鞭策。作者在攻讀學(xué)士學(xué)位期間的工作自始至終都是在路青起副教授全面、具體的指導(dǎo)下進(jìn)行的。路青起老師淵博的學(xué)識、敏銳的思維、民主而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)，使學(xué)生收益匪淺，終生難忘。感謝路青起副教授在課題研究中所給予的幫助。感謝我的學(xué)友和朋友們對我的關(guān)心和幫助。