【正文】 展，人們?cè)絹碓街匾暅囟纫蛩兀S多產(chǎn)品對(duì)溫度范圍要求嚴(yán)格，而目前市場(chǎng)上存在的溫度檢測(cè)儀器普遍都是單點(diǎn)測(cè)量，同時(shí)有溫度信息傳遞不及時(shí)、精度不夠的缺點(diǎn)，不利于工業(yè)控制者根據(jù)溫度變化及時(shí)做出決定。在這樣的形勢(shì)下，開發(fā)一種可以同時(shí)測(cè)量多點(diǎn)，并且實(shí)時(shí)性高、精度高，能夠綜合處理多點(diǎn)溫度信息的測(cè)量系統(tǒng)就很有必要。它是利用熱敏電阻采集溫度信號(hào)，將阻值變化轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng)放大電路放大、A/D轉(zhuǎn)換后送到單片機(jī)中，并將與其設(shè)定溫度限值比較，控制溫度在一定范圍內(nèi)，從而構(gòu)成了一個(gè)多路溫度控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；溫度顯示；多路數(shù)據(jù)采集；熱敏電阻51Based on the STC89C52 MCU multipoint temperature measurement system designAbstractAs the industry and the society developing, the temperature bees more and more important and a lot of products are sensitive to temperature. However, temperaturemeasuring apparatus in the market now only can check and measure the temperature of one point, at the same time, the temperature information is not real time and the precision is low. It takes a great of troubles for the industrycontrollers to make decision. In this situation, design and implement one applicable system which can watch measure and control the temperature and the measuring results is real time and the precision is great is more essential. In order to meeting this application, this paper talks about The MultiplePoint’s temperature Measuring System.In this paper, it detailed temperature control system with the core single chip microputer. It is a collection of temperature using temperature sensor signal, the signal into voltage signal amplification by the amplifier circuit, A/D conversion to the signal chip and pared with the set temperature. Finally, temperature control system for the experimental simulation, the analysis of simulation described in this article shows that the design of temperature control system based on Microcontroller is availability and rationality. Keywords: Microcontroller；Temperature control system；Date Acquisition；Thermistor目 錄摘 要 IAbstract II目 錄 III第一章 緒 論 1 本課題研究意義 1 本課題研究現(xiàn)狀 1 本課題設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 1第二章 Proteus仿真軟件 3 proteus 單片機(jī)仿真軟件簡介 3 Proteus仿真過程說明 4第三章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 7 7 8 8第四章 硬件電路的設(shè)計(jì) 9 測(cè)溫電路的設(shè)計(jì) 9 9 10 A/D轉(zhuǎn)化電路的設(shè)計(jì) 12 方案論證 12 ADC0809芯片的引腳功能 13 ADC0809與單片機(jī)的連接 14 主控模塊STC89C52 15 STC89C52簡介 15 16 16 擴(kuò)展I/O接口芯片 17 17 17 8255A與單片機(jī)連接 18 18 18 報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 19 按鍵控制電路的設(shè)計(jì) 20 20第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 22 程序總體設(shè)計(jì) 22 主程序流程圖 22 23 溫度顯示子程序流程圖 24 25 外部中斷調(diào)節(jié)溫度限值子程序流程圖 26 外部中斷選擇查看子程序流程圖 27 求平均值子程序和BCD轉(zhuǎn)換子程序流程圖 28第六章 硬件電路調(diào)試和軟件測(cè)試 29 測(cè)溫電路調(diào)試 29 31 錯(cuò)誤分析與解決方案 36總結(jié)與展望 37致 謝 38參考文獻(xiàn) 39附 錄 40元件清單 40熱敏電阻溫度/阻值表 41程序清單 42第一章 緒 論 本課題研究意義單片機(jī)自問世以來，性能不斷提高和完善，其資源又能滿足很多應(yīng)用場(chǎng)合的需要，加之單片機(jī)具有集成度高、功能強(qiáng)、速度快、體積小、功耗低、使用方便、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，因此，在工業(yè)控制、智能儀器儀表、數(shù)據(jù)采集和處理、通信系統(tǒng)、高級(jí)計(jì)算器、家用電器等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，并且正在逐步取代現(xiàn)有的多片微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。特別是當(dāng)前用CMOS工藝制成的各種單片機(jī)，由于功耗低，使用的溫度范圍大，抗干擾能力強(qiáng)，能滿足一些特殊要求的應(yīng)用場(chǎng)合，更加擴(kuò)大了單片機(jī)的應(yīng)用范圍，也進(jìn)一步促使單片機(jī)性能的發(fā)展。溫度是日常生活、工業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)、化工、石油等領(lǐng)域最常用到的一個(gè)物理量。最常見到得測(cè)量溫度的工具是各種各樣的溫度計(jì)，例如：水銀玻璃溫度計(jì)、酒精溫度計(jì)、熱電偶或熱電阻溫度計(jì)等。利用單片機(jī)和溫度傳感器構(gòu)成的電子式智能溫度計(jì)就可以直接測(cè)量溫度，得到溫度的數(shù)字值，既簡單方便，有直觀準(zhǔn)確。基于單片機(jī)檢測(cè)溫度的傳感元件也不斷更新如：DALLAS公司生產(chǎn)的一種新型溫度傳感器DS18B20，其優(yōu)點(diǎn)集溫度測(cè)量、A/D轉(zhuǎn)換于一體，極大的簡化了整體電路，使得系統(tǒng)更加小型化、低功耗。是今年以來最廣泛運(yùn)用的，它具有很高的工作精度和攝氏溫度線性成比例且無需外部校準(zhǔn)或微調(diào)。因而被廣泛應(yīng)用于溫度測(cè)量、 恒溫控制、溫度補(bǔ)償?shù)纫筝^高環(huán)境中。特別是50～+300℃范圍內(nèi), 在溫度補(bǔ)償、抑制浪涌電流、溫度檢測(cè)方面熱敏有不可替代的作用。 本課題設(shè)計(jì)任務(wù)及要求設(shè)計(jì)任務(wù)：本課題主要實(shí)現(xiàn)對(duì)多點(diǎn)溫度進(jìn)行測(cè)量并同時(shí)準(zhǔn)確顯示。設(shè)計(jì)一種合理、可行的單片機(jī)監(jiān)控方案，完成多點(diǎn)測(cè)量、顯示和控制的任務(wù)，并編寫軟件程序，進(jìn)行Proteus仿真。它運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點(diǎn)是：①實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合。②支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。③提供軟件調(diào)試功能。④支持大量的存儲(chǔ)器和外圍芯片。其仿真界面如圖21所示： 圖21 proteus仿真界面 Proteus仿真過程說明①選取元件，單擊如圖22的元件選取按鈕“P”出現(xiàn)如圖23的窗口。 圖23 選取元件②放置元件，元件列表如圖24，用鼠標(biāo)選取元件放置在原理圖編輯窗口。圖24 放置元件在編輯窗口③添加仿真程序如圖214，元件放置好，按照原理圖開始連接。圖25 編輯單片機(jī)屬性圖 26 添加HEX文件在如圖26的Program File里添加KEIL所生成的HEX文件，點(diǎn)擊確定，完成了單片機(jī)所要執(zhí)行的程序，同時(shí)在Clock Frequency一欄選擇單片機(jī)晶振的頻率為12MHz④開始仿真，點(diǎn)擊如圖21的仿真按鈕，Proteus開始仿真。圖27 仿真結(jié)果 第三章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)方案一：利用鎖存器，觸發(fā)器擴(kuò)展P0口圖31系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖一方案二：利用8255A擴(kuò)展I/O口圖32 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖二方案一如圖31所示，采用單片機(jī)的P0口連接ADC0809，P1口連接按鍵對(duì)單片機(jī)實(shí)時(shí)控制，用D數(shù)據(jù)鎖存器74HC373將P0口的低三位值傳送給A/D轉(zhuǎn)換器的地址選擇端口，同時(shí)用兩個(gè)D 型觸發(fā)器74HC273將P0口輸出的值顯示在LED上。其工作原理以STC89C52單片機(jī)作為主控芯片，利用熱敏電阻設(shè)計(jì)成測(cè)溫電路。此信號(hào)送人單片機(jī)系統(tǒng)，將最后的測(cè)量結(jié)果送入 L E D數(shù)字顯示模塊顯示溫度數(shù)據(jù)。方案二如圖32所示，利用8255A擴(kuò)展單片機(jī)的I/O口，其工作原理大致與方案一相同，不同的是用P2口控制ADC0809，測(cè)溫電路測(cè)得的電壓值送至A/D轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量送給8255A的A口，A口有輸入鎖存功能。單片機(jī)的指針轉(zhuǎn)向B口和C口，將轉(zhuǎn)換后的值在LED顯示。② 由于芯片多所造成連線交叉，產(chǎn)生干擾信號(hào)。④ 器件多不易于模塊調(diào)試和出錯(cuò)檢查。既解決芯片問題又使得接線清晰。不能發(fā)揮單片機(jī)集成度高、功能強(qiáng)、速度快、體積小、功耗低、使用方便、價(jià)格低廉等特點(diǎn)。第四章 硬件電路的設(shè)計(jì) 測(cè)溫電路的設(shè)計(jì) 熱敏電阻是利用半導(dǎo)體的阻值隨溫度變化這一特性而制成的，分為NTC（負(fù)溫度系數(shù)Negative Temperature Coefficient）熱敏電阻、PTC（正溫度系數(shù)Positive Temperature Coefficient）熱敏電阻兩大類[10]。PTC熱敏電阻的制造材料是以BaTiO3或SrTiO3或PbTiO3為主要成分的燒結(jié)體，并摻入微量的Nb、Ta、Bi、Sb、Y、La等氧化物進(jìn)行原子價(jià)控制而使之半導(dǎo)體化，常將這種半導(dǎo)體化的BaTiO3等材料簡稱為半導(dǎo)（體）瓷；同時(shí)還添加增大其正電阻溫度系數(shù)的Mn、Fe、Cu、Cr氧化物，采用一般陶瓷工藝成形、高溫?zé)Y(jié)而使鈦酸鉑等及其固溶體半導(dǎo)化，從而得到正溫度特性的熱敏電阻材料。NTC熱敏電阻是指電阻值隨溫度上升而減小，具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻現(xiàn)象和材料。所以選用NTC熱敏電阻是本設(shè)計(jì)的最佳溫度傳感元件[10]。：在額定溫度 TN （ K ）時(shí)的 NTC 熱敏電阻阻值。 K：開爾文溫度B：NTC 熱敏電阻的材料常數(shù)，又叫熱敏指數(shù)。關(guān)系式(41)是經(jīng)驗(yàn)公式，只在額定溫度 TN 或額定電阻阻值 RN 的有限范圍內(nèi)才具有一定的精確度，因?yàn)椴牧铣?shù) B 本身也是溫度 T 的函數(shù)?！妫m合制作高精度的溫度傳感器。圖 41 恒壓式測(cè)溫系統(tǒng)框圖輸出端V2的電壓為: (42)當(dāng)RT發(fā)生變化時(shí)，輸出電壓為: (43)輸出端V2的誤差: (44)若則： (45)當(dāng)