【正文】 。對(duì)于大電流輸出，只要經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單I/V轉(zhuǎn)換即可變?yōu)榇蛐盘?hào)電壓輸出。為了與A/D輸入要求相適應(yīng)，傳感器廠家設(shè)計(jì)制造一些專(zhuān)門(mén)與A/D相配套的大號(hào)輸出傳感器。而眾多傳感器對(duì)微機(jī)化測(cè)控系統(tǒng)有較大的影響。 溫度傳感器的選取傳感器是信號(hào)輸入通道的第一道環(huán)節(jié)，也是決定整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一?；谝粋€(gè)內(nèi)核的這些功能使得51系列單片機(jī)很適合作為廠家產(chǎn)品的基本構(gòu)架，它能夠運(yùn)行各種程序而且開(kāi)發(fā)者只需要學(xué)習(xí)這一個(gè)平臺(tái)[1]。 設(shè)計(jì)流程圖 八路溫度采集顯示系統(tǒng)方案論證 單片機(jī)的選取若采用8031芯片，其內(nèi)部沒(méi)有程序存儲(chǔ)器，需要進(jìn)行外部擴(kuò)展，這給電路增加了復(fù)雜度，且占用空間增大。使系統(tǒng)的處在最佳性能狀態(tài)。2 八路溫度采集顯示系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 確定設(shè)計(jì)流程圖在熟悉課題，明確任務(wù)的基礎(chǔ)上，查閱相關(guān)資料，理清設(shè)計(jì)思路，綜合考慮總的設(shè)計(jì)時(shí)間和各部分設(shè)計(jì)所需時(shí)間，最終決定將本次設(shè)計(jì)分五大步進(jìn)行。本課題設(shè)計(jì)的系統(tǒng)符合當(dāng)代科學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)，能夠滿足現(xiàn)代生產(chǎn)生活的需要，其測(cè)溫效率高，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和靈活性。有的還具有自學(xué)習(xí)功能，能夠根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)及控制對(duì)象的變化情況，自動(dòng)調(diào)整相關(guān)控制參數(shù)，以保證控制效果的最優(yōu)化；六是具有控制精度高、抗干擾力強(qiáng)、魯棒性好的特點(diǎn)。它們主要具有如下的特點(diǎn)：一是適應(yīng)于大慣性、大滯后等復(fù)雜溫度控制系統(tǒng)的控制；二是能夠適應(yīng)于受控系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型難以建立的溫度控制系統(tǒng)的控制；三是能夠適應(yīng)于受控系統(tǒng)過(guò)程復(fù)雜、參數(shù)時(shí)變的溫度控制系統(tǒng)的控制；四是溫度控制系統(tǒng)普遍采用自適應(yīng)控制、自校正控制、模糊控制、人工智能等理論及計(jì)算機(jī)技術(shù)，運(yùn)用先進(jìn)的算法，適應(yīng)的范圍廣泛；五是溫控器普遍具有參數(shù)自整定功能。國(guó)外溫度控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，并在智能化、自適應(yīng)、參數(shù)自整定等方面取得成果。但由于國(guó)外技術(shù)保密及我國(guó)開(kāi)發(fā)工作的滯后，還沒(méi)有開(kāi)發(fā)出性能可靠的自整定軟件。它只能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制，難于控制滯后、復(fù)雜、時(shí)變溫度系統(tǒng)控制。 課題的意義溫度控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然已經(jīng)十分廣泛，但從生產(chǎn)的溫度控制器來(lái)講，總體發(fā)展水平仍然不高，同日本、美國(guó)、德國(guó)等先進(jìn)國(guó)家相比有著較大差距。在本次設(shè)計(jì)結(jié)束后，我們將得到一款能夠同時(shí)檢測(cè)顯示八路溫度的多點(diǎn)智能測(cè)溫系統(tǒng)，當(dāng)某一路或某幾路溫度值超過(guò)設(shè)定的上限值或者下限值時(shí)，報(bào)警電路中的蜂鳴器鳴響且提示閃亮，使操作者能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并控制溫度回到額定溫度范圍內(nèi)?？傊?，現(xiàn)代電子工業(yè)的飛速發(fā)展對(duì)溫度檢測(cè)的智能化精確度要求越來(lái)越高。關(guān)鍵詞：AT89C51；多路；溫度檢測(cè)；顯示AbstractTemperature is an essential of environmental factors in our actual production，living and many other fields. It’s particularly important to control and detect the temperature promptly and exactly.It has designed a high precision temperature testing system in the base of lost control, which can inspect eight route temperature at one time and show each route of temperature by LCD. AT89C51is adopted as control core in this system. Its sensors for temperature is single bus digital DS18B20, sending temperature to LM041L LCD to display. When it operates normally, it’s temperature ranges from 55℃ to +125℃, the system has a good application prospect in the morden period when electronics industry developing rapidly. Keywords：AT89C51；Many routes；Temperature Detection；Display目 錄摘要 IAbstract II目錄 I1 緒論 1 課題的來(lái)源 1 課題的目的 1 課題的意義 12 八路溫度采集顯示系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 3 確定設(shè)計(jì)流程圖 3 八路溫度采集顯示系統(tǒng)方案論證 3 確定總體設(shè)計(jì)方案 73 八路溫度采集顯示系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 8 AT89C51單片機(jī)的特點(diǎn)及引腳說(shuō)明 8 溫度采集模塊硬件設(shè)計(jì) 11 顯示模塊硬件設(shè)計(jì) 15 報(bào)警模塊硬件設(shè)計(jì) 17 串行口上位機(jī)通信模塊設(shè)計(jì) 18 片外程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 214 八路溫度采集顯示系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 26 溫度采集模塊軟件設(shè)計(jì) 27 單片機(jī)處理模塊軟件設(shè)計(jì) 32 顯示模塊軟件設(shè)計(jì) 34 報(bào)警模塊軟件設(shè)計(jì) 36 串行口上位機(jī)通信模塊軟件設(shè)計(jì) 385 八路溫度采集顯示系統(tǒng)仿真調(diào)試及結(jié)果 39 Proteus與Keil μ Vision聯(lián)合仿真 39 Proteus與Keil聯(lián)合仿真結(jié)果 41結(jié)論 44參考文獻(xiàn) 45附錄1 系統(tǒng)仿真所用元器件清單 48附錄2 系統(tǒng)仿真C語(yǔ)言程序清單 49附錄3 系統(tǒng)仿真電路原理圖 58致謝 59 1 緒論 課題的來(lái)源在實(shí)際生產(chǎn)、生活等各個(gè)領(lǐng)域中，溫度是環(huán)境因素的不可或缺的一部分，對(duì)溫度進(jìn)行及時(shí)精確的控制和檢測(cè)顯得尤為重要。該系統(tǒng)以AT89C51為控制核心，采用可編程單總線數(shù)字式溫度傳感器DS18B20進(jìn)行溫度采集，八路溫度值由LM041L液晶顯示器顯示。摘 要在實(shí)際生產(chǎn)和生活等各個(gè)領(lǐng)域中，溫度是環(huán)境因素不可或缺的一部分，對(duì)溫度進(jìn)行及時(shí)精確的控制和檢測(cè)顯得尤為重要。本次設(shè)計(jì)在控制成本的前提下，設(shè)計(jì)了一款高精度、可同時(shí)檢測(cè)八路溫度并由液晶顯示器對(duì)各路溫度值進(jìn)行顯示的溫度檢測(cè)顯示系統(tǒng)。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，其測(cè)溫范圍為55℃～+125℃，該系統(tǒng)在現(xiàn)代電子工業(yè)飛速發(fā)展的時(shí)期有良好的應(yīng)用前景。比如消防電氣的非破壞性溫度檢測(cè)，電力、電訊設(shè)備的過(guò)熱故障預(yù)知檢測(cè)，空調(diào)系統(tǒng)的溫度檢測(cè)，在醫(yī)院的監(jiān)護(hù)中也用到溫度的測(cè)量，化工、機(jī)械等設(shè)備溫度過(guò)熱檢測(cè)，土壤各個(gè)層面上的溫度將會(huì)影響植物的生長(zhǎng)，以及熱處理中工件各個(gè)部位的溫度對(duì)工件形成后的性能至關(guān)重要等等。 課題的目的通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我們對(duì)大學(xué)四年所學(xué)課程將做出一個(gè)總結(jié)，對(duì)各門(mén)課程均將有更深入的了解，更加熟練的掌握設(shè)計(jì)方案的提出，設(shè)計(jì)流程的規(guī)劃以及各器件的硬件連和軟件編程，并且能夠更加熟練的操作Proteus仿真軟件，真正培養(yǎng)出科學(xué)的思維方式和靈活解決問(wèn)題的能力，為以后實(shí)際工作奠定良好的基礎(chǔ)。該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)便，應(yīng)用靈活，能夠在當(dāng)代農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)療以及日常生活中得到良好的應(yīng)用。目前，我國(guó)在這方面總體技術(shù)水平處于20世紀(jì)80年代中后期水平，成熟產(chǎn)品主要以“點(diǎn)位”控制及常規(guī)的PID控制器為主。而適應(yīng)于較高控制場(chǎng)合的智能化、自適應(yīng)控制儀表，國(guó)內(nèi)技術(shù)還不十分成熟，形成商品化并在儀表控制參數(shù)的自整定方面，國(guó)外已有較多的成熟產(chǎn)品?？刂茀?shù)大多靠人工經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試確定。日本、美國(guó)、德國(guó)、瑞典等技術(shù)領(lǐng)先，都生產(chǎn)出了一批商品化的、性能優(yōu)異的溫度控制器及儀器儀表，并在各行業(yè)廣泛應(yīng)用。借助計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)，溫控器具有對(duì)控制對(duì)象控制參數(shù)及特性進(jìn)行自動(dòng)整定的功能。目前，國(guó)內(nèi)外溫度控制系統(tǒng)及儀表正朝著高精度、智能化、小型化等方面快速發(fā)展。方便快捷的實(shí)現(xiàn)了多路溫度采集并顯示，該系統(tǒng)用液晶顯示器節(jié)省了空間且顯示效果好，報(bào)警電路同時(shí)包含了蜂鳴器和提示燈，能更好的引起操作者的警覺(jué)，在實(shí)際生產(chǎn)中能夠降低由于溫度超過(guò)額定范圍引發(fā)的事故，有良好的實(shí)用性，在國(guó)內(nèi)外都具備良好的應(yīng)用前景。（1）熟悉課題，明確任務(wù)，查閱相關(guān)資料，確定總體設(shè)計(jì)方案；（2）根據(jù)各部分的功能劃分功能模塊，確定每一模塊的硬件組成，合理選取具有相應(yīng)功能的器件；（3）進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，把各器件組成相應(yīng)功能的模塊，并把各功能模塊進(jìn)行電氣連接，形成總的功能系統(tǒng)；（4）進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，編寫(xiě)程序，實(shí)現(xiàn)各模塊功能，使整個(gè)系統(tǒng)能夠良好的運(yùn)行；（5）進(jìn)行仿真調(diào)試，檢查各模塊功能能否完全實(shí)現(xiàn)，綜合考慮系統(tǒng)的靈活性、穩(wěn)定性、誤差大小及測(cè)溫效率調(diào)整各器件的各項(xiàng)參數(shù)。經(jīng)分析總結(jié)。但是如果采用AT89C51單片機(jī)為控制核心優(yōu)點(diǎn)凸顯，51系列微處理器基于簡(jiǎn)化的嵌入式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，被廣泛應(yīng)用于從軍事到自動(dòng)控制再到PC機(jī)上的鍵盤(pán)上的各種應(yīng)用系統(tǒng)上，僅次于Motorola 68HC11在8位微控制器市場(chǎng)上的銷(xiāo)量，很多制造商都可提供51系列單片機(jī)，像Intel Philips Siemens等，這些制造商給51系列單片機(jī)加入了大量的性能和外部功能，像I2C總線接口，模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，看門(mén)狗，PWM輸出等，不少芯片的工作頻率達(dá)到40M。比較這兩種方案，綜合考慮單片機(jī)的各部分資源，因此此次設(shè)計(jì)選用第二種方案，選用AT89C51單片機(jī)為核心處理器。由于傳感技術(shù)的發(fā)展非常迅速，各種各樣的傳感器應(yīng)運(yùn)而生，所以對(duì)傳感器的正確選用顯得尤為重要。當(dāng)今應(yīng)用較多的傳感器大致可以分為以下幾種[2]：（1）大信號(hào)輸出傳感器。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(yīng)的變送器電路做成一體，構(gòu)成能輸出4～20mA直流標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的變送器。對(duì)于大信號(hào)電壓可以經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，也可以經(jīng)V/F轉(zhuǎn)換送入微機(jī)，但后者響應(yīng)速度較慢。集成傳感器是將傳感器與信號(hào)調(diào)理電路做成一體。采用集成傳感器可以減輕輸入通道的信號(hào)調(diào)理任務(wù)，簡(jiǎn)化通道結(jié)構(gòu)。這種傳感器其信號(hào)拾取、變換、傳輸都是通過(guò)光導(dǎo)纖維實(shí)現(xiàn)的，避免了電路系統(tǒng)的電磁干擾。（4）數(shù)字式傳感器。此外，采用數(shù)字量傳感器時(shí)，傳感器輸出如果滿足TTL電平標(biāo)準(zhǔn)，則可直接接入計(jì)算機(jī)的I/O口或中斷入口。當(dāng)傳感器確定之后，與之相配套的測(cè)量方法和測(cè)量設(shè)備也就可以確定了。因?yàn)椋词故菧y(cè)量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測(cè)量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問(wèn)題：量程的大?。槐粶y(cè)位置對(duì)傳感器體積的要求；測(cè)量方式為接觸式還是非接觸式；信號(hào)的引出方法，有線或是非接觸測(cè)量；傳感器的來(lái)源，國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口，價(jià)格能否承受，還是自行研制。因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí)，與被測(cè)量變化對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)的值才比較大，有利于信號(hào)處理。因此，要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比，盡量減少?gòu)耐饨缫氲拇當(dāng)_信號(hào)（3）頻率響應(yīng)特性傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測(cè)量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測(cè)量條件，實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有—定延遲，希望延遲時(shí)間越短越好。（4）線性范圍傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測(cè)量精度。但實(shí)際上，任何傳感器都不能保證絕對(duì)的線性，其線性度也是相對(duì)的。（5）穩(wěn)定性傳感器使用一段時(shí)間后，其性能保持不變化的能力稱(chēng)為穩(wěn)定性。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。（6）精度精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指標(biāo)，它是關(guān)系到整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。這樣就可以在滿足同一測(cè)量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡(jiǎn)單的傳感器。對(duì)某些特殊使用場(chǎng)合，無(wú)法選到合適的傳感器，則需自行設(shè)計(jì)制造傳感器。顯而易見(jiàn)，數(shù)字式溫度傳感器在本設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)突出，綜合考慮以上選取注意事項(xiàng)，本設(shè)計(jì)采用DS18B20單總線數(shù)字式溫度傳感器對(duì)溫度信號(hào)進(jìn)行采集。工業(yè)控制系統(tǒng)中常用的顯示器件有CRT、LED、LCD等，CRT不僅可以進(jìn)行字符顯示，而且可以進(jìn)行畫(huà)面顯示，和計(jì)算機(jī)配合使用，可十分方便地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的管理和監(jiān)視，但由于CRT體積大，價(jià)格昂貴，所以只適用于大型微機(jī)控制系統(tǒng)。LED和LCD都具有體積小，功耗低，響應(yīng)速度快，易于匹配，可靠性高和壽命高等優(yōu)點(diǎn)。但是現(xiàn)實(shí)數(shù)值位數(shù)及精度受到LED數(shù)量多少的限制，本設(shè)計(jì)要同時(shí)顯示八路溫度，若用LED顯示需求片數(shù)太多，不僅總成本沒(méi)有降低，而且體積增大，觀察不便。 確定總體設(shè)計(jì)方案通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)及相關(guān)芯片的深入了解，最終決定本設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)作為控制器，選用單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20對(duì)溫度進(jìn)行采集，采用164字符的LCD顯示器一起構(gòu)成八路溫度采集與顯示系統(tǒng)，使得系統(tǒng)可以檢測(cè)55℃～+125℃范圍內(nèi)的溫度，選擇分辨率為12位，使用液晶顯示器對(duì)八路溫度進(jìn)行循環(huán)顯示，考慮到測(cè)溫精度，℃，并且設(shè)置溫度上下限，當(dāng)某一路或幾路溫度值超過(guò)上下限溫度時(shí)，報(bào)警電路中的蜂鳴器鳴響，提示燈亮。 八路溫度采集與顯示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3 八路溫度采集顯示系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) AT89C51單片機(jī)的特點(diǎn)及引腳說(shuō)明 AT89C51單片機(jī)的特點(diǎn)AT89C51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片，內(nèi)含4Kbytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器（EPROM）和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的AT89C51單片機(jī)可提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域，[4]。AT89C51提供4K字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 AT89C51單片機(jī)引腳功能說(shuō)明（1）Vcc：電源電壓；（2）GND：地