【正文】 本設(shè)計的意義 ......................................................... 1 國內(nèi)外現(xiàn)狀分析 ....................................................... 1 論文的主要內(nèi)容 ....................................................... 7 2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 ....................................................... 7 3 硬件部分設(shè)計 ........................................................... 8 AT89C51 介紹 .......................................................... 8 主要性能 ........................................................... 8 引腳功能說明 ....................................................... 9 傳感器模塊部分設(shè)計 .................................................. 10 AD590 主要特性 ..................................................... 10 與 ADC0809 接口 .................................................... 11 數(shù)模轉(zhuǎn)換部分硬件設(shè)計 ................................................ 12 ADC0809 介紹 ....................................................... 12 ADC0809 各管腳功能 ................................................. 12 硬件連接電路 ...................................................... 13 LED 顯示電路的設(shè)計 ................................................... 14 LED 數(shù)碼管 ......................................................... 15 LED 數(shù)碼管編碼方式 ................................................. 15 LED 數(shù)碼管顯示方式和典型應(yīng)用電路 ................................... 16 報警電路的設(shè)計 ...................................................... 17 整體電路圖 .......................................................... 18 4 軟件部分設(shè)計 .......................................................... 19 A/D 轉(zhuǎn)換程序流程圖 ................................................... 19 顯示程序流程圖 ...................................................... 19 報警程序流程圖 ...................................................... 20 主程序流程圖 ........................................................ 20 結(jié)束語 .................................................................. 23 參考文獻(xiàn) ................................................................ 24 附錄 .................................................................... 25 多路監(jiān)測儀 1 1 引言 本設(shè)計的意義 隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)的迅速發(fā)展，工業(yè)測控領(lǐng)域采用先進(jìn)的技術(shù)對現(xiàn)場的工業(yè)生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行檢測，監(jiān)測是實現(xiàn)工業(yè)自動化的重要標(biāo)志。據(jù)不完全統(tǒng)計，在工業(yè)生產(chǎn)中被監(jiān)測最多的參數(shù)應(yīng)該是壓力、流量、溫度三大參數(shù)。當(dāng)然除此之外，還有諸如液位、扭矩、密度、濃度、速度、位移、距離、電參數(shù)等眾多物理參數(shù)的監(jiān)測，但用的最多的恐怕還是溫 度的監(jiān)測，可以說溫度的測量是一個 “ 永恒 ” 的話題。在工業(yè)領(lǐng)域，電力系統(tǒng)的安全運行關(guān)系到整個工業(yè)的發(fā)展和人民生活的穩(wěn)定，其中一個重要的方面是電氣設(shè)備自身的安全運行，由于絕大多數(shù)的電氣設(shè)備采用封閉式結(jié)構(gòu)，散熱效果差，熱積累大，并長期處于高電壓、大電流和滿負(fù)荷運行，其結(jié)果造成熱量集結(jié)加劇，溫升直接危害電器設(shè)備的絕緣，這就要求對電氣設(shè)備的溫度狀況進(jìn)行測量控制。對全封閉的高壓開關(guān)電器，也存在對其開關(guān)觸頭溫度的監(jiān)測問題，電機的軸溫，膠帶滾筒的表面溫度，工業(yè)冷卻循環(huán)水溫，加熱設(shè)備的爐溫，啤酒的麥芽發(fā)酵溫度，各種化工原料在化學(xué)反應(yīng)時控制的溫度等等。 隨著計算機的發(fā)展，程序控制也逐漸成為了工業(yè)生產(chǎn)中的主要角色，各種各樣的檢測系統(tǒng)應(yīng)運而生。單片機系統(tǒng)具有體積小，功耗小的特點，而且可以對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行軟件處理，所以用單片機進(jìn)行多路溫度檢測，具有非常實際的意義 。傳感器作為自動化和信息系統(tǒng)的前端器件，是制造業(yè)自動化和信息化的基礎(chǔ)；現(xiàn)代傳感器技術(shù)集約了多種學(xué)科的尖端成果、是國際上發(fā)展最迅速的高新技術(shù)之一；是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)改造和升級的“功效倍增器”，成為衡量一個國家科技發(fā)展的重 要指標(biāo)。溫度傳感器也從傳統(tǒng)類型向集成化、微型化、多功能發(fā) 多路監(jiān)測儀 2 展，且隨著材料行業(yè)對傳感器敏感材料進(jìn)一步的開發(fā)，傳感器新敏感材料不斷推出，高新材料已廣泛用于新型傳感器制造研發(fā)中，如光纖傳感器，光纖傳感器等等，我國與國外先進(jìn)國家相比，還處于落后狀態(tài)。二者的發(fā)展直接影響著溫度檢測方面的設(shè)計和應(yīng)用。而工業(yè)控制、儀器儀表、家電產(chǎn)品等市場廣闊，要求 PC機技術(shù)與之相適應(yīng)。 微型計算機的基本機構(gòu)是由中央處理器、儲存器、和 I/O 設(shè)備構(gòu)成的。這種超大規(guī)模集成電路芯片即稱為單片微型計算機，通常簡稱單片機。 (2) 可靠性好。 (3) 易擴展。芯片外部有許多供擴展用的 三總線及并行、串行輸入 /輸出管腳，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的計算機應(yīng)用系統(tǒng)。為了滿足工業(yè)控制要求，一般單片機的指令系統(tǒng)中具有極豐富的條件分支轉(zhuǎn)移指令、 I/O 口的邏輯操作以及位處理功能。 (5) 一般單片機內(nèi)無監(jiān)控程序或系統(tǒng)通用管理軟件，只放置有用戶調(diào)試好的應(yīng)用程序。 單片機的發(fā)展與趨勢 由于單片機具有以上特點，因此在工 業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、智能儀器儀表、智能化設(shè) 多路監(jiān)測儀 3 備和各種家用電器等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。歸納起來，它是沿著兩條路發(fā)展的： ，提高芯片的工作速度，降低工作電壓和降低功耗： CPU體系結(jié)構(gòu)，最基本的外設(shè)裝置（如異步串行口，定時器等）和一套公用的指令系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域，把不同的外設(shè)裝置集成到芯片內(nèi)，在同一個家族內(nèi)繁衍滋生出各種型號的單片機。近年來，單片機的生產(chǎn)廠家在單片機設(shè)計上采用了各種提高可靠性的新技術(shù)，主要表現(xiàn)在一下幾點： (1) EFT(Electrical Fast Transient)技術(shù) (2) 低噪音布線技術(shù)及驅(qū)動技術(shù) (3) 采用低頻時鐘 總之，單片機在目前的發(fā)展形勢下，表現(xiàn)出幾大趨勢： ? 可靠性及應(yīng)用水平越來越高，和 inter 連接已是一種明顯的走向； ? 所集成的部件越來越多； ? 功耗越來越低； ? 和模擬電路結(jié)合越來越多。單片機 /MCU 主要有 51 基本型和 52 增強型，而相比之下 52型比 51 型功能更為強大， ROM 和 RAM 存儲空間更大， 52還兼容 51 指令系統(tǒng)。 (2)AT89C52 介紹 AT89C52是美國 ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS 8位單片機，片內(nèi)含 8K bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器 (PEROM)和 256K bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器，器件采 多路監(jiān)測儀 4 用 ATMEL 公司的高密度，非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及 8052 產(chǎn)品引腳兼 容，片內(nèi)置通用 8位中央處理器和 FLASH 存儲單元，功能強大， AT89C52 單片機適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合。同時， AT89C52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。掉電方式保存 RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。 AT89C52引腳功能： 178。GND ：地 多路監(jiān)測儀 5 178。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯門電路，對端口 P0 寫 “1” 時，可作為高阻抗輸入端用。 在 Flash 編程時， P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。P1 口： P1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（ IIL）。 Flash 編程和程序校驗期間， P1 接收低 8 位地址。P2 口： P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。 在訪問外部程序存儲器或 16 位地址 的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVDPTR 指令）時， P2 口送出高 8位地址數(shù)據(jù)。 Flash 編程或校驗時， P2亦接收高位地址和一些控制信號。P3 口： P3 口時一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。對 P3 口寫入 “1” 時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。 P3 口作為一般的 I/O 口線外， 更重要的用途是它的第二功能，如表 22所示： 此外， P3 口還接收一些用于 Flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。RST ：復(fù)位輸入。 178。 ：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE(地址鎖存允許 )輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。 （外中斷 0） 錯誤 !未找到引用源。 （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） 錯誤 !未找到引用源。 ） 。該位置復(fù)位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。 178。 ：程序儲存允許（ 錯誤 !未找到引用源。 有效，即輸出兩個脈沖。 信號。 錯誤 !未找到引用源。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000HFFFH）， 錯誤 !未找到引用源。需要 注意 的是：如果加密位 LB1被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存 錯誤 !未找到引用源。 如 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。 178。 178。 論文的主要內(nèi)容 本文首先介紹了本設(shè)計的現(xiàn)實意義，然后分析了在國內(nèi)外的現(xiàn)狀。第三部分是硬件部分設(shè)計，系統(tǒng)詳細(xì)的介紹設(shè)計中的主控單元 單片機及各個模塊，包括傳感器模塊的設(shè)計，數(shù)模轉(zhuǎn)換部分硬件設(shè)計，顯示部分電路設(shè)計，報警電路的設(shè)計等等，最后給出整個系統(tǒng)的電路原理圖。 2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 溫 度 采 集A / D 轉(zhuǎn) 換單 片 機送 顯 示告 警超 出 范 圍 圖 1 設(shè)計框圖 如圖 1所示，本設(shè)計共有五部分組成：溫度采集， A/D 轉(zhuǎn)換，單片機，顯示電路， 多路監(jiān)測儀 8 告警電路等，其中溫度采集主要由 AD590 組成，把熱力學(xué)溫度信號轉(zhuǎn)換成電流信號，然后放大，經(jīng)電阻分壓獲得電壓信號，送入 A/D 轉(zhuǎn)換電路即 ADC0809 后得到 8位的數(shù)字溫度信號，送入單片機，由單片機的 TXD,RXD 串行（高位在前，地位在后）送入顯示電路顯示 ，并且判斷是否超出設(shè)定范圍，若超出設(shè)定范圍，由單片機啟動告警電