【正文】 經(jīng)滲透到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等各個(gè)領(lǐng)域，單片機(jī)以其體積小，可靠性高，造價(jià)低，開發(fā)周期短的特點(diǎn)被廣泛推廣與應(yīng)用。消防電氣的非破壞性溫度檢測，大型電力、通訊設(shè)備過熱故障預(yù)知檢測，各類機(jī)械組件的過熱預(yù)警，醫(yī)療相關(guān)設(shè)備的溫度測試等等都離不開溫度數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)。 系統(tǒng)初始化模塊，鍵盤掃描模塊，顯示模塊，數(shù)據(jù)采集模塊，標(biāo)度變換模塊等。 實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)顯示按鍵；輪流顯示按鍵；其他功能鍵。 可以選用 LED 顯示或 LCD 顯示。 多路開關(guān)可以選用 CD4052， A/D 可選用 MC14433 等。 傳感器可以選用鎳鉻 — 鎳硅熱電偶（分度號(hào) K），放大器要實(shí)現(xiàn)熱電偶輸出的 mV 級(jí)信號(hào)到 A/D 輸入 V 級(jí)信號(hào)放大。 單片機(jī)可選用 AT89S51 及其兼容系列，電源管理模塊要實(shí) 現(xiàn)高精密穩(wěn)壓輸出，為單片機(jī)及 A/D 轉(zhuǎn)換器供電。 4．鍵盤要求： （ 1）定點(diǎn)顯示設(shè)定；（ 2）輪流顯示設(shè)定；（ 3）其他功能鍵。 3．顯示器要求：通道號(hào) 1 位，溫度 4 位（精度到小數(shù)點(diǎn)后一位）。單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 自動(dòng)化 101 班 袁亞男 1 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 題目：基于單片機(jī)的溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一．設(shè)計(jì)要求 1．被測量溫度范圍： 0~500℃，溫度分辨率為 ℃。 2．被測溫度點(diǎn)： 4 個(gè)，每 2 秒測量一次。 顯示方式為定點(diǎn)顯示和輪流顯示。 二．設(shè)計(jì)內(nèi)容 1．單片機(jī)及電源管理模塊設(shè)計(jì)。 2．傳感器及放大器設(shè)計(jì)。 3．多路轉(zhuǎn)換開關(guān)及 A/D 轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)。 4．顯示器設(shè)計(jì)。 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 自動(dòng)化 101 班 袁亞男 2 5．鍵盤電路設(shè)計(jì)。 6．系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 自動(dòng)化 101 班 袁亞男 3 引言： 在生產(chǎn)和日常生活中，溫度的測量及控制十分重要，實(shí)時(shí)溫度檢測系統(tǒng)在各個(gè)方面應(yīng)用十分廣泛。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子學(xué)技術(shù)也隨之迅猛發(fā)展，同時(shí)帶動(dòng)了大批相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其應(yīng)用范圍也越來越廣泛。傳統(tǒng)的溫度采集 不僅耗時(shí)而且精度低，遠(yuǎn)不能滿足各行業(yè)對溫度數(shù)據(jù)高精度，高可靠性的要求。在單片機(jī)溫度測量系統(tǒng)中關(guān)鍵是測量溫度，控制溫度和保持溫度。本此題目的總體功能就是利用單片機(jī)和熱敏原件實(shí)現(xiàn)溫度的采集與讀數(shù)，利用五位 LED 顯示溫度讀數(shù)和所選通道號(hào)，實(shí)現(xiàn)熱電轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)溫度的精確測量。采用微機(jī)進(jìn)行溫度檢測，數(shù)字顯示，信息存儲(chǔ)及實(shí)時(shí)控制，對于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源等都有重要作用。 被測量溫度范圍： 0~500℃，溫度分辨率為 ℃。顯示器要求：通道號(hào) 1 位，溫度 4 位（精度到小數(shù)點(diǎn)后一位）。 2. 技術(shù)指標(biāo)要求： 1．被測量溫度范圍： 0~500℃，溫度分辨率為 ℃。 3．顯示器要求：通道號(hào) 1 位，溫度 4 位（精度到小數(shù)點(diǎn)后一位）。 4．鍵盤要求： （ 1）定點(diǎn)顯示設(shè)定；（ 2）輪流顯示設(shè)定；（ 3）其他功能鍵。兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 自動(dòng)化 101 班 袁亞男 6 系統(tǒng)的 AT89S51 單片機(jī)是一個(gè)低功耗、高性能 CHMOS 的單片機(jī)，片內(nèi)含 4KB 在線可編程 Flash 存儲(chǔ)器的單片機(jī)。 AT89S51 單片機(jī)片內(nèi)的 Flash 可允許在線重新編程，也可用通用非易失性存儲(chǔ)編程器編程；片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)含 128 字節(jié)的RAM；有 40個(gè)引腳， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口 。 AT89S51 具有 PDIP、 TQFP 和PLCC 三種封裝形式 [8]。 、 AT89S51 引腳說明 P0 口： 8 位、開漏級(jí)、雙向 I/O 口。作為輸入時(shí)，首先應(yīng)將引腳置 1。在該模式下， P0 口含有內(nèi)部上拉電阻。 P1 口： 8 位、雙向 I/0 口，內(nèi)部含有上拉電阻。輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)四個(gè) TTL 負(fù)載；用作輸入時(shí)，先將引腳置 1，由片內(nèi)上拉電阻將其抬到高電平。在 FLASH 并行編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口可輸入低字節(jié)地址。 P2 口：具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。若負(fù)載為低電平，則通過內(nèi)單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 自動(dòng)化 101 班 袁亞男 8 部上拉電阻向外部 輸出電流。當(dāng) CPU 用 8 位地址尋址外部存儲(chǔ)時(shí)，P2 口為 P2 特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P3 口：具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向口。若外部的負(fù)載是低電平，則通過內(nèi)部上拉電阻向輸出電流。 P3 口除了通用 I/O 口功能外，還有替代功能，如 表 所示。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將系統(tǒng)復(fù)位。在 Flash 編程期間，此引腳也可用于輸入編程脈沖（ ）。如果希望禁止 ALE 操作，可通過將特殊功能寄存器中位地址為 8EH 那位置的“ 0”來實(shí)現(xiàn)。 ALE僅在 MOVE 或 MOVC 指令期間激活，否則 ALE 引腳將被略微拉高。 ：外部程序存儲(chǔ)器讀選取通信號(hào)。在此期間內(nèi)，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過兩個(gè) 信號(hào)。為了能夠從外部程序存儲(chǔ)器的 0000H 至 FFFFH 單元中取指令， 必須接地，然而要注意的是，若對加密位 1進(jìn)行編程，則在復(fù)位時(shí)， 的狀態(tài)在內(nèi)部被鎖存。不當(dāng)選擇 12V 編程電源時(shí)，在Flash 編程期間，這個(gè)引腳可接 12V 編程電壓。 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 自動(dòng)化 101 班 袁亞男 10 XTAL2：振蕩器反相放大器輸出端 [9]。為了提高系統(tǒng)供電可靠性，交流供電應(yīng)采用交流穩(wěn)壓器，防止電源的過壓和欠壓 ，直流電源抗干擾措施有采用高質(zhì)量集成穩(wěn)壓電路單獨(dú)供電，采用直流開關(guān)電源，采用 DCDC 變換器。 MAX1616 具有如下特點(diǎn)： ~28V電壓輸入范圍。 。 ％的電壓輸出精度。 、數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)采集是單片機(jī)測控系統(tǒng)的基本電路。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以是復(fù)雜的控制系統(tǒng)的一部分，也可以是配備了顯示輸出的獨(dú)立系統(tǒng)。本次設(shè)計(jì)采用鎳鉻 鎳硅熱電偶 （分度號(hào) K），放大器要實(shí)現(xiàn)熱電偶輸出的mV 級(jí)信號(hào)到 A/D 輸入 V級(jí) 信號(hào)放大。多路轉(zhuǎn)換開關(guān)的作用是可以利用 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行多路模擬量的轉(zhuǎn)換。 CD4052 的邏輯圖 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 自動(dòng)化 101 班 袁亞男 13 CD4052 引腳圖 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 自動(dòng)化 101 班 袁亞男 14 CD4052/CC4052 是一個(gè)差分 4 通道數(shù)字控制模擬開關(guān)，有 A、 B兩個(gè)二進(jìn)制控制輸入端和 INH 輸入，具有低導(dǎo)通阻抗和很低的截止漏電流。例如，若 V DD=+5V， VSS=0， VEE=，則 0～ 5V的數(shù)字信號(hào)可控制 ～ 的模擬信號(hào)，這些開關(guān)電路在整個(gè) VDDVSS 和 VDDVEE 電源范圍內(nèi)具有極低的靜態(tài)功耗，與控制信號(hào)的邏輯狀態(tài)無關(guān)，當(dāng) INH 輸入端 =“1” 時(shí)，所有通道截止。 CD4052 引腳功能說明 引腳號(hào) 符號(hào) 功能 1 2 4 5 IN/OUT Y 通道輸入 /輸出端 11 12 14 15 IN/OUT X 通道輸入 /輸出端 9 10 A B 地址端 3 OUT/IN Y 公共輸出 /輸入端 13 OUT/IN X 公共輸出 /輸入端 6 INH 禁止端 7 VEE 模擬信號(hào) 接地端 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 自動(dòng)化 101 班 袁亞男 15 8 Vss 數(shù)字信號(hào)接地端 16 VDD 電源 + 、放大器 本次設(shè)計(jì)采用 TLC2712 低功耗精密預(yù)算放大器，單電源供電，超低功耗，采用數(shù)字電位器 X9c104 和 X9c504。 信號(hào)處理模塊電路 148321483230KR?200KR?R?10KR?10KR?300KR?10KR?41KR?GNDvcc5vcc5GND+3VPt1000GNDINC1U/D2RH3VSS4VCC5CS6RL7RW8UX9C104INCU/DGNDvcc5CS2INC1U