畢業(yè)設(shè)計火電廠冷卻系統(tǒng)多點溫度檢測裝置

PAGE1畢業(yè)設(shè)計題目火電廠冷卻系統(tǒng)多點溫度檢測裝置姓名學(xué)號所在學(xué)院專業(yè)班級指導(dǎo)教師日期第8頁畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書學(xué)院電氣與電子工程學(xué)院指導(dǎo)教師4職稱學(xué)生姓名4專業(yè)班級學(xué)號設(shè)計題目火電廠冷卻系統(tǒng)多點溫度檢測裝置設(shè)計內(nèi)容目標和要求（設(shè)計內(nèi)容目標和要求、設(shè)計進度等）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)域采用先進的技術(shù)對現(xiàn)場的工業(yè)生產(chǎn)參數(shù)進行檢測，監(jiān)測是實現(xiàn)工業(yè)自動化的重要標志。該裝置將單片機的實時控制及數(shù)據(jù)處理功能，與傳感器技術(shù)相結(jié)合，相應(yīng)參數(shù)的檢溫度測和顯示，這樣就能便于人們能一目了然地檢測和顯示溫度的參數(shù)。設(shè)計要求:1.熟悉和了解系統(tǒng)設(shè)計的原理和要求2.設(shè)計系統(tǒng)的技術(shù)方案3.熟悉和掌握溫度檢測技術(shù)4.了解和正確選用相關(guān)器件5.進行系統(tǒng)設(shè)計和試驗畢業(yè)設(shè)計工作與進度計劃：1、布置課題、查閱資料、課題調(diào)研。（第七學(xué)期末）2、文獻綜述，開題報告。（1-4周）3、總體方案設(shè)計、論證。提交設(shè)計目錄。（5-6周）4、具體系統(tǒng)設(shè)計。（7-9周）5、撰寫設(shè)計說明書。（10-12周）6、設(shè)計說明書審查與修改。（13-14周）7、畢業(yè)答辯。（15周）。指導(dǎo)教師簽名：年月日基層教學(xué)單位審核學(xué)院審核此表由指導(dǎo)教師填寫學(xué)院審核畢業(yè)設(shè)計（論文）學(xué)生開題報告課題名稱火電廠冷卻系統(tǒng)多點溫度檢測裝置課題來源自選課題類型EY指導(dǎo)教師4學(xué)生姓名4學(xué)號0710231316專業(yè)班級07自動職1本課題的研究現(xiàn)狀、研究目的及意義溫度在工業(yè)自動化、家用電器、環(huán)境保護和安全生產(chǎn)等方面都是最基本的監(jiān)測參數(shù)之一，因此其檢測裝置也得到的長足的進步和發(fā)展。隨著電子產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展，特別是隨著大規(guī)模的集成電路的產(chǎn)生，給人們的生活帶來了本質(zhì)變化。微型計算機的出現(xiàn)使現(xiàn)代的科學(xué)研究得到質(zhì)的飛躍，而單片機技術(shù)的出現(xiàn)則是給現(xiàn)代工業(yè)控制以及日常生活帶來了極大的方便，單片機利用其極高的性價比，體積小，重量輕，抗干擾能力強，對環(huán)境要求不高等特性，在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，在很多的電子產(chǎn)品中也用到了溫度檢測和溫度控制。隨著溫度控制器應(yīng)用范圍的日益廣泛和多樣，各種適用于不同場合的智能溫度控制器應(yīng)運而生。智能溫度傳感器(亦稱數(shù)字溫度傳感器)是在20世紀90年代中期問世的。它是微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動測試技術(shù)(ATE)的結(jié)晶。智能溫度傳感器的特點是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器(MCU)，它在硬件的基礎(chǔ)上通過軟件來實現(xiàn)測試功能。溫度控制是無論是在工業(yè)生產(chǎn)過程中，還是在日常生活中都起著非常重要的作用，過低的溫度或過高的溫度都會使水資源失去應(yīng)有的作用，從而造成水資源的巨大浪費。特別是在當前全球水資源極度缺乏的情況下，我們更應(yīng)該掌握好對水溫的控制，把身邊的水資源好好地利用起來?，F(xiàn)有技術(shù)中的火電廠，冷卻系統(tǒng)是：表面式冷凝器中的冷卻水來自冷卻塔，在冷凝器中與汽輪機的乏汽進行熱交換后，乏汽疑結(jié)為水，同時冷卻水溫度升高，再回到冷卻塔中冷卻，在冷卻過程中，有一部分吸熱后的冷卻水會蒸發(fā)掉，因此，需要經(jīng)常給冷卻塔補水，冷卻后的冷卻水再由循環(huán)水泵注入冷凝器?；痣姀S一些設(shè)備需要冷卻水進行冷卻，冷卻系統(tǒng)循環(huán)水溫度需要監(jiān)控，以供監(jiān)視和控制。本課題主要是研究并設(shè)計一個智能多點溫度檢測系統(tǒng)，通過采用單片機和數(shù)字溫度傳感器、數(shù)碼顯示電路可以實現(xiàn)相應(yīng)參數(shù)的檢溫度測和顯示，這樣就能便于人們能一目了然地檢測和顯示溫度的參數(shù)。本課題的研究內(nèi)容1.多點溫度檢測系統(tǒng)的總體設(shè)計完成多點溫度檢測系統(tǒng)的總體設(shè)計，把整個系統(tǒng)劃分成六個分工不同的子系統(tǒng)，并確定實現(xiàn)總體方案所需要解決的關(guān)鍵技術(shù)。2.主要器件的選擇將常用的溫度采集方式進行原理分析，以及優(yōu)缺點比較，根據(jù)系統(tǒng)要求，結(jié)合實際意義，選擇一種傳感器。3.進行溫度檢測系統(tǒng)硬件的總體設(shè)計并解決關(guān)鍵技術(shù)在以前研究的基礎(chǔ)上，重新對多點溫度檢測系統(tǒng)進行總體設(shè)計，提高了系統(tǒng)的實時性，并且電路中硬件器件全部采用封閉形式，提高硬件系統(tǒng)的抗干擾性和可靠性。本論文中著重論述了主控單元子系統(tǒng)和傳感器工作數(shù)據(jù)發(fā)送單元的硬件設(shè)計，使該課題的研究從模擬實驗階段過渡到實踐實驗階段。按照系統(tǒng)的功能需求，制定了各子系統(tǒng)之間通訊的通訊規(guī)約，并設(shè)計了系統(tǒng)的主控單元子系統(tǒng)軟件和溫度采集子系統(tǒng)中傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送單元軟件。本課題研究的實施方案、進度安排實施方案：本文在第一章緒論中闡述了溫度控制產(chǎn)生的背景及現(xiàn)實意義，主要研究內(nèi)容并對現(xiàn)有的溫控技術(shù)進行了歸納和總結(jié)，進而提出本課題的研究思路和新穎所在；第二章主要闡述溫度采集方式的選擇；第三章進行硬件設(shè)計和實驗驗證;第五章為系統(tǒng)的軟件設(shè)計。進度安排：第1到4周：了解系統(tǒng)設(shè)計要求，文獻檢索，開題報告第4到第6周：布置任務(wù)，查閱資料和外文資料的翻譯第7到8周：開始論文指導(dǎo)第9到第12周：研究系統(tǒng)的硬件組成和功能，完成整體硬件設(shè)計第13周：編寫系統(tǒng)的相關(guān)程序第14周：檢查論文第15周：論文打印及送評、準備答辯已查閱的主要參考文獻[1]李朝青.單片機原理及接口技術(shù)(簡明修訂版).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1999[2]茹國寶.單片機原理及應(yīng)用實驗指導(dǎo)書.武漢：武漢大學(xué)電子信息學(xué)院，2009[3]李全利.單片機原理及應(yīng)用技術(shù).北京：高等教育出版社，2001年[4]杜永泰.51單片機中查表指令的使用.《電子技術(shù)》2007年Z2期[5]張齊，朱寧西.單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計技術(shù).北京：電子工業(yè)出版社，2009[6]孫惠芹.單片機項目設(shè)計教程.北京：電子工業(yè)出版社，2009[7]金偉正.單線數(shù)字溫度傳感器的原理與應(yīng)用.電子技術(shù)與應(yīng)用,2000[8]陳躍東.DS18B20集成溫度傳感器原理與應(yīng)用.安徽機電學(xué)院學(xué)報,2002[9]趙海蘭,趙祥偉.智能溫度傳感器DS18B20的原理與應(yīng)用;現(xiàn)代電子技術(shù);2003[10]明德剛.DS18B20在單片機溫控系統(tǒng)鎮(zhèn)南關(guān)的應(yīng)用.自然科學(xué)版;2006[11]高宏志．MCS-51單片機原理及應(yīng)用技術(shù)教程[M]．北京：人民郵電出版社，2009．4[12]高偉．AT89單片機原理及應(yīng)用[M]．北京：國防工業(yè)出版社，2008.2[13]丁元杰．單片微機原理及應(yīng)用[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2005.7[14]沙占友，孟志水，王彥朋等．單片機外圍電路設(shè)計[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2006．指導(dǎo)教師意見指導(dǎo)教師簽名：年月日畢業(yè)設(shè)計（論文）學(xué)生申請答辯表課題名稱火電廠冷卻系統(tǒng)多點溫度檢測裝置指導(dǎo)教師（職稱）4（副教授）申請理由學(xué)生所在學(xué)院電氣與電子工程學(xué)院專業(yè)班級07自動職1學(xué)號0710231316學(xué)生簽名：日期：畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)教師評審表序號評分項目（理工科、管理類）評分項目(文科)滿分評分1工作量外文翻譯152文獻閱讀與外文翻譯文獻閱讀與文獻綜述103技術(shù)水平與實際能力創(chuàng)新能力與學(xué)術(shù)水平254研究成果基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識論證能力255文字表達文字表達106學(xué)習(xí)態(tài)度與規(guī)范要求學(xué)習(xí)態(tài)度與規(guī)范要求15是否同意參加答辯：總分評語指導(dǎo)教師簽名：另附《畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)記錄冊》年月日畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱人評審表學(xué)生姓名專業(yè)班級學(xué)號設(shè)計（論文）題目評閱人評閱人職稱序號評分項目（理工科、管理類）評分項目(文科)滿分評分1工作量外文翻譯152文獻閱讀與外文翻譯文獻閱讀與文獻綜述103技術(shù)水平與實際能力創(chuàng)新能力與學(xué)術(shù)水平254研究成果基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識論證能力255文字表達文字表達106學(xué)習(xí)態(tài)度與規(guī)范要求學(xué)習(xí)態(tài)度與規(guī)范要求15總分評語評閱人簽名：年月日畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯表學(xué)生姓名專業(yè)班級學(xué)號設(shè)計（論文）題目序號評審項目指標滿分評分1報告內(nèi)容思路清新；語言表達準確，概念清楚，論點正確；實驗方法科學(xué)，分析歸納合理；結(jié)論有應(yīng)用價值。402報告過程準備工作充分,時間符合要求。103創(chuàng)新對前人工作有改進或突破，或有獨特見解。104答辯回答問題有理論依據(jù)，基本概念清楚。主要問題回答準確，深入。40總分答辯組評語 答辯組組長（簽字）：年月日答辯委員會意見答辯委員會負責(zé)人（簽字）：年月日畢業(yè)設(shè)計（論文）成績評定總表學(xué)生姓名：專業(yè)班級：畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：成績類別成績評定Ⅰ指導(dǎo)教師評定成績Ⅱ評閱人評定成績Ⅲ答辯組評定成績總評成績Ⅰ×40%+Ⅱ×20%+Ⅲ×40%評定等級注：成績評定由指導(dǎo)教師、評閱教師和答辯組分別給分(以百分記)，最后按“優(yōu)(90--100)”、“良(80--89)”、“中(70--79)”、“及格(60--69)”、“不及格(60以下)”評定等級。其中，指導(dǎo)教師評定成績占40%，評閱人評定成績占20%，答辯組評定成績占40%。PAGE38摘要溫度對工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活有著重大的影響，如空調(diào)系統(tǒng)溫度檢測，電力、電訊設(shè)備之間過熱故障預(yù)知檢測，消防電氣的非破壞性溫度檢測等等，可見溫度監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，因此對溫度的檢測有著重要的現(xiàn)實意義。隨著微機測量和控制技術(shù)的迅速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，以單片機為核心的溫度采集與控制系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用在很大程度上提高了生產(chǎn)生活中對溫度的控制水平?；痣姀S一些設(shè)備需要冷卻水進行冷卻，冷卻系統(tǒng)循環(huán)水溫度需要監(jiān)控，以供監(jiān)視和控制。本設(shè)計是基于單片機及溫度傳感器DS18B20多點溫度檢測系統(tǒng)的研究，利用分布在不同位置的溫度傳感器進行多點水溫度的檢測，檢測結(jié)果送單片機進行處理存儲，該系統(tǒng)采用RS-232串行通訊標準，通過上位機（PC機）控制下位機（單片機）進行現(xiàn)場溫度采集。溫度值可以送回主控PC機進行數(shù)據(jù)處理，由顯示器顯示。實現(xiàn)了相應(yīng)參數(shù)的溫度檢測和顯示，這樣就能便于人們能一目了然地檢測和顯示溫度的參數(shù)。其特點是電路設(shè)計新穎、測溫精度高、實用性強。關(guān)鍵詞：單片機溫度傳感器溫度采集LED顯示PCAbstractTemperaturereasoned,agriculturalproductionandhashadasignificantimpactofdailylife,suchasairconditioningsystemtemperaturetesting,electricpower,telecommunicationsequipmentoverheatingfaultdetection,betweenpredictfireelectricalnon-destructivetemperaturetestingetc.,visibletemperaturemonitoringsystemapplicationsisveryextensive,sothetemperaturetestinghasimportantpracticalsignificance.Alongwiththecomputermeasurementandcontroltechnologyoftherapiddevelopmentandwideapplication,basedonsinglechiptemperaturegatheringandcontrolsystemdevelopmentandapplicationgreatlyimprovetheproductionoftemperatureinlifelevelofcontrol.Someequipmentneedpowercoolingwatercooling,coolingsystemneedtomonitorcirculatingwatertemperature,formonitoringandcontrol.Thisdesignisbasedonsingle-chipmicrocomputerandtemperaturesensorDS18B20multi-pointtemperaturetestingsystemofresearch,usingdistributionindifferentlocationsofthetemperaturesensorformuchofthewatertemperaturetesting,testresultstosendSCMprocessingstorage,thissystemUSESRS-232serialcommunicationstandards,throughthePC(PC)controlplacemachine(SCM)onthesitetemperaturegathering.MasterPCtemperaturereturnedforthedataprocessing,thedisplay.Realizedthecorrespondingparameter,accordingtothetemperaturetestingandsoyoucanfacilitatepeoplecanclearlydetectionanddisplaytemperatureparameters.Itscharacteristiciscircuitdesignnovel,temperaturemeasurementprecisionandpracticability.Keywords：single-chipmicrocomputertemperaturesensortemperaturegatheringLEDdisplayPC目錄摘要 IAbstract II目錄 III第1章緒論 11.1引言 11.2溫度控制系統(tǒng)設(shè)計的背景、發(fā)展及意義 11.3系統(tǒng)設(shè)計的目的 21.4系統(tǒng)完成的功能 2第2章系統(tǒng)整體方案設(shè)計 42.1系統(tǒng)整體框架 42.2主要器件選擇 42.2.1微處理器部分 52.2.2傳感器部分 72.3系統(tǒng)整體方案 10第3章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 123.1AT89C51單片機最小系統(tǒng) 123.1.1時鐘電路的設(shè)計 123.1.2復(fù)位電路的設(shè)計 133.1.3鍵盤電路設(shè)計 133.1.4顯示電路的設(shè)計 143.1.5報警電路設(shè)計 153.2溫度采集電路設(shè)計 153.3AT89C51與DS18B20接口電路 163.4串口通信電路 163.5電源及看門狗電路 17第4章軟件系統(tǒng)設(shè)計 194.1工作流程 194.2程序總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 194.2.1主程序設(shè)計 194.2.2中斷程序設(shè)計 204.2.3DS18B20程序流程設(shè)計 214.2.4鍵盤程序流程設(shè)計 244.2.5顯示模塊設(shè)計 254.2.6串口通信模塊設(shè)計 26第5章總結(jié) 28致謝 29參考文獻 30附錄一電路原理圖 31附錄二外文翻譯 32第1章緒論1.1引言溫度是科學(xué)技術(shù)中最基本的物理量之一，對工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活有著重大的影響，物理、化學(xué)、生物等學(xué)科都離不開溫度。在工業(yè)生產(chǎn)和實驗研究中，像電力、化工、石油、冶金、航空航天、機械制造、糧食存儲、酒類生產(chǎn)等領(lǐng)域內(nèi)，溫度常常是表征對象和過程狀態(tài)的最重要的參數(shù)之一。比如，發(fā)電廠鍋爐的溫度必須控制在一定的范圍之內(nèi)；許多化學(xué)反應(yīng)的工藝過程必須在適當?shù)臏囟认虏拍苷＿M行；煉油過程中，原油必須在不同的溫度和壓力條件下進行分餾才能得到汽油、柴油、煤油等產(chǎn)品。沒有合適的溫度環(huán)境，許多電子設(shè)備就不能正常工作，糧倉的儲糧就會變質(zhì)霉爛，酒類的品質(zhì)就沒有保障。因此，各行各業(yè)對溫度控制的要求都越來越高?？梢?，溫度的測量和控制是非常重要的。1.2溫度控制系統(tǒng)設(shè)計的背景、發(fā)展及意義隨著社會的發(fā)展，科技的進步，以及測溫儀器在各個領(lǐng)域的應(yīng)用，智能化已是現(xiàn)代溫度控制系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。特別是近年來，溫度控制系統(tǒng)已應(yīng)用到人們生活的各個方面，但溫度控制一直是一個未開發(fā)的領(lǐng)域，卻又是與人們息息相關(guān)的一個實際問題。針對這種實際情況，設(shè)計一個溫度控制系統(tǒng)，具有廣泛的應(yīng)用前景與實際意義。隨著電子產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展，特別是隨著大規(guī)模的集成電路的產(chǎn)生，給人們的生活帶來了本質(zhì)變化。微型計算機的出現(xiàn)使現(xiàn)代的科學(xué)研究得到質(zhì)的飛躍，而單片機技術(shù)的出現(xiàn)則是給現(xiàn)代工業(yè)控制以及日常生活帶來了極大的方便，單片機利用其極高的性價比，體積小，重量輕，抗干擾能力強，對環(huán)境要求不高等特性，在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，在很多的電子產(chǎn)品中也用到了溫度檢測和溫度控制。隨著溫度控制器應(yīng)用范圍的日益廣泛和多樣，各種適用于不同場合的智能溫度控制器應(yīng)運而生。溫度控制是無論是在工業(yè)生產(chǎn)過程中，還是在日常生活中都起著非常重要的作用，過低的溫度或過高的溫度都會使水資源失去應(yīng)有的作用，從而造成水資源的巨大浪費。特別是在當前全球水資源極度缺乏的情況下，我們更應(yīng)該掌握好對水溫的控制，把身邊的水資源好好地利用起來。在現(xiàn)代冶金、石油、化工及電力生產(chǎn)過程中，溫度是極為重要而又普遍的熱工參數(shù)之一。在環(huán)境惡劣或溫度較高等場合下，為了保證生產(chǎn)過程正常安全地進行，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，以及減輕工人的勞動強度、節(jié)約能源，要求對加熱爐爐溫進行測、顯示、控制，使之達到工藝標準，以單片機為核心設(shè)計的爐溫控制系統(tǒng)，可以同時采集多個數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過通訊口送至上位機進行顯示和控制。那么無論是哪種控制，我們都希望水溫控制系統(tǒng)能夠有很高的精確度（起碼是在滿足我們要求的范圍內(nèi)），幫助我們實現(xiàn)我們想要的控制，解決身邊的問題。現(xiàn)有技術(shù)中的火電廠，冷卻系統(tǒng)是：表面式冷凝器中的冷卻水來自冷卻塔，在冷凝器中與汽輪機的乏汽進行熱交換后，乏汽疑結(jié)為水，同時冷卻水溫度升高，再回到冷卻塔中冷卻，在冷卻過程中，有一部分吸熱后的冷卻水會蒸發(fā)掉，因此，需要經(jīng)常給冷卻塔補水，冷卻后的冷卻水再由循環(huán)水泵注入冷凝器。在計算機沒有發(fā)明之前，這些控制都是我們難以想象的。而當今，隨著電子行業(yè)的迅猛發(fā)展，計算機技術(shù)和傳感器技術(shù)的不斷改進，而且計算機和傳感器的價格也日益降低，可靠性逐步提高，用信息技術(shù)來實現(xiàn)水溫控制并提高控制的精確度不僅是可以達到的而且是容易實現(xiàn)的。用高新技術(shù)來解決工業(yè)生產(chǎn)問題，排除生活用水問題，實施對水溫的控制已成為我們電子行業(yè)的任務(wù)，以此來加強工業(yè)化建設(shè)，提高人民的生活水平。1.3系統(tǒng)設(shè)計的目的本課題主要是研究并設(shè)計一個智能多點溫度檢測系統(tǒng)，通過采用單片機和數(shù)字溫度傳感器、數(shù)碼顯示電路可以實現(xiàn)相應(yīng)參數(shù)的檢溫度測和顯示，這樣就能便于人們能一目了然地檢測和顯示溫度的參數(shù)。通過本設(shè)計可以使學(xué)生熟悉和掌握單片機的實際應(yīng)用，了解單片機在現(xiàn)代檢測和控制領(lǐng)域的發(fā)展方向。與此同時，單片機應(yīng)用的重要意義在于它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計思想和設(shè)計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)了。1.4系統(tǒng)完成的功能火電廠一些設(shè)備需要冷卻水進行冷卻，冷卻系統(tǒng)循環(huán)水溫度需要監(jiān)控，以供監(jiān)視和控制。本設(shè)計的內(nèi)容是溫度測試控制系統(tǒng)，控制對象是溫度。而以往溫度控制是由人工完成的而且不夠重視，其實在很多場所溫度都需要監(jiān)控以防止發(fā)生意外。針對此問題，本系統(tǒng)設(shè)計的目的是實現(xiàn)一種可連續(xù)高精度調(diào)溫的溫度控制系統(tǒng)，它應(yīng)用廣泛，功能強大，小巧美觀，便于攜帶，是一款既實用又廉價的控制系統(tǒng)。本設(shè)計利用單片機中的定時器、IO接口、中斷系統(tǒng)、LED數(shù)碼管顯示器、溫度傳感器、以及必要的芯片等資源而設(shè)計。采用單片機AT89C51作為控制核心，通過集成溫度傳感器DS18B20將溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字電量輸出，對多點溫度進行采集，進行實時監(jiān)測與控制。采用六個數(shù)碼管分別顯示溫度的符號位、十位、個位和小數(shù)點后一位，還有傳感器的系列位兩個，如果溫度高于所設(shè)定的上限值（或低于下限值）則進行報警。

第2章系統(tǒng)整體方案設(shè)計2.1系統(tǒng)整體框架根據(jù)多點溫度采集系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)與要求，可以把硬件劃分為7個模塊，它們分別是：微處理模塊、溫度采集模塊、鍵盤輸人模塊、溫度顯示模塊、報警模塊、電源模塊。系統(tǒng)硬件功能框圖如圖2.1所示。電源電路電源電路報警電路單片機DS18B20溫度系統(tǒng)PC機鍵盤電路LED顯示AT89C51圖2.1電路總體設(shè)計2.2主要器件選擇溫度檢測系統(tǒng)有共同的特點：測量點多、環(huán)境復(fù)雜、布線分散、現(xiàn)場離監(jiān)控室遠等。若采用一般溫度傳感器采集溫度信號，則需要設(shè)計信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換及相應(yīng)的接口電路，才能把傳感器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送到計算機去處理。這樣，由于各種因素會造成檢測系統(tǒng)較大的偏差；又因為檢測環(huán)境復(fù)雜、測量點多、信號傳輸距離遠及各種干擾的影響，會使檢測系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性下降。所以多點溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計的關(guān)鍵在于兩部分：溫度傳感器的選擇和主控單元的設(shè)計。溫度傳感器應(yīng)用范圍廣泛、使用數(shù)量龐大，也高居各類傳感器之首。2.2.1微處理器部分在本課題設(shè)計的溫度測控系統(tǒng)中，采用單片機實現(xiàn)溫度的控制。在單片機選用方面，由子AT89系列單片機與MCS-51系列單片機兼容，所以，本系統(tǒng)中的單片機選用ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51芯片，它是該公司生產(chǎn)的標準型單片機。AT89C51是一種低功耗、高性能的片內(nèi)含有4KB快閃可編程／擦除只讀存儲器(FPEROM-FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory)8位CMOS微控制器，使用高密度、非失存儲技術(shù)制造，并且與80C51引腳和指令系統(tǒng)完全兼容。芯片上的FPEROM允許在線編程或采用通用的非易失存儲編程器對程序存儲器重復(fù)編程。AT89C51（以下簡稱89C51）將具有多種功能的8位CPU與FPEROM結(jié)合在一個芯片上，為很多嵌入式控制應(yīng)用提供了非常靈活而又價格適宜的方案，其性能價格比較高。AT89C51單片機有4個I/O端口，每個端口都是8位雙向口，共占32根引腳。每個端口都包括一個鎖存器(即專用寄存器P0—P3)、一個輸入驅(qū)動器和輸入緩沖器。通常把4個端口稱為P0~P3。見圖2.2。在無片外擴展的存儲器的系統(tǒng)中，這4個端口的每一位都可以作為雙向通用I/O端口使用。在具有片外擴展存儲器的系統(tǒng)中，P2口作為高8位地址線，P0口分時作為低8位地址線和雙向數(shù)據(jù)總線。在作為一般的通用I/O輸入時，都必須先向鎖存器寫入“1”，使輸出驅(qū)動場效應(yīng)管FET截止，以免誤讀數(shù)據(jù)。單片機各引腳如圖2.2所示各自特點如下：1.P0口為雙向8位三態(tài)I/O口，它既可作為通用I/O口，又可作為部擴展時的數(shù)據(jù)總線及低8位地址總線的分時復(fù)用口。作為通用I/O口時，輸出數(shù)據(jù)可以得到鎖存，不需外接專用鎖存器;輸入數(shù)據(jù)可以得到緩沖，增加了數(shù)據(jù)輸入的可靠性。每個引腳可驅(qū)動8個TTL負載。2.P1口為8位準雙向I/O口，內(nèi)部具有上拉電阻，一般作通用I/O口使用，它的每一位都可以分別定義為輸入線或輸出線，作為輸入時，鎖存器必須置1。每個引腳可驅(qū)動4個TTL負載。3.P2口為8位準雙向I/O口，內(nèi)部具有上拉電阻，可直接連接外部I/O設(shè)備。它與地址總線高8位復(fù)用，可驅(qū)動4個TTL負載。一般作為外部擴展時的高8位地址總線使用。4.P3口為8位準雙向I/O口，內(nèi)部具有上拉電阻，它是雙功能復(fù)用口，每個引腳可驅(qū)動4個TTL負載。作為通用I/O口時，功能與Pl口相同，常用第二功能。5.ALE/：地址鎖存允許/編程線，配合P0口引腳的第二功能使用。在訪問片外存儲器時，AT89C51CPU在P0.7—P0.0引腳上輸出片外存儲器低8位地址的同時在ALE/上輸出一個高電位脈沖，用于把這個片外存儲器低8位地址鎖存到外部專用地址鎖存器，以便空出P0.7—P0.0引腳線去傳送隨后而來的片外存儲器讀寫數(shù)據(jù)。在不訪問片外存儲器時，AT89C51自動在ALE/上輸出頻率為fosc/6的脈沖序列。該脈沖序列可用作外部時鐘源或作為定時脈沖源使用。6./VPP：允許訪問片外存儲器/編程電源線，可以控制AT89C51使用片內(nèi)ROM還是使用片外ROM。若=0，則允許使用片內(nèi)ROM；若=1則允許使用片外ROM。7.：片外ROM選通線，在執(zhí)行訪問片外ROM指令MOVC時，AT89C51自動在上產(chǎn)生一個負脈沖，用于為片外ROM芯片的選通。其他情況下線均為高電平封鎖狀態(tài)。8.RST/VPD:復(fù)位/備用電源線，可以使AT89C51處于復(fù)位工作狀態(tài)。

圖2.2AT89C51的引腳結(jié)構(gòu)2.2.2傳感器部分在多點測溫系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的測溫方法是將模擬信號遠距離采樣進行AD轉(zhuǎn)換，而為了獲得較高的測溫精度，就必須采用措施解決由長線傳輸，多點測量切換及放大電路零點漂移等造成的誤差補償問題。采用數(shù)字溫度芯片DS18B20測量溫度，輸出信號全數(shù)字化。便于單片機處理及控制，省去傳統(tǒng)的測溫方法的很多外圍電路。且該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測溫元件，此元件線形較好。在0—100攝氏度時，最大線形偏差小于1攝氏度。DS18B20的最大特點之一采用了單總線的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計DS18B20和微控制器AT89C51構(gòu)成的溫度測量裝置,它直接輸出溫度的數(shù)字信號,可直接與計算機連接。這樣,測溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就比較簡單,體積也不大,且由于AT89C51可以帶多個DS18B20,因此可以非常容易實現(xiàn)多點測量.輕松的組建傳感器網(wǎng)絡(luò)。采用溫度芯片DS18B20測量溫度，可以體現(xiàn)系統(tǒng)芯片化這個趨勢。部分功能電路的集成，使總體電路更簡潔，搭建電路和焊接電路時更快。而且，集成塊的使用，有效地避免外界的干擾，提高測量電路的精確度。所以集成芯片的使用將成為電路發(fā)展的一種趨勢。本方案應(yīng)用這一溫度芯片，也是順應(yīng)這一趨勢。（1）DS18B20的引腳功能與其它溫度傳感器相比，DS18B20具有以下特性:1.獨特的單線接口方式，DS182O在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微理器與DS18B20的雙向通訊。2.DS18B20支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)多點測溫。3.DS18B20在使用中不需要任何外圍元件。4.測溫范圍-55℃～+125℃，固有測溫分辨率0.5℃。5.測量結(jié)果以9位數(shù)字量方式串行傳送。管腳排列如圖2.3所示:圖2.3DS18B20的管腳排列圖對圖2.3中DS18B2O的引腳功能說明如下:NC:空引腳，不連接外部信號。VDD:接電源引腳，電源供電3.0～5.5V。GND:接地。DQ:數(shù)據(jù)的輸入和輸出引腳DQ：引腳的I/O為數(shù)據(jù)輸入/輸出端(即單線總線)，該引腳為漏極開路輸出。（2）DS18B20的測溫原理DS18B2O的內(nèi)部框圖如圖2.4所示，它主要包括寄生電源、溫度傳感器、64位激光ROM單線接口、存放中間數(shù)據(jù)的高速暫存器、用于存儲用戶設(shè)定的溫度上下限值、觸發(fā)器存儲與控制邏輯、8位循環(huán)冗余校驗碼發(fā)生器等7部分。VVDD64位ROM和一線端口存儲和控制邏輯高速暫存器溫度傳感器8位CRC生成器供電方式選擇配置寄存器高溫觸發(fā)器TH低溫觸發(fā)器TLDQ圖2.4DS18B20的內(nèi)部框圖斜率累加器斜率累加器減到0計數(shù)比較器溫度寄存器減法計數(shù)器1減法計數(shù)器2預(yù)置減到0停止預(yù)置低溫度系數(shù)振蕩器高溫度系數(shù)振蕩器增加圖2.5DS18B20的測溫原理圖測溫原理如圖2.5所示。低溫度系數(shù)振蕩器是一個振蕩頻率隨溫度變化很小的振蕩器，為減法計數(shù)器1提供一個頻率穩(wěn)定的計數(shù)脈沖。高溫度系數(shù)振蕩器是一個振蕩頻率對溫度很敏感的振蕩器，為減法計數(shù)器2提供一個頻率隨溫度變化的計數(shù)脈沖。初始時，溫度寄存器被預(yù)置成-55℃，每當減法計數(shù)器1從預(yù)置數(shù)開始減計數(shù)到O時，溫度寄存器中寄存的溫度值就增加1℃，這個過程重復(fù)進行直到計數(shù)器2計數(shù)到0時便停止。（3）DS18B20的測溫流程（如圖2.6）初始化初始化DS18B20跳過ROM匹配溫度變換延時1S跳過ROM匹配讀暫存器轉(zhuǎn)換成顯示碼數(shù)碼管顯示圖2.6DS18B20測溫流程對DS18B20的設(shè)計，需要注意以下問題：（1）對硬件結(jié)構(gòu)簡單的單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20進行操作，需要用較為復(fù)雜的程序完成。編制程序時必須嚴格按芯片數(shù)據(jù)手冊提供的有關(guān)操作順序進行，讀、寫時間片程序要嚴格按要求編寫。尤其在使用DS18B20的高測溫分辨力時，對時序及電氣特性參數(shù)要求更高。（2）有多個測溫點時，應(yīng)考慮系統(tǒng)能實現(xiàn)傳感器出錯自動指示，進行自動DS18B20序列號和自動排序，以減少調(diào)試和維護工作量。（3）測溫電纜線建議采用屏蔽4芯雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一組接VCC和地線，屏蔽層在源端單點接地。DS18B20在三線制應(yīng)用時，應(yīng)將其三線焊接牢固；在兩線應(yīng)用時，應(yīng)將VCC與GND接在一起，焊接牢固。若VCC脫開未接，傳感器只送85.0℃的溫度值。（4）實際應(yīng)用時，要注意單線的驅(qū)動能力，不能掛接過多的DS18B20，同時還應(yīng)注意最遠接線距離。另外還應(yīng)根據(jù)實際情況選擇其接線拓撲結(jié)構(gòu)。2.3系統(tǒng)整體方案系統(tǒng)采用針對傳統(tǒng)溫度測溫系統(tǒng)測溫點少，系統(tǒng)兼容性及擴展性較差的特點，運用分布式通訊的思想。設(shè)計一種可以用于大規(guī)模多點溫度測量的巡回檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用的是RS-232串行通訊的標準，通過下位機（單片機）進行現(xiàn)場的溫度采集，溫度數(shù)據(jù)既可以由下位機模塊實時顯示，也可以送回上位機進行數(shù)據(jù)處理，具有巡檢速度快，擴展性好，成本低的特點。系統(tǒng)采用主從分布式,由一臺上位機（PC微型計算機），下位機（單片機）多點溫度數(shù)據(jù)采集，組成兩級分布式多點溫度測量的巡回檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用RS-232串行通訊標準，通過上位機（PC）控制下位機（單片機）進行現(xiàn)場溫度采集。溫度值既可以送回主控PC進行數(shù)據(jù)處理，由顯示器顯示。也可以由下位機單獨工作，實時顯示當前各點的溫度值，對各點進行控制。下位機采用的是單片機基于數(shù)字溫度傳感器DS18B20的系統(tǒng)。利用DS18B20的單總線的特點可以方便的實現(xiàn)多點溫度的測量。

第3章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計系統(tǒng)硬件電路的功能主要包括：多點溫度測試及其相關(guān)處理，實時顯示溫度信息，與上位機通訊傳輸溫度數(shù)據(jù)。硬件設(shè)計主要包括以下幾個模塊：單片機最小核心系統(tǒng)、電源以及看門狗電路，鍵盤以及顯示電路，溫度采集電路，串口通訊電路。下面對電路分模塊進行說明。3.1AT89C51單片機最小系統(tǒng)單片機主要擅長系統(tǒng)控制，而不適合做復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理，在設(shè)計單片機最小系統(tǒng)時通常選用AT89C51、AT89C52、AT89S51、AT89S52等型號的8位DIP-40封裝的單片機作為MCU，一個典型的單片機最小系統(tǒng)一般由時鐘電路、復(fù)位電路等部分組成，有時也外部擴展片外RAM和ROM以及外部擴展接口等電路。單片機最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖3.1所示。AT89C51AT89C51單片機復(fù)位電路時鐘電路外部ROM圖3.1單片機最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖3.1.1時鐘電路的設(shè)計AT89C5l中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，時鐘電路如圖3.2所示。外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容C1、C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對外接電容C1、C2雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，電容使用30pF±10pF，而如使用陶瓷諧振器應(yīng)選擇40pF±10F。圖3.2單片機時鐘電路3.1.2復(fù)位電路的設(shè)計當單片機的復(fù)位引腳RST(全稱RESET)出現(xiàn)2個機器周期以上的高電平時，單片機就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。圖3.3中電容C3和電阻R2對電源十5V來說構(gòu)成微分電路。單片機的復(fù)位操作使單片機進入初始化狀態(tài)，其中包括使程序計數(shù)器PC＝0000H，這表明程序從0000H地址單元開始執(zhí)行。單片機冷啟動后，片內(nèi)RAM為隨機值，運行中的復(fù)位操作不改變片內(nèi)RAM區(qū)中的內(nèi)容，21個特殊功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài)為確定值。圖3.3單片機復(fù)位電路3.1.3鍵盤電路設(shè)計鍵盤在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中能實現(xiàn)向單片機輸人數(shù)據(jù)、傳送命令等功能，是人工干預(yù)單片機的主要手段,鍵盤實質(zhì)上是一組按鍵開關(guān)集合,通常選用機械彈性開關(guān),它們利用了機械觸點的合、斷作用。鍵的閉合與否，反映在輸出電壓上就是呈現(xiàn)低電平還是高電平，通過對電平高低狀態(tài)的檢測，便可確認是否有按鍵按下。為了確保CPU對一次按鍵動作只確認一次，那就必須消除抖動的影響，這樣才能使鍵盤在單片機系統(tǒng)中使用得更加穩(wěn)定。常用的鍵盤接口分為獨立式按鍵接口和矩陣式鍵盤接口。在本系統(tǒng)中，鍵盤主要是用來設(shè)置溫度的上下限，因此采用獨立式鍵盤來完成這一功能。圖3.4鍵盤電路3.1.4顯示電路的設(shè)計顯示方式有動態(tài)掃描和靜態(tài)顯示，考慮成本系統(tǒng)采用動態(tài)掃描方式。即用兩塊芯片就可以完成顯示功能。顯示數(shù)據(jù)由4511譯碼器輸出。無線數(shù)顯遠程溫度計采用7段數(shù)碼管顯示。無線數(shù)顯遠程溫度計采用7段數(shù)碼管顯示，這里采用六個數(shù)碼管分別顯示溫度的符號位、十位、個位和小數(shù)點后一位，還有傳感器的系列位兩個。具體電路圖如下圖所示。

圖3.5顯示電路3.1.5報警電路設(shè)計在微型計算機控制系統(tǒng)中，為了安全生產(chǎn)，對于一些重要的參數(shù)或系統(tǒng)部位，都設(shè)有緊急狀態(tài)報警系統(tǒng)，以便提醒操作人員注意，或采取緊急措施。其方法就是把計算機采集的數(shù)據(jù)或記過計算機進行數(shù)據(jù)處理、數(shù)字濾波，標度變換之后，與該參數(shù)上下限給定值進行比較，如果高于上限值（或低于下限值）則進行報警，否則就作為采樣的正常值，進行顯示和控制。本設(shè)計中包含有聲光報警系統(tǒng)，如圖3.6所示。圖3.6聲光報警電路在圖3.6中，單片機P3.7口接三極管基極輸入端，當P3.7輸出高電平“1”時，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器通電發(fā)音，發(fā)光二極管發(fā)光；當P3.7輸出低電平“0”時，三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)音，發(fā)光二極管熄滅。本系統(tǒng)實現(xiàn)聲光報警的接口電路比較簡單，其發(fā)音元件采用壓電蜂鳴器，當在蜂鳴器兩引腳上加3～15V直流工作電壓，就能產(chǎn)生3KHz左右的蜂鳴振蕩音響。壓電式蜂鳴器結(jié)構(gòu)簡單、耗電少，更適用于在單片機系統(tǒng)中應(yīng)用。壓電式蜂鳴器約需10mA的驅(qū)動電流，可在某端口接上一只三極管和電阻組成的驅(qū)動電路來驅(qū)動。3.2溫度采集電路設(shè)計采用單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20作為溫度采集部分，本系統(tǒng)需要對24個溫度監(jiān)測點進行溫度檢測，因此每個監(jiān)測點都需要安裝一個溫度傳感器，共需24個DS18B20數(shù)字溫度傳感器進行工作。其溫度采集的數(shù)據(jù)由P1口送進單片機進行處理，電路原理圖如圖3.7所示。圖3.7溫度采集部分電路3.3AT89C51與DS18B20接口電路如圖3.8所示，為單片機與DS18B20的接口電路。DS18B20只有三個引腳，一個接地，一個接電源，一個數(shù)字輸入輸出引腳接單片機的P0.0口，電源與數(shù)字輸入輸出腳間需要接一個4.7K的電阻。圖3.8AT89C51與DS18B20接口電路3.4串口通信電路AT89C51有一個全雙工的串行通訊口，所以單片機和電腦之間可以方便地進行串口通訊。進行串行通訊時要滿足一定的條件，比如電腦的串口是RS232電平的，而單片機的串口是TTL電平的，兩者之間必須有一個電平轉(zhuǎn)換電路，我們采用了專用芯片MAX232進行轉(zhuǎn)換。具體電路如圖3.9所示。圖3.9AT89C51單片機與PC機通訊連線圖3.5電源及看門狗電路電源是整個系統(tǒng)的能量來源，它直接關(guān)系到系統(tǒng)能否運行。在本系統(tǒng)中單片機、數(shù)碼管顯示、報警等電路需要5V的電源，因此電路中選用穩(wěn)壓芯片W7805，輸出電壓為+5V，其最大輸出電流為1.5A，能夠滿足系統(tǒng)的要求，其電路如圖3.10所示。圖3.10電源電路考慮到底層電路板的工作環(huán)境相對惡劣，單片機會受到周圍環(huán)境的干擾，而出現(xiàn)一些不正常工作現(xiàn)象。本設(shè)計為單片機電路添加一個外部看門狗電路定時查詢單片機的工作狀態(tài)，一但發(fā)現(xiàn)異常即對單片機延時重起。保證系統(tǒng)安全可靠的運行。NE56604能為多種微處理器和邏輯系統(tǒng)提供復(fù)位信號，其門限電平為4.2V。在電源突然掉電或電源電壓下降到低于門限電平時。NE56604將產(chǎn)生精確的復(fù)位信號。NE56604內(nèi)置一個看門狗定時器，用于監(jiān)控微處理器，以確保微處理器的正常運行。圖3.11看門狗電路

第4章軟件系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)的操作過程和工作過程在程序的設(shè)計過程中起著很重要的指導(dǎo)作用，因此在軟件設(shè)計之前應(yīng)首先分析系統(tǒng)的工作流程。4.1工作流程系統(tǒng)軟件的功能分為兩類：一是監(jiān)控軟件(主程序)，它是整個控制系統(tǒng)的核心，專門用來協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊的關(guān)系。二是執(zhí)行軟件(子程序），它是用來完成各種實質(zhì)性的功能如測量、顯示、通訊等。主程序調(diào)用了4個子程序，分別是數(shù)碼管顯示程序、鍵盤掃描以及按鍵處理程序、溫度測試程序、中斷控制程序、單片機與PC機串口通訊程序。程序結(jié)構(gòu)程序結(jié)構(gòu)顯示模塊鍵盤掃描模塊中斷控制模塊溫度采集模塊串口通信模塊圖4.1系統(tǒng)軟件總體設(shè)計圖4.2程序總體結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)程序設(shè)計采用模塊化設(shè)計方法，程序由主程序、中斷服務(wù)程序和各功能模塊程序等組成，各功能模塊可直接調(diào)用。4.2.1主程序設(shè)計主程序先對系統(tǒng)資源進行初始化,調(diào)用顯示子程序，顯示。然后進入鍵盤設(shè)置界面。當設(shè)置鍵按下后，開始設(shè)置各點的溫度，設(shè)置完之后，如果確認鍵按下，則系統(tǒng)開始工作。首先調(diào)用DS18B20初始化子程序，再發(fā)送ROM命令,讀取DS18B20轉(zhuǎn)換的溫度值。當讀取的溫度大于設(shè)置的溫度值時,報警器開始報警,顯示溫度的實際值、設(shè)置值、路數(shù)、狀態(tài)。接下來對第二十四路溫度分別進行采集，處理，顯示。將各個功能程序以子程序的形式寫好，當寫主程序的時候，只需要調(diào)用子程序，然后在寄存器的分配上作一下調(diào)整，消除寄存器沖突和I/O沖突即可。程序應(yīng)該盡可能多的使用調(diào)用指令代替跳轉(zhuǎn)指令。因為跳轉(zhuǎn)指令使得程序難以看懂各程序段之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。而調(diào)用指令則不同，調(diào)用指令使得程序結(jié)構(gòu)清晰，無論是修改還是維護都比較方便。將功能程序段寫成子程序的形式，除了方便調(diào)用之外，還有一個好處那就是以后寫程序的時候如果要用到，就可以直接調(diào)用這個單元功能模塊。調(diào)溫度顯示子程序調(diào)溫度顯示子程序鍵盤管理程序初始化開定時器0中斷調(diào)溫度測試及處理程序定義堆棧區(qū)串口通訊子程序開始圖4.2系統(tǒng)整體流程圖4.2.2中斷程序設(shè)計T0中斷服務(wù)程序是溫度控制體系的主體，用于溫度檢測和控制。中斷由T0產(chǎn)生，根據(jù)需要每隔15s中斷一次，即每15s采樣控制一次。中斷服務(wù)子程序的流程圖如圖4.3所示。開始開始保護現(xiàn)場重置定時器0初值軟定時器減115s到？重置軟定時器0初值裝下一個溫度顯示存儲單元中斷返回YN圖4.3系統(tǒng)程序中斷服務(wù)流程圖4.2.3DS18B20程序流程設(shè)計對DS18B20的使用，多采用單片機實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。處理時，將DS18B20信號線與單片機一位口線相連，單片機可掛接多片DS18B20，從而實現(xiàn)多點溫度檢測系統(tǒng)。無論是單點還是多點溫度檢測，在系統(tǒng)安裝及工作之前，應(yīng)將主機逐個與DS18B20掛接，讀出其序列號。其工作過程為:主機發(fā)出一個脈沖，待“0”電平大于480μs后，復(fù)位DS18B20，在DS18B20所發(fā)響應(yīng)脈沖由主機接收后，主機再發(fā)讀ROM命令代碼，然后發(fā)一個脈沖(15μs)，并接著讀取DS18B20序列號的一位。用同樣方法讀取序列號的56位。另外，由于DS18B20單線通信功能是分時完成的，遵循嚴格的時隙概念，因此，系統(tǒng)對DS18B20和各種操作必須按協(xié)議進行，即初始化DS18B20(發(fā)復(fù)位脈沖)→發(fā)ROM功能命令→發(fā)存儲器操作命令→處理數(shù)據(jù)。DS18B20要求嚴格的協(xié)定來確保數(shù)據(jù)的完整性。協(xié)議由幾種單線上信號類別組成:復(fù)位脈沖，存在脈沖，寫0，寫1，讀O，和讀1。所有這些信號除了存在脈沖之外均由總線主機產(chǎn)生。開始與DS18B20的任何通信所需的初始化序列，后繼以存在脈沖的復(fù)位脈沖表示DS18B2O已經(jīng)準備好發(fā)送或接收給出正確的ROM命令和存貯器操作命令的數(shù)據(jù)?？偩€主機發(fā)送Tx—復(fù)位脈沖(最短為480μs的低電平信號)。接著總線主機便釋放此線并進入接收方式(Rx)。單線總線經(jīng)過5KΩ的上拉電阻被拉至高電平狀態(tài)。在檢測到I/O引腳上的上升沿之后，DS18B20等待15～60μs并且接著發(fā)送存在脈沖(60～240μs的低電平信號)。DS18B20有六條控制命令，如表4.1所示。表4.1DS18B20指令指

令操

作

說

明溫度轉(zhuǎn)換啟動DS18B20進行溫度轉(zhuǎn)換讀暫存器讀暫存器9個字節(jié)內(nèi)容寫暫存器將數(shù)據(jù)寫入暫存器的TH、TL字節(jié)復(fù)制暫存器把暫存器的TH、TL字節(jié)寫到E2RAM中重新調(diào)E2RAM把E2RAM中的TH、TL字節(jié)寫到暫存器TH、TL字節(jié)讀電源供電方式啟動DS18B20發(fā)送電源供電方式的信號給主CPU單片機對DS18B20的訪問流程是：先對DS18B20初始化，再進行ROM操作命令，最后才能對存儲器操作，數(shù)據(jù)操作。DS18B20每一步操作都要遵循嚴格的工作時序和通信協(xié)議。如主機控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換這一過程，根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，須經(jīng)三個步驟：每一次讀寫之前都要對DS18B20進行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對DS18B20進行預(yù)定的操作。由單片機對DS18B20的控制方法，設(shè)計出程序流程如下圖。圖4.4寫命令子程序流程圖圖4.5DS18B20復(fù)位子程序流程圖

YYi=24DAT右移一位DQ置0DQ置1NDQ=1YDAT=DAT|0X24N讀完24位？返回DAT圖4.6DS18B20讀溫度子程序流程圖4.2.4鍵盤程序流程設(shè)計鍵盤中斷程序是用來設(shè)在系統(tǒng)起動時各環(huán)境溫度的極值,0號鍵實現(xiàn)電路的開關(guān)，1號鍵實現(xiàn)是否有需要獨立顯示的測試點，如果沒有則循環(huán)顯示。具體流程圖如4.7所示。開始開始初始化0鍵是否按下1鍵是否按下指定顯示緩沖區(qū)地址指針顯示延時信號賦值返回Y將顯示緩沖區(qū)清零NN圖4.7鍵盤掃描流程圖4.2.5顯示模塊設(shè)計無線數(shù)顯遠程溫度計采用7段數(shù)碼管顯示,這里采用六個數(shù)碼管分別顯示溫度的符號位、十位、個位和十分位，以及傳感器系列位，圖4.8為LED顯示流程圖。六個數(shù)碼管采用掃描的工作模式循環(huán)顯示。開始開始取顯示緩沖區(qū)首地址送字碼初值傳送字位碼指向下一個顯示單元延時10S字符右移一位顯示完畢返回YN圖4.8LED顯示流程圖4.2.6串口通信模塊設(shè)計本次通訊中，測控系統(tǒng)分位上位機和下位機之間的通信，系統(tǒng)中單片機負責(zé)數(shù)據(jù)采集、處理和控制，上位機進行現(xiàn)場可視化檢測，通信協(xié)議采用半雙工異步串行通信方式，通過RS232的RTS信號進行收發(fā)轉(zhuǎn)換，傳輸數(shù)據(jù)采用二進制數(shù)據(jù)，上位機與下位機之間采用主從式通訊。軟件流程圖如圖4.9。開始開始自動接收數(shù)據(jù)子程序讀一個數(shù)據(jù)且存儲是聯(lián)絡(luò)信號AAH回復(fù)55H接受字節(jié)數(shù)據(jù)8個字節(jié)到否？返回YNNＹ圖4.9PC通信程序流程圖

第5章總結(jié)本系統(tǒng)為上位機和下位機之間的通信，系統(tǒng)中單片機負責(zé)數(shù)據(jù)采集、處理和控制，上位機進行現(xiàn)場可視化檢測，通信協(xié)議采用半雙工異步串行通信方式，通過RS232的RTS信號進行收發(fā)轉(zhuǎn)換，傳輸數(shù)據(jù)采用二進制數(shù)據(jù)，上位機與下位機之間采用主從式通訊。本次設(shè)計的多點溫度測量系統(tǒng)是一種分布式的溫度測量系統(tǒng)，它可以遠程對溫度實現(xiàn)測量和監(jiān)控，廣泛應(yīng)用于電力工業(yè)、煤礦、森林、火災(zāi)、高層建筑以及本設(shè)計中的火電廠等場合。系統(tǒng)采用單總線技術(shù)，按照DS18B20的通信協(xié)議，由AT89C51向DS18B20發(fā)送命令，讀取DS18B20轉(zhuǎn)換的溫度，從而實現(xiàn)對多點的溫度的測量。當溫度超過一定的值時，報警器開始報警。本文介紹了用單片機AT89C51控制DS18B20，著重分析各單元電路的設(shè)計，以及各電路與單片機的接口技術(shù)，最后還給出系統(tǒng)的軟件流程設(shè)計。采用模塊化的方式進行敘述，對各模塊的設(shè)計進行了比較詳細地闡述。經(jīng)過這一次畢業(yè)設(shè)計，我學(xué)了不少的知識，學(xué)會了怎樣查閱資料和利用工具書，以及初步了解ProtelDXP電路設(shè)計軟件和VISIO畫圖工具。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我更加深刻地認識到只有將書本與具體的實踐相結(jié)合，才會有真正的收獲，才能鞏固自已的所學(xué)，認識到自己的不足。

致謝畢業(yè)設(shè)計是對大學(xué)四年所學(xué)知識的綜合應(yīng)用，也是理論走向?qū)嵺`的第一步，在此設(shè)計過程中，我更深刻地理解了設(shè)計的概念，擴展了知識面，加深理解了某些知識點，提高了獨立思考和自學(xué)能力，為以后走向工作崗位奠定了基礎(chǔ)，這將使我受益終身。本設(shè)計是在我的指導(dǎo)老師4副教授的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。她嚴肅的科學(xué)態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，王老師都始終給予我細心的指導(dǎo)和不懈的支持。在此謹向王老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。感謝授課老師課上對我的教導(dǎo)，你們豐富的授課內(nèi)容拓寬了我的視野，讓我能更順利的完成這篇文章；感謝我的室友們，從遙遠的家來到這個陌生的城市里，是你們和我共同維系著彼此之間親人般的感情，維系著寢室那份家的融洽；感謝親愛的同學(xué)們，謝謝你們一直以來對我的關(guān)心和照顧。四年了，仿佛就在昨天。同樣，感謝四年我那些真摯的朋友們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。至此，我衷心地感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯評審的各位老師!

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