基于单片机的多路温度检测报警系统的设计(编辑修改稿)

基于单片机的多路温度检测报警系统的设计(编辑修改稿)内容摘要：

/O 口，具有内部上拉电阻。 当使用外存储器或外扩 I/O 口时， P2 口输出高 8 位地址。 在编程和校验时， P2 口接收 哈尔滨剑桥学院毕业设计 6 高字节地址和某些控制信号。 P3 8 位、准双向 I/O 口，具有内部上拉电阻。 P3 口可作为普通 I/O 口。 用作输入时，应先将输出锁存器置 1。 在编程 /校验时，P3 口接收某些控制信号。 它可驱动 4 个 TTL 负载。 （ 2）控制信号线 RST 复位输入信号，高电平有效。 在振荡器稳定工作时，在 RST 脚施加两个机器周期以上的高电平，将器件复位。 EA/VPP 外部程序存储器访问允许信号 EA. 当 EA 信号接地时，对 ROM 的读操作限定在外部程序存储器，地址为 0000HFFFFH。 当 EA 接 VCC 时，对 ROM 的读操作从内部程序存储器开始，并可延续至外部程序存储器。 在编程时，该 引脚可接编程电压 5V 或 12V。 在编程校验时，该引脚可接 VCC。 PSEN 片外程序存储器读选通信号 PSEN，低电平有效。 在片 外程序存储器取指期间，当 PSEN 有效时，程序存储器的内容被送至 P0 口；在访问外部 RAM 时， PSEN 无效。 ALE/PROG 低字节锁存信号 ， ALE 的下降沿将 P0 口输出的低 8 位地址锁存在外接的地址锁存器中，以实现低字节地址和数据的分时传送。 此外，ALE 端连续输出正脉冲，频率为晶振频率的 1/6，可做外部定时脉冲使用。 （ 3） 外部晶振引线 XTAL1 片内振荡器反向放大器和时钟发生线路的输入端。 使用片内振荡器时，连接外部石英晶体和微调电容。 XTAL2 片内振荡器反相放大器的输出端。 当使用片内振荡器时，外接石英晶体和微调电容。 存储器组织和特殊功能寄存器 AT89C51 的存储器将程序存储器和数据存储器分开，并有各自的存储空间和访问指令。 它有 4 个存储空间：片内存储器、片外存储器、片内数据存储器及片外存储器。 时钟电路和工作时序 振荡器电路原理 振荡器电路原理，振荡电路的接法如图 2 24 所示。 哈尔滨剑桥学院毕业设计 7 图 2— 3 振荡器电路原理 图 2— 4 振荡电路的接法 amp。 Rf Q 247。 2 Q 247。 3 247。 6 PD 振荡器 XTAL1 XTAL2 XTAL1 CND C2 C1 XTAL2 XTAL1 GND NC 外部振荡器信号 哈尔滨剑桥学院毕业设计 8 3 系统设计 通过资料的检索和对于设计任务的理解，明确了系统的大致作用和原理。 其 大致分为 6 个部分。 一是负责温度检测的温度传感器部分，二是将温度传感器得到的模拟量转变为数据量的模数转换部分，三是负责温度显示的数码管部分，四是负责报警并显示实时温度的部分，五是控制的选择开关部分，六是将这些功能综合控制的单片机核心。 系统原理框图如图 3— 1 所示。 图 3— 1 系统的原理框图 温度传感器 温度是一个基本的物理量，自然界中的一切过程无不与温度密切相关。 温度传感器是最早开发，应用最广的一类传感器。 温度传感器的市场份额大大超过了其他的传感器。 从 17 世纪初人们开始利用温度进行测量。 在半导体技 术的支持下，本世纪相继开发了半导体 热电偶 传感器、 PN 结温度传感器和集成温度传感器。 与之相应，根据波与物质的相互作用规律，相继开发了声学温度传感器、 红外传感器 和微波传感器。 两种不同材质的导体，如在某点互相连接在一起，对这个连接点加热，在它们不 加热的部位就会出现电位差。 这个电位差的数值与不加热部位测量点的温度有关，和这两种导体的材质有关。 这种现象可以在很宽的温度范围内出现，如果精确测量这个电位差，再测出 不加热部位的环境温度，就可以准确知道加热点的温度。 由于它必须有两种不同材质的导体，所以称之为 ―热电偶 ‖。 不同材质做出的热电偶使用于不同的温度范 围，它们的灵敏度也各不相同。 热电偶的灵敏度是指加热点温度变化 1℃ 时，输出电位差的变化量。 对于大多数金属材料支撑的热电偶而言，这个数值大约在 5～ 40 微伏 ／ ℃ 之 哈尔滨剑桥学院毕业设计 9 间。 热电偶传感器有自己的优点和缺陷，它灵敏 度比较低，容易受到环境干扰信号的影响，也容易受到前 置放大器温度漂移的影响，因此不适合测量微小的温度变化。 由于热电偶温度传感器的灵敏度与材料的粗细无关，用非常细的材料也能够做成温度传感器。 也由于制作热电偶的金属材料具有很好的延展性，这种细微的测温元件有极高的响应速度，可以测量快速变化的过程。 温度传感器是五花八门的各种传感器中最为常用的一种，现代的温度传感器外形非常得小，这样更加让它广泛应用在生产实践的各个领域中，也为我们的生活提供了无数的便利和功能。 温度传感器有四种主要类型：热电偶、热敏电阻、电阻温度 检测器 (RTD)和 IC 温度传感器。 IC 温度传感器又包括模拟输出和数字输出两种类型。 本系统利用温度传感器 AD590 采集温度，通过外接电路将电流信号转换为电压信号。 模数转换 模数转换 (ADC)亦称模拟一数字转换，与数 /模 (D/A)转换相反，是将连续的模拟量（如象元的灰阶、电压、电流等）通过取样转换成离散的数字量。 例如，对图象扫描后，形成象元列阵，把每个象元的亮度（灰阶）转换成相应的数字表示，即经模 /数转换后，构成数字图象。 通常有电子式的模 /数转 换和机电式模 /数转换二种。 在遥感中常用于图象的传输，存 贮以及将图象形式转换成数字形式的处理。 例如：图像的数字化等。 信号数字化是对原始信号进行数字近似，它需要用一个时钟和一个模数转换器来实现。 所谓数字近似是指以 Nbit 的数字信号代码来量化表示原始信号，这种量化以 bit位单位，可以精细到 1/2^N。 时钟决定信号波形的采样速度和模数转换器的变换速率。 转换精度可以做到 24bit，而采样频率也有可能高达 1GHz，但两者不可能同时做到。 通常数字位数越多，装置的速度就越慢。 模数转换包括采样、保持、量化和编码四个过程。 在某些特定的时刻对这种模拟信号进行测量叫做采样。 通常采样脉冲的宽度是很短的，故采样输出是断续的窄脉冲。 要把一个采样输出信号数字化，需要将采样输出所得的瞬时模拟信号保持一段时间，这就是保持过程。 量化是将连续幅度的抽样信号转换成离散时间、离散幅度的数字信号，量化的主要问题就是量化误差。 假设噪声信号在量化电平中是均匀分布的，则量化噪声均方值与量化间隔和模数转换器的输入阻抗值有关。 编码是将量化后的信号编码成二进制 哈尔滨剑桥学院毕业设计 10 代码输出。 这些过程有些是合并进行的，例如，采样和保持就利用一个电路连续完成，量化和编码也是在转换过程中同时实现的，且所用时间又是保持时间的一部分。 本系 统利用模数转换芯片 ADC0809在单片机 AT89C51的控制下针对所定一路的模拟信号进行转换。 单片机 单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器 CPU 随机存储器 RAM、只读存储器 ROM、多种 I/O 口和中断 系统、定时器 /计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、 A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。 本系统利用 AT89C51 对整个系统进行控制。 AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除 只读存储器 的低电压，高性能 CMOS 8 位微处理器，俗称 单片机。 AT89C2051 是一种带 2K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。 单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 100 次。 该器件采用 ATMEL 高密度非 易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS51 指令集和输出管脚相兼容。 由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器。 管脚说明： VCC：供电电压。 GND：接地。 P0 口： P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。 当 P1口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。 P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据 /地址的第八位。 在 FIASH 编程时， P0 口作为原码输入口，当 FIASH进行校验时， P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。 P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1 口缓冲器能接收 输出 4TTL 门电流。 P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入， P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。 在 FLASH 编程和校验时， P1口作为第八位地址接收。 P2 口： P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 口缓冲器可接收，输 出 4个 TTL 门电流，当 P2 口被写 ―1‖时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。 并因 哈尔滨剑桥学院毕业设计 11 此作为输入时， P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。 这是由于内 部上拉的缘故。 P2口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存 储器进行存取时， P2 口输出地址的高八位。 在给出地址 ―1‖时，它利用内部上拉优势，当 对外部八位地址数据存储器进行读写时， P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3 口： P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL 门电流。 当 P3 口写入 ―1‖后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。 作为输入，由于外部下拉为低电平， P3 口将输出电流（ ILL）这是由于上拉的缘故。 P3 口也可作为 AT89C51的一些特殊功能口。 RXD（串行 输入口） TXD（串行输出口） /INT0（外部中断 0） /INT1（外部中断 1） T0（记时器 0 外部输入） T1（记时器 1 外部输入） /WR（外部数据存储器写选通） /RD（外部数据存储器读选通） P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。 当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时 间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的 地位字节。 在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。 在平时， ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。 因此它可用作 对外部输出的脉冲或用于定时目的。 然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。 如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。 此时， ALE 只有在执行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。 另外，该引脚被略微拉高。 如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。 在由外部程序存储器取指期间，每个机器 周期两次 /PSEN 有效。 但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 /PSEN 信号将不出现。 /EA/VPP：当 /EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器 （ 0000HFFFFH）， 哈尔滨剑桥学院毕业设计 12 不管是否有内部程序存储器。 注意加密方式 1 时， /EA 将内部锁定为 RESET；当 /EA 端保持高电平时，此间内部程序存储 器。 在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V编程电源（ VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 振荡器特性 : XTAL1 和 XTAL2 分别为反向放大器的 输入和输出。 该反向放大器可以配置为片内振荡器。 石 晶振荡和陶瓷振荡均可采用。 如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2 应不接。 有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任 何要求，但必须保证脉冲的高低。