智能温度巡检仪毕业设计论文(编辑修改稿)

智能温度巡检仪毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

比有明显的优势和广泛的开发前景。 但是测温范围较小，一般在－ 50～＋ 150℃ 之间。 第三种方案：各测 试点的温度值经过测温元件热电偶、热电阻等，被转化为电信号，这样得到的多路采样信号经滤波器、放大器、多路开关及 A/D 转换电路，由单片机控制通道 A/D 转换，实时对电压信号进行采样和 A/D 转换。 这种方案是单片机处理非电量信号的典型方法，它的优点是测温范围广，选用合适的测温元件可以检测－ 300℃ ～ 3000℃ 的温度。 由于本课题的温度巡检仪主要是面向较高温度。 所以前面两种方案由于测温范围的限制，我们将采用第三种方案，而且第三种方案是比较成熟的技术，在实现上也比较容易。 显示器 单片机应用系统中使用的显示 器主要有发光二极管显示器，简称 LED(Light Emitting Diode)； 液晶显示器，简称 LCD(Liquid Crystal Display)； CRT 显示器。 LED 的发光频率和颜色取决于制造的材料，一般常用红色，偶尔也用黄色或绿色。 发光二极管 LED 是智能化测量控制仪表中简单而常用的输出设备，通常用来指示机器的状态或其他信息。 它的优点是耗电省，配置灵活，接口方便，价格低，寿命长，对电流电压的要求不高及容易实现多路等，因而在智能化测量控制仪表中获得了广泛的应用。 LCD 是一种液晶显示器件，显示的原 理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出各种字符 ， 能显示多位字符。 它的体积小，重量轻，功耗极低，因此在仪器仪表中的应用十分广泛。 CRT 显示器可以进行图形显示，但是接口较复杂，成本也较高。 河南城建学院本科毕业设计 (论文 ) 系统的总体设计 7 本设计至少需要显示 7 位，需要 4个单片机口， 采用动态显示需要占用大量的单片机机时，可能导致其它信息的丢失和显示闪烁等问题。 为了避免上述的问题可采用 LCD 显示，不仅增加了显示位数，还能避免因位数的增加使显示闪烁的问题。 本系统的设计采用液晶显示，并采用显示芯片 LCD1602 显示芯片。 键盘 键盘是一组按键的组合，它的主要作用是控制系统的工作状态以及向系统中输入数据和命令，有编码式键盘和非编码式键盘两类。 编码式键盘除了按键之外，还包括了产生键码的硬件电路、去抖动电路和多键、窜键保护电路。 每按下一个键，能自动产生这个键的键码，与此同时，产生一个脉冲信号，通知 CPU 接收。 这种键盘使用方便，接口程序简单，但是需要较多的硬件电路，价格较贵，一般的单片机应用系统较少使用。 非编码式键盘仅由排成行、列矩阵形式的按键组成，按键的作用只是简单的实现接点的接通或断开，键的去抖动、键的编码的形 成和键识别等均由软件来完成。 由于它经济实用，在单片机应用系统中广泛采用。 经过以上对比，可以采用非编码式键盘。 系统设计的技术关键 根据以上所述的总体设计思想，设计中需解决的技术关键性问题是： (1) 这种巡检仪的检测点有多个，所以在传感器的选择和使用上，要求尽量的消除误差，并尽量使使用方便。 (2) 保证本系统高可靠性的运行，仪器本身要具备很强的抗干扰能力，为此应在硬件及软件设计上引入各种抗干扰措施。 特别是系统中传感器采集的数据的放大和滤波处理就显得尤为重要。 (3) 由于硬件电路上没有线性化， 那么软件势必功能很强大，在 软件设计时也应寻找尽可能简单完善的思路，保证程序易于修改、调试。 河南城建学院本科毕业设计 (论文 ) 系统的硬件设计 8 3 系统的硬件设计 系统的整体结构 根据上一章所选的总体方案确定的思路，下面将进行系统硬件电路的设计。 本设计系统主要包括温度信号采集单元，单片机数据处理单元，温度显示单元。 其中温度信号的数据采集单元部分包括温度传感器、温度信号的获取电路 (采样 )、放大电路、 A/D 转换电路。 系统的总结构框图见图。 图 系统的总结构框图 测温的 模拟电路是把当前 PT100 热电阻传感器的电阻值，转换为容易测量的电压值，经过放大器放大信号后送给 A/D 转换器把模拟电压转为数字信号后传给单片机 STC89C52，单片机再根据公式换算把测量得的温度传感器的电阻值转换为温度值，并将数据送出到 LCD 显示器进行显示。 键盘在本系统种是操作员控制巡检仪的唯一途径，是安装调试的必备手段，当希望更改 报警温度上下限 时，就可以通过键盘来 改变。 温度巡检仪的 主要 硬件 温度传感器 PT100 铂电阻温度传感器是利用其电阻和温度成一定函数关系而制成的温度传感器 ， 由于其测量准确度高、测量范围大、复现性和稳定性好等 ， 被广泛用于中温(200℃ ～ 650℃ )范围的温度测量中。 PT100 是一种广泛应用的测温元件，在 50~600℃ 范围内具有其他任何温度传信号放大调理电路 PT100 温度传感器 A/D 转换电路 键盘及 报警 STC89C52 单片机 LCD 数码管显示电路 河南城建学院本科毕业设计 (论文 ) 系统的硬件设计 9 感器无可比拟的优势，包括高精度、稳定性好、抗干扰能力强等。 由于铂电阻的电阻值与温度成非线性关系，所以需要进行非线性校正。 校正分为模拟电路校正和微处理器数字化校正，模拟校正有很多现成的电路，其精度不高且易受温漂等干扰因素影响，数字化校正则需要在微处理系统中使用，将 PT100 电阻的电阻值和温度对应起来后存入 EEPROM 中，根据 电路中实测的 AD 值以查表方式计算相应温度值。 PT 100 是铂热电阻，它的阻值会随着温度的变化而改变。 PT 后的 100 即表示它在 0℃ 时阻值为 100 欧姆，在 100℃ 时它的阻值约为 欧姆。 它的工 作 原理：当 PT100 在 0 摄氏度的时候他的阻值为 100 欧姆，它的的阻值会随着温度上升它的阻值是成匀速增涨的。 表 PT100 热电阻分度表 温度 ℃ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 电阻值 (Ω) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 A/D 转换器 ADC0809 实现 A/D 转换的基本方法有几十种，常用的有计数法、逐次逼近法、双斜积分法和并行转换法。 由于逐次逼近式 A/D 转换具有速度快，分辨率高的优点，而河南城建学院本科毕业设计 (论文 ) 系统的硬件设计 10 且采用这种方法的 ADC 芯片 成 本较低，因此在计算机数据采集系统中获得了广泛的应用。 本设计中采用的就是逐次逼近式的 ADC0809。 1) 主要技术指标和特性 (1) 分辨率： 8 位。 (2) 总的不可调误差： ADC0808 为 177。 1/2LSB， ADC 0809 为 177。 1LSB。 (3) 转换时间：取决于芯片时钟频率，如 CLK=500kHz 时， TCONV=128μs。 (4) 单一电源： +5V。 (5) 模拟输入电压范围： 单极性 0～ 5V；双极性 177。 5V， 177。 10V(需外加一定电路 )。 (6) 具有可控三态输出缓存器。 (7) 启动转换控制为脉冲式 (正脉冲 )，上升沿使所有内部寄存器清零，下降沿使 A/D 转换开始。 (8) 使用时不需进行零点和满刻度调节。 2) 内部结构和外部引脚 ADC0808/0809 的内部结构和外部引脚分别如图 和图 所示。 内部各部分的作用和工作原理在内部结构图中已 一目了然，在此就不再赘述，下面仅对各引脚定义分述如下： 图 ADC0808/0809 内部结构框图 (1) IN0～ IN7——8 路模拟输入，通过 3 根地址译码线 ADDA、 ADDB、 ADDC来选通一路。 (2) D7～ D0——A/D 转换后的数据输出端，为三态可控输出，故可直接和微处理器数据线连接。 8 位排列顺序是 D7为最高位， D0为最低位。 (3) ADDA、 ADDB、 ADDC——模拟通道选择地址信号， ADDA 为低位， ADDC为高位。 地址信号与选中通道对应关系如表 所示。 河南城建学院本科毕业设计 (论文 ) 系统的硬件设计 11 (4) VR(+)、 VR()——正、负参考电压输入端，用于提供片内 DAC 电阻网络的基准电压。 在单极性输入时， VR(+)=5V， VR()=0V；双极性输入时， VR(+)、 VR()分别接正、负极性的参考电压。 表 地址信号与选中 通道的关系 图 ADC0808/0809 外部引脚图 (5) ALE——地址锁存允许信号，高电平有效。 当此信号有效时， A、 B、 C 三位地址信号被锁存，译码选通对应模拟通道。 在使用时，该信号常和 START 信号连在一起，以便同时锁存通道地址和启动 A/D 转换。 (6) START——A/D 转换启动信号，正脉冲有效。 加于该端的脉冲的上升沿使逐次逼近寄存器清零，下降沿开始 A/D 转换。 如正在进行转换时又接到新的启动脉冲，则原来的转换进程被中止，重新从头开始转换。 (7) EOC——转换结束信号，高电平有效。 该信号在 A/D 转换过程中为低电平，其余时间为高电平。 该信号可作为被 CPU 查询的状态信号，也可作为对 CPU 的中断请求信号。 在需要对某个模拟量不断采样、转换的情况下， EOC 也可作为启动信号反馈接到 START 端，但在刚加电时需由外电路第一次启动。 (8) OE——输出允许信号，高电平有效。 当微处理器送出该信号时，ADC0808/0809 的输出三态门被打开，使转换结果通过数据总线被读走。 在中断工作方式下，该信号往往是 CPU 发出的中断请求响应信号。 3) 工作时序 地 址 选中通道 ADDC ADDB ADDA 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 河南城建学院本科毕业设计 (论文 ) 系统的硬件设计 12 ADC 0808/0809 的工作时序如图 所示。 当通道选择地址有效时， ALE 信号一出现，地址便马上被锁存，这时转换启动信号紧随 ALE 之后 (或与 ALE 同时 )出现。 START 的上升沿将逐次逼近寄存器 SAR 复位，在该上升沿之后的 2μs 加 8 个时钟周期内 (不定 )， EOC 信号将变低电平，以指示转换操作正在进行中，直到转换完成后 EOC 再变高电平。 微处理器收到变为高电平的 EOC 信号后，便立即送出OE 信号，打开三态门，读取转换结果。 图 ADC 0808/0809 工作时序 模拟输入通道的选择可以相对于转换开始操作独立地进行 (当然，不 能在转换过程中进行 ) ，然而通常是把通道选择和启动转换结合起来完成 (因为ADC0808/0809 的时间特性允许这样做 )。 这样可以用一条写指令既选择模拟通道又启动转换。 在与微机接口时，输入通道的选择可有两种方法，一种是通过地址总线选择，一种是通过数据总线选择。 如用 EOC 信号去产生中断请求，要特别注意 EOC 的变低相对于启动信号有2μs+8 个时钟周期的延迟，要设法使它不致产生虚假的中断请求。 为此，最好利用EOC 上升沿产生中断请求，而不是靠高电平产生中断请求。 STC89C52 STC89C52 采用 40 引脚的双列直插式封装 (DIP)形式，内部由 CPU， 8KB 的ROM， 512B 的 RAM， 3 个 16 位的定时 /计数器 T0、 2， 4 个 8 位的 I/O 端口和一个全双工串行通信口等部分组成。 STC89C52 单片机具有系统结构简单，成本低，可靠性高，低功耗等特点。 特别是内部集成了 8KB 的 FLASH 程序存储器，使单片机系统的结构更加简单，也使其得到了广泛的应用。 同时。