基于单片机的温度远程显示系统的设计毕业论文(编辑修改稿)

基于单片机的温度远程显示系统的设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

(9) 可定义非易失性温度报警； (10) 应用包括温度控制；工业系统；消费品；温度计热感测系统。 DS18B20 的结构 DS18B20 的结构如图 所示： 2 7 .0DQ2 V CC3G ND1U1DS 1 8 B20 图 DS18B20 的结构图 DS18B20 的各引脚说明如表 表述。 表 DS18B20 的引脚说明 引脚 8 脚 SOIC 引脚 PR35 符号 说明 5 1 GND 地 4 2 DQ 单线应用的数据；输入输出引脚 3 3 VDD 可选 VDD引脚 DS18B20 有三个主要的数据部件： 64 位激光 (lasered) ROM； 温度灵敏元件； 非易失性温度触发器。 元件能够在通信线中获得需要的电压和电流。 当信号线处于 高电平地波动周期区间时，将获取的能量暂存于元件中的电容；当信号线处于低电平的波动周 期区间时。 断开此电源。 作为另一种可供选择的方法。 元件也用外部 5V 电源。 DS18B20 的主要部件的结构如图 所示： 64 BIT ROMAND 1 WIRE PORTMEMORY AND CONTROL LOGICSCRATCHPAD8 BIT CRC GENERATORTEMPERATURE SENSORHIGH TEMPERATURE TRIGGER , THHIGH TEMPERATURE TRIGGER , T图 DS18B20 方框图 这样的话就使得 DS18B20通信通过单线接口进行有效的传输。 在单线接口情况下。 在 ROM操作未定建立之前不能使用存贮器与控制操作。 主机提供五种 ROM命令： (1) Read ROM(读 ROM)； (2) Match ROM(符合 ROM)； (3) Search ROM(搜索 ROM)； (4) Skip ROM(跳过 ROM)； (5) Alarm Search(告警搜索 )； 这些命令对每一器件的 64位激光 ROM 部分进行操作，如果在单线上有许多器件，那么可以挑选出一个特定的器件，并给总线上的主机指示存在多少器件及其类型，在成功地执行了 ROM 操作序列之后，可使用存贮器和控制操作，然后主机可以提供六种存贮器和控制操作命令之一。 一个控制操作命令指示 DS18B20 完成温度测量，该测量的结 果将放入 DS18B20的高速暂存 (便笺式 )存贮器 (Scratchpad memory)，通过发出读暂存存储器内容的存储器操作命令可以读出此结果，每一温度告警触发器 TH和 TL构成一个字节的 EEPROM 如果不对 DS18B20施加告警搜索命令，这些寄存器可用作通用用户存储器，使用存储器操作命令可以写 TH 和 TL对这些寄存器的读访问。 通过便笺存储器，所有数据均以最低有效位在前的方式被读写 [4]。 DS18B20 在温度测量方面的应用 DS18B20 测量电路如 所示： PRESETLOW TEMPERATURECOEFFICIENTHIGH TEMPERATURE COEFFICIESLOPE ACCUMULATORCOUNTERCOUNTER= 0= 0COMPAREPRESETTEMPERATURE REGISTERINCSTOP图 温度测量电路 抗干扰性 因为传感器的设计核心理念导致传感器可能会出现交叉反应现象。 准确的布置电极电位能够有效的降低交叉反应的程度。 此外 ,各大企业在设计其公司传感器的时候会设计过滤膜单元。 通常会根据传感器种类安置不同过滤器。 但是过滤膜在是用于调研时间之后就会失效。 最有效的方式还是通过传感器矩阵和软件程序来降低和修正交叉反应。 提高抗干扰性。 传感器使用寿命是有限的。 传感器输出信号因为使用时间的延长 而失去其效果。 这是很多因素共同导致的。 通常公司给出的标准是两年左右。 这个标准只是一种大概的预估指标。 因为传感器真正的有效寿命跟其应用环境中待测有毒气体浓度承反比。 前置放大滤波电路的设计 由于传感器输出的信号非常弱。 容易因放大信号丢失，也可能受到零点漂移或电路波形干扰。 其输出信号范围： 0~5μ A。 鉴于本设计测量信号的变化速率很慢，通常是二十秒上下。 所以能够采用单端供电放大器： AD623。 AD623 主要特点如下： AD623 仅通过单个电阻来进行增益调整，最大能够达到一千倍。 方便用户使用。 AD623具有优良的直流特性。 增益精度%(G=1)。 增益漂移 25ppm(G=1)。 输入失调电压最大 100μ V。 输入失调电压漂移 1μ V/176。 C(AD623B)。 输入偏置电流最大 25nA。 AD623 具有优良的 CMRR。 它随增益增加而增加。 误差小。 AD623 带宽 800kHz(G=1)。 AD623 共模抑制比相对于其他同类型元件范围比较广。 在此基础上还能够增大比地电位小 150mV 地电路共模电压。 AD623仅仅用单电源供电就可以让元件处于最佳功能运转状态。 AD623能够代替分立器件组成的放大器。 具有优良的线性度；温度稳定性；小体积可靠性。 AD623 仪表的放大器一共是常用的 8脚工业标准封装模具。 即 DIP； SOIC；小型 SOIC三种形式。 图 AD623 引脚排列图 下图是 AD623和传感器的电路连接图。 构成前置放大滤波电路。 01234U3VCC0OUT1GND2U1 Rs0IN1+IN2VS3+Rs4+VS5OUT6REP7U210KR2R31KR11uFC1C2+5V+5V+5V 图 AD623 放大滤波电路 在 AD623 输入处增添一个滤波电容。 电阻可以选择个一千欧姆的电阻，这样可以放大约一百倍左右。 通过放大滤波电路输出信号电压05V 之间，符合数模转换单元的电压需求。 模数转换电路的设计 气体传感器出来的信号是模拟信号，而微处理器 AT89S52 只能处理数字信号，故需要对模拟信号信号进行转换，将其转换为处理器能识别的数字信号，由于经过放大电路出来的模拟电压变化范围在0~5V，故选择性价比比较合适的 ADC0809进行模数转换。 其管脚定义如图 所示。 图 ADC0809 管脚示意图 ADC0809 各脚功能如下表 ： 引脚 功能介绍 D7D0 IN0IN7 8 位数字量输出引脚 8 位模拟量输入引脚 VCC +5V 工作电压 REF（ +） 参考电压正端 REF（ ） 参考电压负端 START A/D 转换启动输入端 ALE 地址锁存允许输入端 EOC 转换结束信号输出引脚；开始转换时为低电平；当转换结束时为高电平 OE 输出允许控制端；用以打开三态数据输出锁存器 CLK 时钟信号输入端（一般为 500KHz） A、 B、 C 地址输入线 复位电 路设计 AT89S52 芯片具有复位操作功能。 RST 是复位操作管脚，能够在上电和 AT89S52 工作的任何时间点对芯片控制复位。 当然在每次上电 后都必须让 AT89S52 回到复位状态，也可以理解为每过两个周期给RST 复位信号。 本设计运用的是 RC 复位设计。 它的有点在于结构非常简单，并且易于达到理想效果，普通单片机系统通常都会使用这种方式进行复位。 此外还可额外增加一处复位按钮，在某些情况下可以对系统进行认为的复位。 S1 10uFC110KR1+5VRST 图 系统复位电路 Vin1GND2Vout3U1123P1D1100uFC1100uFC3C2C4C5S1SWSPST 图 电源电路 第四章：软件设计 及调试 单片机软件设计 主程序：软件设计的核心内容是保证温度是 0延迟显示。 按照一定的扫描周期读取并且显示 DS18b20的监测温度情况。 温度测量每1S 进行一次。 其程序流程图如下图： 图 主程序流程图 读温度子程序 先让 DS18B20复位。 后发跳过 ROM匹配命令；再发出温度转换命令。 命令 DS18B20开始测量温度之后交换。 延时等待转换完毕后；再将已转换的温度值一一地从各个 DS18B20 取出，转变成 PC 需要的数据编码形式发送至上位机，以此循环往复。 程序框图如 ： 图 读温度 程序框图 温度比较报警子程序 这段程序是用来把温度跟提前预制的预警温度值进行对比。 决定是否发出报警信号。 他们判断绝对值的实际关系时是运用正负符号来核对的。 具体的流程图如 ： 图 温度比较报警子程序 RS485 串口通信模块程序设计 AT89S52 是串行口全双工串行通信协议。 有 4 种工作方式：方式0 移位寄存使用；方式 1是波特率可变的 8 位 UART；方式 2是波特率固定为两种的 9位 UART；方式 3波特率 9 位 UART。 选择方式 2或者方式 3 来进行串口通信。 程序流程图如图 4.： 图 RS485 通信流程图 第五章：结论与展望 主要结论 本设计通过对传感器技术；自动监测技术；微控制器技术的合理应用；设计了一整套对温度间进行控制且使用方便的装置。 软硬件设计合理。 设计的软件部分灵活的运用了模块化程序设计思维及思路。 各模块相互独立。 增强了整个程序地可靠性与各单元的可扩展情况。 系统具有较高的性价比。 通过实际检测，本设计的反应速度很快，并且程序简单使用方便。 工作可靠等特点。 展望 设计使用的传感器与转换器集成 ，这样虽然可以方便交换信中断开始 接收到数据帧 数据帧有效 READY 指令 接收到数据帧 数据帧有效 处理接受到的数据信息 开始 结束 号增加传输的可靠性和响应速度。 但会增加仪器的成本。 以后的改进方向是采用价位偏低的传感器，其他各块电路单元尽量不用成品，由自己完成。