红外遥控多点温度采集系统毕业设计论文(编辑修改稿)

红外遥控多点温度采集系统毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

满足了市场需要，具备一定的经济价值。 2 2 系统 单元模块介绍 整个系统主要包括温度采集模块，运算 控制模块，红外遥控通信 模块，数码管显示模块和报警模块 几部分构成。 在进行设计前首先对各个单元模块的功能进行介绍。 温度采集模块 温度传感器 的选择 温度 传感器是一种将温度转换为电量 的装置。 主要分 为三大类： 第一类是 热电偶。 它 是将温度变化转化为电势变化的装置 ，自 19世纪发现热电效应以来热电偶被广泛用于测量 100到 1600摄氏度的温度，同时还可以根据需要测量更低或更高的温度 ，主要用于高温测量 ；第二类是 热电阻。 它 是将温度的变化转换为电阻值的变化。 然后通过电桥使电阻两端的电压发生变化， 主要用于中低温度的测量；第三类是 集成温度传感器。 它 将温度的变化转换为电压或电流的变化。 常见的如模拟输出式温度传感器 AD590和数字输出式温度传感器 DS18B20。 其中 DS18B20测温范围从 50摄氏度到正 125摄氏度，每个元 件有唯一的序列号，支持多点温度采集。 由于此设计主要用来监控室温内设备 各点的温度，并且是多点温度采集，所以 选用 DS18B20作为温度传感器 [2]。 DS18B20 温度传感器 DS18B20 的特点 DS18B20 是 美国达拉斯半导体公司生产的一款新型 可编程分辨率的单 线数字温度传感器。 它有如下特色： ，只要求用一个引脚进行通讯。 的温度采集。 ，电压的范围是 3～ 5 伏。 温范围 55128 摄氏度，相当于华氏温度的 67～ +253 度。 10 到 85摄氏度的范围之内，精确度达到 摄氏度。 9 位到 12 位之间可编程。 12 位的数字温度最多只需要 750ms。 还可以进行报警命令的抵制识别，以便确认是那个温度传感器发出报警。 涵盖温度控制，工业系统，消费品，温度计，和任何对热量敏感的系统 [3]。 DS18B20 芯片 外形和 封装 如图 21： 3 图 21 DS18B20 的外形和封装 引脚功能： GND 电压地 DQ:单数据总线 VDD:电源电压 NC:空引脚 DS18B20 内部结构 （ 1） DS18B20 的内部结构如图 22： 6 4位R O M一 线端 口记 忆 和 控 制逻 辑 单 元暂存器低 温 触 发 单 元 T L八 位 C R C 生 成器温 度 传 感 器高 温 触 发 单 元 T H配 置 寄 存 器供 电 方 式感 应 器内 部 电 源V D D 图 22 DS18B20 内部结构图 （ 2)ROM存储器用来存放 DS18B20的编码如 表 21: 表 21 64光刻 ROM数据结构 8位 CRC冗余校验码 48位序列号 8位家族编码（ 28H） 最高位 最低位 4 （ 3）读取温度时，低八位和高八位的详细数据格式如 下 表 22： 表 22 温度数据结构 DS18B20 的操作流程 （ 1） 初始化： 1 Wire 总线上所有 的转换开始于初始化序列。 初始化序列是有主机发出复位脉冲和从机发出的应答脉冲组成。 应答脉冲使主机知道 DS18B20 在总线上，并且开始操作。 （ 2） ROM 命令 ：一旦主机检测到存在脉冲 就可以发出五个 ROM 功能命令其中的一个所有 ROM 功能 命令长度为 8位。 （ 3） 存储器命令： 在 ROM 完成之后 紧接着有主机发送 ,以便为数据交换 准备。 （ 4） 数据交换： 通过严格的读写时序完成 [4]。 DS18B20 ROM 命令 （ 1） 读 ROM[33H]： 这个命令允许总线控制器读到 DS18B20 的 64 位 ROM。 只有当总线上只存在一个 DS18B20 的时候才可以使用此指令，如果挂接不只一个，当通信时将会发生数据冲突。 （ 2） Match ROM 命令 [55H]：此条命令发出后 ，读取 64 位 ROM 数据 ，允许总线主机读取 总线上特定的 DS18B20 的。 （ 3） 跳过 ROM 命令 [CCH]： 这条指令使芯片不对 ROM 编码做出反应，在单总线的情况之下，为了节省时间则可以选用此指令。 如果在多芯片挂接时使用此指令将会出现数据冲突，导致错误出现。 （ 4） 搜索 ROM[F0H]:当系统启动初始化时，总线主机可能不知道的设备的数目 ，用此条指令通过序列号排除法进行搜索。 DS18B20 存储器操作命令 （ 1） 写暂存器命令 [4EH]： 写入 DS18B20 时是从 TH 寄存器开始，另外的三个字节将会被保存在第 2到第 4 的地址单元 [5]。 5 （ 2） 读暂存器命令 [BEH]：读取暂存器中的内容， 读取过程将会从第 0个字节开始一直读到第 8个字节。 （ 3） 复制暂存器的内容 [48H]： 把暂存器中的内容复制到 EEPROM 中，把温度触发器 B的 TH 和 TL 中的内容复制到非易失性储存单元中。 （ 4） 温度转换命令 [44H]:这条指令用来开启一次温度转换 [6]。 DS18B20 的操作时序 （ 1） DS18B20 初始化时序 如下图 23： 图 23 DS18B20 初始化时 序 （ 2） 主机 写时序 如下 图 24： 图 24 主机写 0写 1时序 （ 3） 主机 读时序如图 25： 6 图 25 主机读 0读 1时序 编程时必须严格按照时序图，详细程序见附录 1。 运算控制模块 AT89S52 单片机的主要参数及性能 本设计选用被普及使用的性价比很高的微处理器 AT89S52作为系统核心，它是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。 使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。 片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。 在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，使得 AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 它还有 256 字节 RAM， 32 位 I/O 口线，看门狗定时器， 2 个数据指针，三个 16 位 定时器 /计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。 另外， AT89S52 可降至 0Hz 静态逻 辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。 空闲模式下， CPU 停止工作，允许 RAM、定时器 /计数器、串口、中断继续工作。 掉电保护方式下， RAM 内容被保存，振荡器被冻结， 单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止 [7]。 AT89S52 单片机引脚功能介绍 （ 1） AT89S52 单片机的引脚分布如 下图 26： 7 图 26 AT89S52 单片机引脚分布图 （ 2） 单片机的 P1 附加功能 如 表 24， P3 附加功能如 表 25。 表 23 P1特殊功能 表 24 P3特殊功能 引脚号 第二功能 T2(外部定时计数器输入 ),时钟输出 T2EX(定时计数器 T2的 )捕捉重载触发信号 MOSI(在线编程系统用 ) MISO(在线编程系统用 ) SCK(在线系统编程用 ) 引脚号 第二功能 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 计时器 0外部输入 T1 计时器 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 8 红外遥控通信模块 红外通信简介 红外线遥控器已被广泛使用在各种类型的家电产品上，它的出现给使用电器提供了很多的 便利。 红外遥控系统一般由红外发射装置和红外接收设备两大部分组成 （如图 27）。 红外 发射装置又可由键盘电路、红外编码芯片、电源和红外发射电路组成。 红外接收设备可由红外接收电路、红外解码芯片、电源和应用电路组成。 通常为了使信号能更好的被传输发送端将基带二进制信号调制为脉冲串信号，通过红外发射管发射。 常用的有通过脉冲宽度来实现信号调制的脉宽调制（ PWM）和通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制的脉时调制（ PPM）两种方法。 图 27 红外遥控原理简图 在同一个遥控电路中通常要使用实现不同的遥控功能或区分不同 的机器类型，这样就要求信号按一定的编码传送，编码则会由编码芯片 和相关 电路完成。 对应 于编码芯片通常会有相配对的解码芯片或包含解码模块的应用芯片。 本设计使 用 集成 红外一体化接 收头 1838，内部含有滤波电路和放大电路，大大简化了红外接收电路 [8]。 红外编解码原理 （ 1） 载波波形 使用 455KHz 晶体，经内部分频电路，信号被调制在 ，占空比为 3 分之 1调制频率（晶振使用 455KHz时） fCAR = 1/Tc = fOSC/12 ≈ 38KHzfOSC是晶振频率占空比 = T1/Tc = 1/3如下图 28： 图 28 红外载波波形 9 （ 2） 红外发射 数 据格式： 数据格式包括了引导码、用户码、数据码和数据码反码，编码总占 32 位 如 ：图 29， 数据反码是数据码反相后的编码，编码时可用于对数据的纠错。 图 29 红外发射数据格式 本设计使用红外遥控器的主控芯片 TC9012 使用 455KHz 晶振时各代码所占的时间 如 图 210： 图 210 红外发射数据时序 （ 3） 位定义 用户码或数据码中的每一个位可以是位 ‘ 1’ ，也可以是位 ‘ 0’。 区分 ‘ 0’ 和‘ 1’ 是利 用脉冲的时间间隔来区分，这种编码方式称为脉冲位置调制方式，英文简写 PPM。 脉冲波形如 图 211，图 212： （ 4） 红外解码 红外解码的方式多种多样，本设计中用单片机解码。 将红外接收头的输出端接在单片机的外部中断的输出端，在通过定时器算出两个下降沿之间的时间，然后判断所得到的是 0 或 1。 再将八个数字进行合并，就得到一组代码，然后把代码编码以完成相应的动作。 10 图 211 位 0时序 图 212 位 1时序 显示模块 显示元件介绍 目前常用的显示元件有液晶和数码管。 液晶显示的字符的种类较多， 但是显示的亮度较低，显 示的数字较小。 数码管显示数字十分方便，并且亮度较量，适合远距离的观察。 本设计采用的是简单的数字显示， 所以采用数码管显示，由于显示的数据位数较多，采用两个四位的共阳数码管 联合 作为基本显示单元。 数码管的引脚分布如 图 213： e1d2dp3c4g5C36b7C28C19f10a11C012U?Dpy 7x4 CA 图 213 数码管引脚分布 数码管显示方式 数码管有两种显示方式 ： 静态显示和动态显示。 静态显示电路简单， 只可以显示固定的数字。 动态扫描显示通过人眼的视觉暂留效应，形成一组数字，但是电路中为了稳定显示，保证显示的亮度，节约单片机的 IO 口，常采用锁存器 74HC573作为辅助元件，控制位选和段选。 74HC573 锁存器 的引脚分布如 图 213。 11 图 213 74HC573 引脚分布 其中 D0D7 是数据输入端口 ,Q0Q7 是数据输出端口， OE 是输出使能端， LE 是锁存使能端 ， 如 表 24（其中的 H表示高电平， L表示低电平， X 表示无效， Z表示高阻）。 表 25 74HC573 引脚功能表 报警模块 蜂鸣器介绍 蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，广泛应用于计算机、打印机、 复印机等 电子产品中作发声器件。 蜂 鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种 类型。 按有无振荡源可以分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器。 不管是压电式还是电磁式都有有。