毕业论文-基于at89c52单片机的多点温度巡回检测系统的设计

毕业论文-基于at89c52单片机的多点温度巡回检测系统的设计内容摘要：

的电源电压范围为 4V～ 30V。 电源电压可在 4V~6V 范围变化，电流 变化 1mA，相当于温度变化 1K。 AD590 可以承受 44V 正向电压和 20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。 (4) 输出电阻为 710MW。 (5) 精度高。 AD590 共有 I、 J、 K、 L、 M 五档，其中 M 档精度最高，在 55176。 C～ +150176。 C 范围内，非线性误差为177。 176。 C。 AD590 的封装形式和基本应用电路如图 3： 多路监测仪 11 a)封装形式 b)基本应用电路 图 3 AD590 的封装及基本应用电路 在本设计中，使用 AD590 对温度进行采集，即通道 AD590 把摄氏温度信号转换成电流信号，经电阻分压，最总转换成电压信号，送到 ADC0809。 其电路如图 4所示。 图 4 温度采集电路图 其中， R1 用来调节运放的输入电压，经运放发大后达到 ADC0809 的转换电压。 与 ADC0809 接口 AD590 作为温度采集器件，把热力学温度转换成电流信号，送入运算放大器放大，然后经电阻转换成电压信号，送入 5 中给出一路温度采集电路与 ADC0809的方式。 要实现多路温度的采集，只需在 ADC0809 的输入端连接多路温度采集电路即可。 多路监测仪 12 图 5 ADC0809与 AD590的接口电路 数模转换部分硬件设计 将模拟信号转换成数字信号的电路，称为模数转换器（简称 A/D 转换器或ADC,Analog to Digital Converter）；将数字信号转换为模拟信号的电路称为数模转换器（简称 D/A 转换器或 DAC,Digital to Analog Converter）； A/D 转换器和 D/A 转换器已成为计算机系统中不可缺少的接口电路。 为确保 系统处理结果的精确度 ， A/D转换器和 D/A转换器必须具有足够的转换精度；如果要实现快速变化信号的实时控制与检测， A/D 与 D/A 转换器还要求具有较高的转换速度。 转换精度与转换速度是衡量 A/D 与 D/A 转换器的重要技术指标。 随着集成技术的发展，现已研制和生产出许多单片的和混合集成型的 A/D 和 D/A 转换器，它们具有愈来愈先进的技术指标。 这里采用 ADC0809 芯片来进行模数转换。 ADC0809 介绍 ADC0809 是 8 位 CMOS 逐次逼近式 A/D 转换器。 内部有 8 路模拟量输入和 8 位数字量输出的 A/D 转换 器，它是美国国家半导体公司的产品，是目前国内最广泛的 8 位通用的 A/D 转换的芯片。 其结构图如图 6所示。 外部时钟输入端，时钟频率高， A/D 转换速度快。 允许范围为 10~1280KHZ，典型值为 640KHZ，此时， A/D 转换时间为 10us。 通常由 MCS51 型单片机 ALE 端直接或分频后与其相连。 当 MCS51 型单片机无读写外， RAM 操作时， ALE 信号固定为 CPU 时钟频率的1/6，若单片机外接的晶振为 6MHZ，则 1/6 为 1MHZ， A/D 转换时间为 64us。 ADC0809 各管脚功能 多路监测仪 13 ADC0809 采用 双列直插式封装，共有 28条引脚，如图 7 所示。 图 6 ADC0809结构图 (1) IN0IN7:IN0— IN7 为 8 路模拟电压输入线，用于输入被转换的模拟电压 (2) ADDA， ADDB， ADDC: 三位地址输入端。 八路模拟信号转换选择同由 A， B， C决定。 A为低位， C 为高位。 (3) CLOCK：时钟信号。 最高允许值为 640kHz。 (4) D0D7：数字量输出端， A/D 转换的结果由这几个端口输出。 图 7 ADC0809引脚图 多路监测仪 14 (5) OE： A/D 转换结果输出允许控制端，当 OE 端为高电平时，允许将 A/D 转换结果从 D0～ D7 端输出。 (6) ALE: 地址锁存允许信号。 八路模拟通道地址由 A， B， C 输入在 ADC0809 的 ALE信号有效时，将该八路地址锁存。 (7) START: 启动 A/D 转换信号。 当 START 端输入一个正脉冲时，立即启动 ADC0809进行 A/D 转换。 (8) EOC: A/D 转换结束信号，是芯片的输出信号。 转换开始后， EOC 信号变低；转换结束时， EOC 返回高电平。 这个信号可以作为 A/D 转换器的状态信号来查 询，也可以直接用作中断请求信号。 (9) VREF+， VREF:正负基准电压输入端。 (10) VCC， GND :正电源电压端和地端。 硬件连接电路 ADC0809 与 89C51 连接可采用查询方式，也可以采用中断方式。 图 8 所示 为中断方式连接电路图。 由于 ADC0809 片内有三态输出锁存器，因此，可直接与 89C51 接口。 这里将 ADC0809 作为一个外部扩展并行 I/O 口，采用线选法寻址。 由 和 /WR联合控制启动转换信号端（ START）和 ALE 端，低三位地址线加到 ADC0809 的 ADDA、 ADDB和 ADDC 端，所以，选中 ADC0809 的 IN0 通道的地址为 0FEFBH。 启动 ADC0809 的工作过程是：先送通道号地址到 ADDA、 ADDB 和 ADDC；由 ALE 信号锁存通道号地址后，让 START 有效；启动 A/D 转换，即执行“ MOVX @DPTR,A”。 指令产生 /WR 信号，使 ALE 和 START 有效；锁存通道号并启动 A/D 转换。 A/D 转换完毕， EOC 端发出一正脉冲，申请中断。 在中端服务程序中，“ MOV A,@DPTR”指令产生/RD 信号，使 OE 端有效，打开输出锁存器三态门， 8位数据便读入到 CPU 中。 ADC0809 的时钟取自 89C51 的 ALE 经二分频后的信号。 当 A/D 转换完毕， 89C51 读取转换后的数字量时，须使用“ MOVX A,@DPTR”指令。 这样就完成了 ADC0809 与 89C51的连接及工作过程。 多路监测仪 15 图 8 ADC0809与单片机的连接图 LED 显示电路的设计 在单片机应用系统中，如果需要显示的内容只有数码和某些字母，使用 LED 数码管是一种较好的选择。 LED 数码管显示清晰、成本低廉、配置灵活，与单片机接口简单易行。 LED 数码管 LED 数码 管是由发光二极管作为显示字段的数码型显示器件。 图 9中 a为 数码管的外形和引脚图，其中七只发光二极管分别对应 a～ g 笔段构成“ ”字形另一只发光二极管 Dp 作为小数点。 因此这种 LED显示器称为七段数码管或八段数数码。 LED数码管按电路中的连接方式可以分为共阴型和共型两大类，如图 9 中 b、 c 所示。 共阳型是将各段发光二极管的正极连在一起，作为公共端 COM，公共端 COM 接高电平， a～ g、Dp 各笔段通过限流电阻接控制端。 某笔段控制端低电平时，该笔 段发光，高电平时不发光。 控制某几段笔段发光，就能显示出某个数码或字符。 共阴型是将各数码发光二极管的负极连在一起，作为公共端 COM 接地，某笔段通过限流电阻接高电平时发光。 LED 数码管按其外形尺寸有多种形式，使用较多的是 和 ；按显示颜色也有多种形式，主要有红色和绿色；按亮度强弱可分为高亮和普亮，指通过同样的电流 多路监测仪 16 显示亮度不一样，这是因发光二极管的材料不一样而引起的。 LED 数码管的使用与发光二极管相同，根据其材料不同正向压降一般为 ～ 2V 额定电流为 10mA，最大电流为 40mA。 静态显示时取 10mA 为宜，动态扫描显示可加大，可脉冲电流，但一般不超过 40mA。 a)外形和引脚 b)共阴极结构 c)共阳极结构 图 9 数码管及其结构 LED 数码管编码方式 当 LED数码管与单片机相联时，一般将 LED 数码管的各笔段引脚 a、 b、„、 g、 Dp按某一顺序接到 MCS－ 51 型单片机某一个并行 I/O 口 D0、 D„、 D7，当该 I/O 口输出某一特定数据时，就能使 LED 数码管显示出某 个字符。 例如要使共阳极 LED 数码管显示“ 0”，则 a、 b、 c、 d、 e、 f 各笔段引脚为低电平， g和 Dp为高电平。 LED 数码管编码方式有多种，按小数点计否可分为七段码和八段码；按共阴共阳可分为共阴字段码和共阳字段码，不计小数点的共阴字段码与共阳字段码互为反码；按 a、b、„、 g、 Dp 编码顺序是高位在前，还是低位在前，又可分为顺序字段码和逆序字段码。 甚至在某些特殊情况下将 a、 b、„、 g、 Dp顺序打乱编码。 表 1 为共阴和共阳 LED数码管几种八段编码表。 这里采用共阴极数码管的编码方式。 表 1 共阴和共阳 LED数码管几 种八段编码 共阴顺序小数点暗 ` 共阴逆序小数点暗 共阳顺序 小数点亮 共阳顺序 小数点暗 Dp g f e d c b a 16进制 a b c d e f g dp 16进制 0 0 0 1 1 1 1 1 1 3FH 1 1 1 1 1 1 0 0 FCH 40H C0 H 1 0 0 0 0 0 1 1 0 06H 0 1 1 0 0 0 0 0 60H 79H F9 H 多路监测仪 17 2 0 1 0 1 1 0 1 1 5BH 1 1 0 1 1 0 1 0 DAH 24H A4 H 3 0 1 0 0 1 1 1 1 4FH 1 1 1 1 0 0 1 0 F2H 30H B0 H 4 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 19 H 99 H 5 0 1 1 0 1 1 0 1 6DH 1 0 1 1 0 1 1 0 B6H 12 H 92 H 6 0 1 1 1 1 1 0 1 7DH 1 0 1 1 1 1 1 0 BEH 02 H 82 H 7 0 0 0 0 0 1 1 1 07H 1 1 1 0 0 0 0 0 E0H 78 H F8 H 8 0 1 1 1 1 1 1 1 7FH 1 1 1 1 1 1 1 0 FEH 00 H 80 H 9 0 1 1 0 1 1 1 1 6FH 1 1 1 1 0 1 1 0 F6H 10 H 90 H LED 数码管显示方式和典型应用电路 LED 数码管显示电路在单片机应用系统中可分为静态显示方式和动态显示方式。 在本设计中，使用的是静态显示方式，这里主要介绍静态显示方式及其电路连接。 静态显示在本设计中如图 10 所示。 一般情况，在静态显示方式下，每一位显示器的字段需要一个 8 位 I/O 口控制，而且该 I/O 口须有锁存功能， N位显示器就需要 N个 8位 I/O 口，公共端可直接接 +5V（共阳）或接地（共阴）。 显示时，每一位字段码分别从 I/O 控制口输出，保持不变直至 CPU刷新显示为止。 也就是各字段的亮灭状态不变。 此种 情况下，静态显示方式编程较简单，但占用 I/O口线多，即软件简单、硬件成本高，一般适用显示位数较少的场合。 但是，利用 74LS164 串入并处的特点设计的静态显示，可以轻而易举的解决静态显示占用 I/O口多的问题，同时，编程也没动态显示那么复杂。 图 10 显示电路图 图 10 是该应用的典型电路图，也是在本设计中要用到的显示电路，图中 CLOCK 为74LS164 提供其工作的脉冲信号， SERIAL NUM 是从单片机输出的要显示的串行数据。 多路监测仪 18 报警电路的设计 告警在设计电路中，被广泛的应用，简单实用。 当温度、压 力、转速等等超出了设置的限度，有可能对设备、人或其他造成危害；所以，当检测到温度、压力、转速等大于期望的范围时，由相关电路触发三极管的基极，使三极管导通，继电器吸合，指示灯亮，同时蜂鸣器响，发出告警信号。 其电路如图 11 所示。 图 11 告警电路。