多点温度检测与控制(设计)下载

weixin_39821526 2019-04-25 05:00:16
本设计根据课题要求,从可行性和经济型出发,在整个元件的选择上都选择性价比较高、实用性较强的电子元件。从课题本身出发,可以将整个设计分为三个部分,分别为:信号采集单元、控制单元和显示单元。其中在信号采集单元中,在众多感应元件中选用应用最为广泛的NTC热敏电阻作为感应元件,此类热敏电阻是一种负温度系数的电阻,即其阻值随温度升高呈指数规律逐渐向低的方向变化,NTC热敏电阻的负温度系数一般为 。之后将电阻变化信号转换成电压变化信号通过线性化处理、滤波处理、放大处理、A/D转换处理等处理环节,最后送入CPU进行处理。在控制单元中,首先就是CPU的选择。由于目前51系列单片机应用的广泛性,以及它在微型CP
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设计根据课题要求,从可行性和经济型出发,在整个元件的选择上都选择性价比较高、实用性较强的电子元件。从课题本身出发,可以将整个设计分为三个部分,分别为:信号采集单元、控制单元和显示单元。其中在信号采集单元中,在众多感应元件中选用应用最为广泛的NTC热敏电阻作为感应元件,此类热敏电阻是一种负温度系数的电阻,即其阻值随温度升高呈指数规律逐渐向低的方向变化,NTC热敏电阻的负温度系数一般为 。之后将电阻变化信号转换成电压变化信号通过线性化处理、滤波处理、放大处理、A/D转换处理等处理环节,最后送入CPU进行处理。在控制单元中,首先就是CPU的选择。由于目前51系列单片机应用的广泛性,以及它在微型CPU领域的出色发挥,本设计选用89C51为核心控制芯片。在所有围绕单片机设计控制环节中,利用按钮进行温度控制是最为重要的一个环节,利用此控制实现设定温度的目的。显示部分作为常用的现场人机接口,尤其是作为系统的温度监测仪器,是必需的。常用的显示器件主要有LED(发光二极管显示器)和LCD(液晶显示器),它们都具有耗电少,成本低,线路简单,寿命长等优点,广泛应用于智能仪表场合。在设计中选用LED数码管显示器用于显示当前热敏电阻的温度值。
单片机使用系统设计 课 题:基于DS18B20的多点温度测量系统的设计 姓 名: 班 级: 学 号: 指导老师: 日 期: 引 言 在粮库测温系统、冷库测温系统、智能化建筑控制系统、中央空调系统等多种系统中都 需要多点温度测量系统。因此,多点温度测量技术实现尤为重要。美国Dallas公司推出 的数字温度传感器DSl8B20,电源供电范围在3.0~5.5V;温度测量范围为- 55~+125 ;具有独特的单总线接口,仅需要占用一个通用I/O端口即可完成和微处理器 的通信;在- 10~+85 温度范围内具有±0.5 精度;用户可编程设定9~12位的分辨率。以上特性使得 DSl8B20非常适用于构建高精度、多点温度测量系统。 DS18B20简介 DSl8B20是美国Dallas半导体公司推出的一种智能数字温度传感器。和传统的热敏电阻相 比,它能够直接读出被测温度,并且可根据实际要求通过编程实现9~12位的数字值读数 方式;可以分别在93.75ms和750 ms内完成9位和12位的数字量;从DS18B20读出信息或写入DS18B20信息仅需要1根口线(单 线接口);温度变换功率来源于数据总线,总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电,而 无需额外电源。使用DS18B20可使系统结构更趋简单,可靠性更高。 1系统硬件设计 由DS18B20和Atmel公司推出的单片机AT89C51以及相关外围电路组成的高精度、多点温度 测量系统的结构框图如图1所示。系统采用8片DS18B20构成小型温度传感器网络[3],通 过并行连接方式连接至单片机的通用I/O端口。单片机获得温度信息后,通过特定的算法 ,将处理后的温度信息通过LED显示出来,同时通过串行口送上位机处理。 DS18B20内部均有一个独立的64位序列号,单片机通过序列号可以对一条总线上的多支D S18B20进行控制,读取它们的温度。但是,要完成这个操作,软件设计比较复杂,同时 存在一个缺点——速度太慢。无法适用于一些实时性要求高的测温场合。所以本次设计采 取一种利用单片机的并口,同步快速读取8支DS18B20的方法。 2系统软件设计 2.1 并行同步快速读取8支DS18B20的方法 对于一支DS18B20,我们要输出或输入各类数据时,可以采用位寻址,比如:sbit DQ=P3^3; DQ=0; DQ=1; 而对于8支DS18B20,如果还采用位寻址的方法,采用单总线,通过查询序列号依次读取 ,程序就非常复杂,而且速度会大大减慢,所以将位寻址扩展为字节寻址,比如: #define DQ P3; DQ=0x00; DQ=0xff; 即可一次输出或输入8个位数据,从而达到同步读取的目的。 2.2 系统的温度合成处理 采用上述方法一次读取8支DS18B20的时间不超过1秒,但读取的数据在RAM中并不顺序排 列的。必须用软件合成处理,才能得到所需要的温度值。如表- 1所示,纵向排列的是存放每次读取数据的Buf,而横向才是我们需要的温度值,此时设计 一个将纵向数据转为横向温度的程序,连续执行两次,就可以将DS18B20的高和低字节全 部合成标准的温度数据。 2.3 系统软件流程图 主程序执行流程如图2所示,主程序先对各DS18B20进行初始化,然后重复调用写命令和 读数据模块,最后将数据处理后送入LED显示。 2. 4 系统电路图 3系统仿真 Proteus软件是Labcenter公司的一款电路设计和仿真软件,它包括ISIS、ARES等软件模 块,ARES模块主要用来完成PCB的设计,而ISIS模块用来完成电路原理图的绘制和仿真。 Proteus的软件仿真基于VSM技术,它和其他软件最大的不同也是最大的优势就在于它能 仿真大量的单片机芯片,比如MCS- 51系列、PIC系列等等,以及单片机外围电路,比如键盘、LED、LCD等等。通过Proteus 软件的使用我们能够轻易地获得一个功能齐全、实用方便的单片机实验环境。 本设计的核心部分为八点温度数据的快速准确读取,完成电路设计和软件编程后,将程 序在KEIL下编译,装入单片机,进行仿真,可以看到,同步快速多点温度测量得到了实 现。仿真中的一个画面如下面图3中的效果所示,此时采集的是第5通路的测量温度。 4系统运行和数据分析 根据系统软件和硬件设计方案搭建实际系统电路,依次采集八路温度测量数据,并且在 LED数码管上显示所测温度,同时和现场温度计测量值进行比较,系统运行结果如下,见 表-2: 表-2 传感器和温度计数据对照 测量结果数据和温度计直接测量吻合,符合仿真结果,本系统的测量范围为0-99 ,DS 18B20数字值读取位数为8位,精确到1 ,满足日常测量使用。另外可以通过改变DS18B2 0数字值读取位数提高精度,也可以根据实际使用要求扩大量程。在

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