多路温湿度巡检仪设计与制作实训报告

南京工业职业技术学院项目技术报告-1-多路温湿度巡检仪的设计与制作院系：能源与电气工程学院班级：xxxx姓名：xxx学号：xxxx日期：2012年x月x日南京工业职业技术学院项目技术报告-2-目录前言…………………………………………………………………………3第一章设计任务..................................................41.1设计题目........................................................41.2设计目的........................................................41.3设计任务........................................................4第二章多路温湿度巡检仪……………………………………………52.1项目内容和要求…………………………………………………………………52.2绘制电路原理图………………………………………………62.3绘制印制电路板图………………………………………………7第三章相关知识简介………………………………………………93.1AT89C51单片机………………………………………………………………93.2AHT11温湿度传感器………………………………………………103.3A\DTLC1543转换芯片……………………………………………………….133.4LM358集成运放………………………………………………………………16第四章程序设计与调试…………………………………174.1控制要求………………………………………………………………………174.2技术参数………………………………………………………………………184.3程序设计………………………………………………………………………184.4调试………………………………………………………………………234.5系统功能及其操作说明-……………………………………………………234.6试记录及调试结果-………………………………………………………24总结………………………………………………………………………………26致谢………………………………………………………………………………27参考文献………………………………………………………………………28南京工业职业技术学院项目技术报告-3-前言本次实训是让学生了解小型单片机应用系统设计组成，掌握单片机定时器、中断、显示、键盘等单片机基本功能与典型接口应用，并能熟练地应用单片机仿真系统调试程序，使学生对单片机应用系统设计程序有一个基本了解，同时在实训环节中综合电路基础知识、查询资料、技术文件的编写等多项能力的训练，从而使学生体验一次完整的产品设计制作全过程，积累初步的职业素养。学生可以从选择总体方案设计元器件入手，绘制电路原理图和印制电路板图，这些掌握后进行焊接工作，继而调试，总体而言就是这个流程，学生由浅入深，逐步学习，加强能力培养。南京工业职业技术学院项目技术报告-4-第一章设计任务1.1设计题目多路温度巡检仪1.2设计目的通过小型微机应用产品的设计与调试过程，运用《微机原理及接口技术》课程所学的基本知识，在设计中加以应用，进而得到理解、巩固和提高，通过实践的过程学习与掌握分析与解决实际问题的方法与手段，提高设计、编程与调试的实际动手能力，作为工程技术工作的一次基本训练。1.3设计任务设计一个以单片机为核心的多路温度巡回检测显示仪表系统。通过多选一电子模拟开关及A/D转换器巡回采集各路温度传感及变送器的数据，进行信号处理及标度变换，以一定的节拍时间依序显示各检测回路的序号及温度值，并可通过按钮开关操控作冻结或切换显示，在单片机实验板台上模拟调试实现。(一)基本设计要求（1）、开机单片机实验板上的8位数码管、LED灯、蜂鸣器等设备进行自检自检。（2）、八位LED7段数码管显示当前检测回路的序号、温度值及温度单位“oC”或其他界面信息，温度显示单位为oC，保留一位小数。（3）、八路温度按节拍巡回检测显示,温度测量范围-50.0°C~+50.0°C。（4）、设选用的温度传感变送器将检测的-50°C~+50°C温度变换为0~5V电压信号，综合误差为±0.5°C。（5）、应采取数字滤波技术提高测量的稳定性采用每一路的AD信号采集4次滚动存放保存的4次的温度值都是最新的温度值然后对这4次的温度值求平均值。（6）、设置一个“冻结”按钮开关以操控进入与退出当前回路的冻结显示方式，冻结显示期间每0.5S更新一次温度值，冻结的时候只是路数不再改变只是显示当前路的温度值。（7）、设置一个“切换”按钮开关以操控强行切换显示下一检测回路号及温度值。（8）、对开关量输入进行软件消抖动处理比如冻结的按键进行键盘消抖动处南京工业职业技术学院项目技术报告-5-理。(二)扩展功能（选做）（1）、键盘设定巡回节拍范围为0.5S~5.0S，设定过程为按下功能键F后在选择一个操作的数值比如F1，先返回当前的节拍值，再进行按照数字键进行设定节拍在这个状态下按下S键保存新的节拍值且保持此节拍值1S后返回到巡显的状态，按下C键的时候直接返回到巡显状态。（2）、F键按下无操作时间超过10分钟后自动恢复为基本的温度巡显方式。（3）、超上限告警功能，键盘设定温度上限值范围为-50.0°C~+50.0°C，监测到某回路温度超上限时有相应的显示闪烁提示、LED指示、讯响告警及继电器触点输出控制功能。（4）、实现带有回差的超上限告警功能，通过键盘设定回差值的范围为±0.1°C~±5.0°C。（5）、增加温度超下限告警处理功能。（6）、每巡回显示一遍，穿插一个节拍显示实时钟，通过键盘设定时间。（7）、其他功能扩展。第二章多路温湿度巡检仪2.1项目内容和要求主要项目任务有：（1）根据项目技术要求，设计总体系统方案；（2）根据方案选择传感器、处理器、相关芯片、继电器、电机等部件；（3）使用AUTOCAD/PROTEL软件绘制控制系统电路原理图、印刷板图；（4）焊接印刷电路板，调试线路；（5）编写、调试应用程序。南京工业职业技术学院项目技术报告-6-功能块图2.2绘制电路原理图南京工业职业技术学院项目技术报告-7-2.3绘制2.3印制电路板图南京工业职业技术学院项目技术报告-8-南京工业职业技术学院项目技术报告-9-第三章相关知识简介3.1AT89C51单片机AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚排列如图所示a:主要特性：·与MCS-51兼容·4K字节可编程闪烁存储器·寿命：1000写/擦循环·数据保留时间：10年·全静态工作：0Hz-24MHz·三级程序存储器锁定·128×8位内部RAM·32可编程I/O线·两个16位定时器/计数器·5个中断源·可编程串行通道·低功耗的闲置和掉电模式·片内振荡器和时钟电路b;管脚说明：VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。南京工业职业技术学院项目技术报告-10-当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口管脚备选功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2/INT0（外部中断0）P3.3/INT1（外部中断1）P3.4T0（记时器0外部输入）P3.5T1（记时器1外部输入）P3.6/WR（外部数据存储器写选通）P3.7/RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间南京工业职业技术学院项目技术报告-11-3.2AHT11温湿度传感器1.电气参数供电电压（Vin）：DC4.5-6消耗电流：约2mA（MAX3mA）使用温度范围：0-50℃;使用湿度范围：95%RH(非凝露);检测湿度范围：20%RH-90%RH；湿度检测精度：±5%RH(0-50℃,30%-80%RH);标准湿度输出电压，根据其输出电压可以直接查表得出相应的湿度，0-50℃温度补偿，单片机校准线性输出，输出阻抗：1K以上。相对湿度(%RH)2030405060708090输出电压(V)0.60.91.21.51.82.12.42.72.使用注意事项（1）避免结露情况下使用。（2）推荐保存条件:温度范围10℃~40℃湿度范围60%RH以下3.标准检测条件大气中、温度25℃、供给电压5.0VDC作为基准。特性测定，测定前先把温湿度模块放入25℃/0%RH的干燥空气中放置30分钟，湿度发生装置发生湿度60%RH，放入温湿度模块15分钟后测出电压值。《测定装置》分流式湿度发生装置：SHR-1型测定用表南京工业职业技术学院项目技术报告-12-：福禄克45南京工业职业技术学院项目技术报告-13-南京工业职业技术学院项目技术报告-14-3.3A\DTLC1543转换芯片TLC1543是美国TI公司生产的多通道、低价格的模数转换器。采用串行通信接口，具有输入通道多、性价比高、易于和单片机接口的特点，可广泛应用于各种数据采集系统。TLC1543为20脚DIP封装的CMOS10位开关电容逐次A/D逼近模数转换器，引脚排列如图1所示。其中A0～A10（1～9、11、12脚）为11个模拟输入端，REF+（14脚，通常为VCC）和REF-（13脚，通常为地）为基准电压正负端，CS（15脚）为片选端，在CS端的一个下降沿变化将复位内部计数器并控制和使能ADDRESS、I/OCLOCK（18脚）和DATAOUT（16脚）。ADDRESS（17脚）为串行数据输入端，是一个4位的串行地址用来选择下一个即将被转换的模拟输入或测试电压。DATAOUT为A/D转换结束3态串行输出端，它与微处理器或外围的串行口通信，可对数据长度和格式灵活编程。I/OCLOCK为数据输入/输出提供同步时钟，系统时钟由片内产生。