温度采集系统课程设计

I课程设计(论文)题目名称温度采集系统设计课程名称智能仪器设计学生姓名欧阳华芬学号1241203038系、专业12级电气系测控指导教师王跃球2015年06月26日II邵阳学院课程设计（论文）任务书年级专业12测控学生姓名欧阳华芬学号1241203038题目名称温度采集系统设计设计时间2015年6月15日—2015年6月26日课程名称智能仪器设计课程编号1212012010设计地点智能仪器及开发实验室\创新实验室（214）（305）一、课程设计（论文）目的课程设计是在校学生素质教育的重要环节，是理论与实践相结合的桥梁和纽带。现代测控技术课程设计，要求学生更多的动手实践方案，解决目前学生课程设计过程中普遍存在的缺乏动手能力的现象.《智能仪器设计课程设计》是继《电子技术》、和《单片机原理与应用》课程之后开出的实践环节课程，其目的和任务是训练学生综合运用已学课程“电子技术基础”、“智能仪器设计”的基本知识，独立进行智能仪器设计及开发工作。二、已知技术参数和条件运用所学单片机及智能仪器设计知识，设计一个花木温室的温度采集系统。三、任务和要求设计一个花木温室的温度采集系统。每10分钟测温一次，24小时连续采集，数据存入内存。每隔24小时把数据输出给电平记录仪并画出24小时中的温度变化曲线，接着再进行下一次测温循环。注：1．此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效；2．此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。III四、参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等）已学的《数字电子技术》、《模拟电子技术》、《单片机技术》、《智能仪器设计》创新实验室智能仪器及开发实验室五、进度安排2015年6月15日-17日：收集和课程设计有关的资料，熟悉课题任务何要求总体方案设计2015年6月18日-21日：硬件电路设计2015年6月22日-23日：软件设计2015年6月23日-24日：系统调试改进2015年6月25日：整理书写设计说明书2015年6月26日：答辩并现场考核六、教研室审批意见教研室主任（签名）：年月日七|、主管教学主任意见主管主任（签名）：年月日八、备注指导教师（签字）：学生（签字）：IV邵阳学院课程设计（论文）评阅表学生姓名欧阳华芬学号1241203038系电气系专业班级12测控班题目名称温度采集系统设计课程名称智能仪器设计一、学生自我总结学生签名：年月日二、指导教师评定评分项目平时成绩论文答辩综合成绩权重304030单项成绩指导教师评语：指导教师（签名）：年月日注：1、本表是学生课程设计（论文）成绩评定的依据，装订在设计说明书（或论文）的“任务书”页后面；2、表中的“评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分标准确定。V摘要本次课程设计的目的是温度采集系统的设计。以AT89C51单片机为核心，结合DS1302时钟芯片、DS18B20数字温度传感器及液晶显示器等元件组成一个温度采集电路并仿真。利用单片机并写入正确的程序，综合分别处理采集到的温度、时间，并把两者送到液晶显示器实现实时刷新显示当前的温度和时间。该系统的电路较简单且能实现自动测量、显示，可节省CPU资源且有效地提高CPU的利用率。关键词：AT89C51单片机；DS18B20数字温度传感器；DS1302时钟芯片目录摘要….…………………………………………………………...………11课题方案论证……..……………………………………...………….…11.1主要器件介绍….……………………………………………………..11.2设计方案..….…………………………………..……………………..61.3系统优点..…….………………………………..……………………..72硬件电路设计..………….………………………………..…………....82.1系统概述………….………..…………………….............................82.2单元模块设计………….………………………….............................83软件电路设计…....…………………………………………………..113.1温度显示模块…..….………………………………..........................123.2读出温度子程序模块.………...…………………...........................124仿真与原理分析.……………..………………………………….…..144.1Proteus软件简介…………….………………………………..……..144.2Proteus仿真测试...………….………………………………..……..144.3Proteus仿真操作...………….………………………………..……..154.4Proteus仿真截图…..…......…………………………………..……..13致谢………………………………………………..……………………16参考文献………………………………………………………………..1711课题方案论证1.1主要器件介绍1.1.1AT89C51AT89C51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廉价的方案。如图1.1为引脚图所示。图1.2为实物图。图1.1AT89C51引脚图2图1.2AT89C51实物图主要特征：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RAM32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特性概述：AT89C51提供以下标准功能：4k字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的3工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。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。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口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示。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）4P3.4T0（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。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置。此时ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。1.1.2DS18B20数字温度传感器DS18B20的封装图如下。图1.3DS1302封装图12348765Vcc2X1X2GNDVcc1SCLKI/ORST5DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20的“一线器件”体积更小、适用电压更宽、更经济Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。DS18B20、DS1822“一线总线”字化温度传感器同DS1820一样，DS18B20也支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55°C—+125°C，-10—+85°C范围内,精度为±0.5°C。DS1822的精度较差为±2°C。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。与前一代产品不同，新的产品支持3V~5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便。而且新一代产品更便宜，体积更小。DS18B20、DS1822的特性DS18B20可以程序设定9~12位的分辨率，精度为±0.5°C。可选更小的方式，更宽的电压适用范围。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电依然保存。DS18B20软件兼容，是DS18B20的简化版本。省略了存储用户定义报警温度、分辨率参数的EEPROM，精度降低为±2°C，适用于对性能要求不高，成本控制严格的应用，是经济型产品。继“一线总线”的早期产品后，DS1820开辟了温度传感器技术的新概念。DS18B20和DS1822使电压、特性及封装有更多的选择，让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。DS18B20的内部结构DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器