智能儀表原理與設(shè)計綜合訓(xùn)練報告題目：溫度采集儀的設(shè)計班級：姓名：學(xué)號：指導(dǎo)教師：王久龍張紅琴成績：2015年11月13日目錄前言................................................2系統(tǒng)方案...........................................31.1溫度采集的意義和目的1.2主要設(shè)計內(nèi)容1.3課題的任務(wù)要求1.4單片機的選型1.5系統(tǒng)框圖硬件設(shè)計....................................42.1系統(tǒng)硬件原理圖2.2單片機模塊化設(shè)計2.2.1主控模塊2.2.2溫度傳感器模塊2.2.3顯示模塊2.2.4報警模塊2.2.5通信模塊2.2.6按鍵電路2.2.7晶振控制電路2.2.8復(fù)位電路軟件設(shè)計....................................103.1主程序設(shè)計3.2LCD液晶顯示軟件設(shè)計3.3溫度采集儀軟件設(shè)計系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試.............................134.1軟件程序下載4.2硬件調(diào)試4.2.1上電前的調(diào)試4.2.2上電后的調(diào)試4.3軟硬件聯(lián)調(diào)結(jié)果4.4軟硬件聯(lián)調(diào)結(jié)果分析參考文獻.....................................................15致謝.........................................................16附錄A硬件原理圖.............................................17附錄B源程序清單.............................................17附錄C元器件清單.............................................32前言溫度是一種根本的環(huán)境參數(shù)，人民的生活與環(huán)境的溫度息息相關(guān)，在工業(yè)生產(chǎn)過程中需要實時測量溫度，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也離不開溫度的測量。因此研究溫度的測量方法和裝置具有重要意義。測量溫度的關(guān)鍵是溫度傳感器，溫度傳感器的開展經(jīng)歷了三個開展階段：傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器、模擬集成溫度傳感器、智能集成溫度傳感器。目前，國際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式，集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向飛速開展。本文所介紹的智能溫度測量系統(tǒng)是基于DS18B20型數(shù)字式溫度傳感器，在89C52單片機的控制下，對環(huán)境溫度進行實時控制的裝置。該系統(tǒng)測量范圍寬、測量精確度高，該系統(tǒng)可廣泛適用于人民的日常生活和工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的溫度測量。系統(tǒng)方案1.1溫度采集的意義和目的溫度是一種根本的環(huán)境參數(shù)，人們的生活與環(huán)境溫度息息相關(guān)，不僅是在工業(yè)生產(chǎn)過程中還是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中都離不開溫度的控制，隨著人們生活水平的不斷提高，人們對溫度的要求也越來越高。溫度現(xiàn)場比擬惡劣，遠程溫度測試就變得比擬重要，利用RS-232進行串口接收數(shù)據(jù)來模擬現(xiàn)實生活中隊溫度的實時觀測與控制。1.2主要設(shè)計內(nèi)容溫度傳感器DS18B20采集環(huán)境模擬信號，其輸出送入AT89C52，單片機在程序的控制下，將處理過的數(shù)據(jù)當被測溫度高于一定溫度時，單片機發(fā)出報警信號。1.3課題的任務(wù)要求要求：通過溫度傳感器采集溫度，并將溫度傳到單片機進行處理，并通過液晶顯示，同時以單片機為核心的主控單元通過對按鍵的操作，設(shè)定上下限報警溫度與實測溫度進行比擬，并判斷是否報警，且與PC機通信將監(jiān)測的溫度發(fā)送到PC機〔溫度監(jiān)測界面可用VB進行編程設(shè)計〕。目的〔技術(shù)指標〕：1.可以對0℃～＋125℃溫度進行實時采集并能〔通過液晶〕顯示；2.可以通過按鍵人工設(shè)定上下限報警溫度并判斷是否報警〔蜂鳴器發(fā)出響聲〕；3.實現(xiàn)下位機與PC機之間的串行通信〔在PC機上用VB所編寫界面顯示實測溫度值〕。1.4單片機的選型選用單片機AT89C52單片機AT89C52采用采用的是CHMOS工藝：高速度，高密度，低功耗?？煽啃愿撸阌跀U展。控制功能強。單片機AT89C52片內(nèi)存儲容量小，除此之外，集成度高，體積小，性價比高，應(yīng)用廣泛。1.5系統(tǒng)框圖圖1.1整體設(shè)計方案圖硬件設(shè)計2.1系統(tǒng)硬件原理圖該溫度采集儀系統(tǒng)由主控模塊，溫度傳感模塊，顯示模塊，按鍵模塊，通信模塊組成。2.2單片機模塊化設(shè)計2.2.1主控模塊圖2.2單片機STC89C52引腳圖端口線制用，每一個引腳并不完全相同，如圖p3口的第二功能：電源線〔2條〕控制線〔6條〕平封鎖狀態(tài)。2.2.2溫度傳感器模塊本設(shè)計選用的數(shù)字式集成溫度傳感器DS18B20。DS18B20是DALLAS半導(dǎo)體公司〔現(xiàn)屬MAXIM公司〕設(shè)計生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器，其測量溫度范圍為－55℃～＋125℃，在-10～+85℃時精度為±0.5℃。DS18B20的測溫原理，低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器1，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器2的脈沖輸入，還隱含著計數(shù)門，當計數(shù)門翻開時，DS18B20就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖后進行計數(shù)，進而完成溫度測量。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將-55℃所對應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計數(shù)器1和溫度存放器中，減法計數(shù)器1和溫度存放器被預(yù)置在-55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值。減法計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當減法計數(shù)器1的預(yù)置值減到0時溫度存放器的值將加1，減法計數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，減法計數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到減法計數(shù)器2計數(shù)到0時，停止溫度存放器值的累加，此時溫度存放器中的數(shù)值即為所測溫度。DS18B20的封裝與引腳圖如下圖。DS18B20的封裝與引腳圖2.2.3顯示模塊主要采用LCD1602液晶顯示。主要實現(xiàn)的功能是通過單片機讀取溫度傳感器轉(zhuǎn)換的溫度值，再將其所讀取的十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十制數(shù)，通過靜態(tài)顯示，最后在LCD顯示出溫度數(shù)值。本設(shè)計液晶顯示器選用LCD1602，將單片機輸出的數(shù)據(jù)進行動態(tài)顯示。仿真如下圖。LCD1602仿真圖2.2.4報警模塊由一個自我震蕩型的蜂鳴器，蜂鳴器是通過三極管放大信號．在所要求的溫度到達一定的上界或者下界時(我的初始上界溫度20℃，下界溫度為26℃)，通過三個按鈕可改變上下界溫度的范圍，一個按鈕是用來加，一個按鈕是用來減，最后一個按鈕是用來設(shè)置模式。只要溫度不在其設(shè)置范圍內(nèi)，蜂鳴器就會發(fā)出響聲。仿真圖如下圖。2.2.5通信模塊主要是利用MAX232實現(xiàn)RS232的串行協(xié)議的電平轉(zhuǎn)換，以保證采樣參數(shù)的設(shè)置和溫度向PC機正常發(fā)送。主要實現(xiàn)的功能是利用STC89C52的UART串行通信口和上位PC機實現(xiàn)串行通信。硬件電路如下圖。MAX232硬件圖2.2.6按鍵電路按鍵電路如圖2.7所示。由K2、K3、K4三個按鍵控制上、下限溫度值。P1.0接口接K1按鍵。P1.2接口接入K2按鍵。P1.3接口接K3按鍵。K1溫度上下限減少鍵：減少溫度上下限的值。2.K2溫度上下限增加鍵：增加溫度上下限的值。K3溫控開關(guān)鍵：進入溫控的切換鍵。按鍵電路圖2.2.7晶振控制電路晶振采用的是11.0592MHZ的標準晶振。接入單片機的XTAL1、XTAL2。晶振控制電路如下圖。晶振控制電路圖2.2.8復(fù)位電路本設(shè)計兼有上電復(fù)位和人工復(fù)位。人工復(fù)位即按下K4使單片機復(fù)位。直接接到單片機的RESET引腳。復(fù)位電路如下圖。復(fù)位電路軟件設(shè)計3.1主程序設(shè)計主程序流程圖如下圖：3.2LCD液晶顯示軟件設(shè)計3.3溫度采集儀軟件設(shè)計第四章系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試4.1軟件程序下載硬件電路焊接好后，先檢查有無連線錯誤，確認無誤后，先在電腦中安裝單片機下載器PL-2303HX驅(qū)動，STC燒錄下載軟件，選擇單片機芯片為STC89C52RC，翻開程序文件，把自己的程序加載進去，選擇COM口，查看計算機-管理-設(shè)備管理，選擇COM3開始下載程序。下載窗口如圖4.1所示。圖4.1程序下載窗口4.2硬件調(diào)試4.2.1上電前的調(diào)試將板子焊接好，在上電前先進行無電測試，這也是工作的第一步，主要用萬用表來檢測是否存在短路或斷路的情況。4.2.2上電后的調(diào)試確認電路無錯誤后，用杜邦線正確連接好P3.2、P3.3、P3.4，確保電源線和地線均連接正確。將芯片下載好程序，接通電源，看液晶顯示器上有沒有正確的溫度顯示，使用DS18B20傳感器接受溫度，看是否到達報警溫度報警。使用串口線將上位機與下位機連接起來，在上位機檢測下位機的溫度。4.3軟硬件聯(lián)調(diào)結(jié)果軟硬件聯(lián)調(diào)結(jié)果如表4-1所示。表4-1測試結(jié)果統(tǒng)計4.4軟硬件聯(lián)調(diào)結(jié)果分析本設(shè)計中所要求的溫度采集的數(shù)據(jù)在液晶顯示器1602第一行顯示“NowTempurature”，第二行能顯示溫度上下限的范圍〔20°~25°〕，同時通過單片機控制的按鍵來改變溫度上下限范圍值。按鍵一個能手動調(diào)節(jié)溫度的上下限，一個可用來加溫度，一個用來減溫度。MAX232電路工作正常，單片機與PC機能正常實現(xiàn)串行通信并在VB程序編寫的界面顯示實時溫度并且顯示狀態(tài)穩(wěn)定。在設(shè)定的范圍內(nèi)判定然后可實現(xiàn)報警，即蜂鳴器會發(fā)出響聲，告知現(xiàn)在所測溫度不在其設(shè)定溫度范圍內(nèi)，因此三個技術(shù)指標都能滿足。參考文獻[1]趙新民．智能化儀器設(shè)計根底．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1999.[2]樓然苗等51系列單片機設(shè)計實例北京航空航天出版社，2003.3.[3]唐俊翟等單片機原理與應(yīng)用冶金工業(yè)出版社，2003.9.[4]劉瑞新等單片機原理及應(yīng)用教程機械工業(yè)出版社，2003.7.[5]吳國經(jīng)等單片機應(yīng)用技術(shù)中國電力出版社，2004.1.[6]VisualBasic程序設(shè)計教程，吳鳳翔，中國林業(yè)出版社，2002-11.

[7]VisualBasic程序設(shè)計教程，龔沛增，清華大學(xué)出版社，2004.

[8]VisualBASIC程序設(shè)計，譚浩強，清華大學(xué)出版社，2000.

[9]VisualBasic6.0程序設(shè)計，劉新民，清華大學(xué)出版社，2004.

[10]VisualBasic程序設(shè)計教程，羅朝盛，人民郵電出版社，2005.

[11]VisualBasic程序設(shè)計教程，劉炳文，許蔓舒清華大學(xué)出版社，2000.[12]徐愛軍，徐陽，智能化測量控制儀表原理與設(shè)計〔第三版〕[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2002-11.致謝本次智能儀表實訓(xùn)，硬件局部看上去很簡單，其實實際上要想真的焊好，也沒有那么容易，因為還要拆上液晶，所以焊之前的排版很重要。軟件設(shè)計也十分不易，要去找很多資料。當然，這一切的過程都離不開老師的幫助，在此非常感謝王九龍和張紅琴兩位老師的悉心教導(dǎo)，真是受益匪淺，希望以后還有這樣的時機。附錄A硬件原理圖附錄B源程序清單#include<reg52.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitDQ=P3^7;//DS18B20定義使用單片機P37端口sbitlcden=P2^7;//1602使能sbitlcdrs=P2^5;//1602數(shù)據(jù)/命令選擇端sbitlcdrw=P2^6;//1602讀/寫選擇端sbitGLED=P1^7;//綠色LED正常范圍值點亮，在本次設(shè)計中未參加sbitRLED=P3^3; //紅色LED超過正常范圍值點亮sbitBLED=P3^4; //藍色LED低于正常范圍值點亮〔本次設(shè)計中用紅色LED燈替代〕sbitBELL=P3^2; //蜂鳴器報警控制端#include<reg52.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitDQ=P3^7;//DS18B20定義使用單片機P37端口sbitlcden=P2^7;//1602使能sbitlcdrs=P2^5;//1602數(shù)據(jù)/命令選擇端sbitlcdrw=P2^6;//1602讀/寫選擇端sbitGLED=P1^7;//綠色LED正常范圍值點亮，在本次設(shè)計中未參加sbitRLED=P3^3; //紅色LED超過正常范圍值點亮sbitBLED=P3^4; //藍色LED低于正常范圍值點亮〔本次設(shè)計中用紅色LED燈替代〕sbitBELL=P3^2; //蜂鳴器報警控制端sbitK1=P1^0; //設(shè)置鍵/確定鍵sbitK2=P1^1; //數(shù)字調(diào)整鍵加1sbitK3=P1^2; //箭字調(diào)整鍵減****************************/sbitK1=P1^0; //設(shè)置鍵/確定鍵sbitK2=P1^1; //數(shù)字調(diào)整鍵加1sbitK3=P1^2; //箭字調(diào)整鍵減1uintwendu=0;//溫度初始數(shù)值0度uchartem_h=27,tem_l=15;//溫濕度上下限變量ucharkeyflag_1=0;//按鍵標志位根據(jù)按鍵次數(shù)執(zhí)行操作內(nèi)容/********************延時函數(shù),延時一毫秒************************/voiddelay(uintz){ uintx,y; for(x=z;x>0;x--) for(y=112;y>0;y--);}/**************************1602顯示****************************/voidwrite_cmd(charcmd)//寫指令函數(shù){ lcdrs=0;//低電位送指令 P0=cmd; delay(1); lcden=1; delay(1); lcden=0;}voidwrite_data(uchardat)//寫數(shù)據(jù)函數(shù){ lcdrs=1;//高電位送數(shù)據(jù) P0=dat; delay(1); lcden=1; delay(1); lcden=0;}voidwrite_str(uchar*str)//寫字符串函數(shù){ while(*str!='\0') { write_data(*str++); delay(60); }}/***************************初始化******************************/voidinit(){lcdrw=0;//先將RW拉低 lcden=0;//再把EN拉低 write_cmd(0x38);//顯示模式設(shè)置 write_cmd(0x0c);//開啟顯示屏，關(guān)光標，光標不閃爍 write_cmd(0x06);//顯示地址遞增，即寫一個數(shù)據(jù)后，顯示位置右移一位 write_cmd(0x01);//去除屏幕 write_cmd(0x80);//數(shù)據(jù)指針把光標移到第一行第一個位置}/************************DS18B20程序*************************/bitinit_DS18B20(){ ucharnum; 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//發(fā)命令:SkipROM，跳過讀序列號 DS18B20_WR_CHAR(0xBE); //讀取溫度 _nop_(); temperaturel=DS18B20_RD_CHAR(); //溫度值低8為存入temperaturel temperatureh=DS18B20_RD_CHAR(); //溫度值高8為存入temperatureh wendu=(temperatureh*256+temperaturel)*0.625;//完成數(shù)據(jù)整合，溫度比正常大10倍 init_DS18B20(); } }}voidkeyscan() //按鍵掃描{ if(K1==0) { delay(5); if(K1==0) { keyflag_1++;//鍵一按下，標志位加1 while(!K1); } } if(keyflag_1==3){keyflag_1=0;write_cmd(0x0c);} if(keyflag_1==1){write_cmd(0x89);write_cmd(0x0d);}//溫度上限末位翻開光標 if(keyflag_1==2){write_cmd(0x8f);write_cmd(0x0d);}//溫度下限末位翻開光標 if(keyflag_1!=0) { if(K2==0) //限值加鍵 { delay(5);//按鍵消除抖動判斷 if(K2==0) { while(!K2); if(keyflag_1==1) { tem_h++;if(tem_h==100)tem_h=0;write_cmd(0x88);write_data(tem_h/10+48); write_data(tem_h%10+48); } if(keyflag_1==2) { tem_l++; if(tem_l==100)tem_l=0; write_cmd(0x8e); write_data(tem_l/10+48); write_data(tem_l%10+48); } } } if(K3==0) //限值減鍵 { delay(5);//按鍵消除抖動判斷 if(K3==0) { while(!K3); if(keyflag_1==1) { tem_h--;if(tem_h==0)tem_h=99;write_cmd(0x88);write_data(tem_h/10+48); 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