温度采集系统课程设计课程设计(论文).doc
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1、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
2、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
3、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。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
4、(签名): 年 月 日八、备注指导教师(签字): 学生(签字):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。摘 要本次课程设计的目的是温度采集系统的设计。以
5、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V目 录摘要.11课题方案论证.11.1主要器件介绍.1 1.2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
6、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.144.2 Proteus仿真测试.144.3 Proteus仿真操作.154.4Proteus仿真截图.13致谢.16参考文献.17 1 课题方案论证1.1主要器件介绍1.1.1 AT89C51AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory)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
7、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1.1 AT89C51引脚图图1.2 AT89C51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、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
9、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:P
10、2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
11、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。P3.0 RXD(串行输入口)P3.1 TXD(串行输出口)P3.2 /INT0(外部中断0)P3.3 /INT1(外部中断1)P3.4 T0(记时器0外部输入)P3.5 T1(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
12、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
13、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)。1.1.2 DS18B20数字温度传感器DS18B20的封装图如下。12348765Vcc2X1X2GNDVcc1SCLKI/ORST 图1.3 DS1302封装图DALLAS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
14、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 -55C+125C,-10+85C范围内,精度为0.5C。DS1822的精度较差为 2C 。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3V5.5V的电压范围,使系统设计更灵活、方便。而且新一代产
15、品更便宜,体积更小。 DS18B20、 DS1822 的特性 DS18B20可以程序设定912位的分辨率,精度为0.5C。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2C,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
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