单片机构成的环境温度实时测控装置毕业设计575.docx
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1、摘 要单片机对对温度的的测控是一一个工业业生产中中经常遇遇到的控控制问题题,采用用单片机机对温度度进行测控控不仅具具有控制制方便、简简单和灵灵活等优优点,而而且可以以大幅度度提高控控制质量量。单片片机构成成的温度度测控系统统是通过过单片机机80551及其其温度检检测和控控制电路路,对环环境的温温度进行行控制。本文主要要介绍了了温度传传感器的的选取和和温度实实时测控控装置硬硬件部分分的电路路设计。设计中选用独特的单总线温度传感器DS1820,并且把整个硬件系统的电路设计划分为DS1820与8051的硬件接口电路设计、数据显示与键盘设计、数据存储器的扩展电路设计、通信接口电路设计。该装置可实现环境
2、温度的实时测量与控制,并能记录、存储相关数据,并附有通信接口,能方便地应用于各种温度控制场合。关键词:单片机机;传感器器;检测 ;控制 ;电路 AbsttracctMicrrocoompuuterr too teempeeratturee moonittoriing is a ffreqquenntlyy enncouunteeredd byy thhe iinduustrriall prroduuctiion conntrool, adooptiing miccroccompputeer tto ccarrry oon tthe conntrool tto tthemm noot oonly
3、y haave thee coontrrol connvenniennce, siimplle aand agiilitty, butt allso witth ssignnifiicannt iimprrovee thhe qquallityy off coontrrol. Maakinng uuse of 80551 aand itss teempeeratturee deetecctioon aand conntrool ccirccuitts, miccroccompputeer ttempperaaturre cconttroll syysteem ccan carrry on th
4、ee deetecctioon aand conntrool tto tthe temmperratuure of thee ennvirronmmentt.Thiss arrticcle maiinlyy inntrooducces thee seelecctioon oof tthe temmperratuure sennsorrs aand thee ciircuuit dessignn off thhe ttempperaaturre rreall-tiime dettecttionn annd cconttroll haardwwaree deevicce pparttiall. I
5、I chhoosse DDS18820 thee unniquue 11-wiire buss teempeeratturee seensoor, andd diividde tthe whoole cirrcuiits of harrdwaare sysstemm foor tthe DS118200 wiith thee 80051 of harrdwaareiinteerfaace cirrcuiit ddesiign, daata dissplaay aand thee deesiggn oof kkeybboarrd, thee exxpannd ccirccuitt deesigg
6、n oof ddataa meemorry aand thee ciircuuit dessignn off coommuuniccatiion intterffacee. TThissdevvicee caan aachiievee reeal-timme mmeassureemennt aand conntrool oof eenviironnmenntall teempeeratturee, aand cann reecorrd, savvingg reelatted datta, andd apppennd ttheccommmuniicattionns iinteerfaace, s
7、oo caan bbe aapplly iin vvariiouss siituaatioon oof ttempperaaturre cconttrollexpeedieentlly.Key Worrds:miccroccompputeer;sennsorr ;dettectt;conntrool ;cirrcuiit目 录1概述述11.1单单片机构构成的环环境温度度控制装装置的意意义1.2温温度测控控装置所所实现的的功能2微机机控制系系统简介介 11.1 微机控控制系统统的组成成 11.2 微机控控制系统统的分类类3温度传传感器的的选择 3.1 温温度传感感器的分分类 33.2 温度度传感
8、器器信号传传输模式式3.3温温度传感感器的确确定 33.4单单总线温温度传感感器DSS18220介绍绍4温度度测控装装置的电电路设计计 4.11 Intell80551单片片机简介介4.1.1Intell80551的结结构及特特性4.1.2 IIntell80551时钟钟电路与与复位电电路 4.22 DSS18220与880511的接口口电路设设计4.3温温度显示示与键盘盘设计4.3.1 LLED数数码管简简介及其其显示电电路4.3.2 键键盘电路路设计4.4 存储器器的扩展展电路设设计4.5通通信接口口电路设设计4.5.1RSS-3223C标标准介绍绍4.5.2MAAX2332与880511
9、的接口口电路5.总结结单片机构构成的环环境温度度实时测测控装置置设计1.概述述本课题的的题目是是“单片机机构成的的环境温温度实时时测控装装置设计计”,主要要论述了了环境温温度实时时测控装装置的硬硬件部分分的设计计,包括括核心元元器件的的选取和和介绍、单单片机控控制系统统的电路路设计。1.1单单片机构构成的环环境温度度控制装装置的意意义电子技术术和微型型计算机机的迅速速发展,促促进了微微型计算算机测量量和控制制技术的的迅速发发展和广广泛应用用。可以以说,微微机测控控技术的的应用己己渗透到到国民经经济的各各个部门门。国防防技术,航航空,航航天,铁铁路,冶冶金,化化工等产产业自不不必说,就就连日常常
10、生活中中也用上上了微机机控制的的电梯,微微波炉,电电冰箱,电电视机,电电扇,智智能照相相机,玩玩具,模模糊控制制洗衣机机,模糊糊控制空空调机,携携带式心心脏监护护机等,所所有这些些智能机机电一体体化产品品的出现现,无不不是微机机测控技技术的成成功应用用。环境温度度是一种种最基本本的环境境参数,人人民的生生活与环环境的温温度息息息相关,在在工业生生产过程程中需要要实时测测控温度,在在农业生生产中也也离不开开温度的的测控,而温度度也是最最不易保保障的指指标,因此研研究可靠靠并且实实用的温温度测控控装置具具有重要要的意义义。而采采用MCCS51单单片机来来对温度度进行控控制,不不仅具有有控制方方便、
11、组组态简单单和灵活活性大等等优点,而而且可以以大幅度度提高被被控温度度的技术术指标,从从而能够够大大提提高产品品的质量量和数量量。环境境温度实实时测控控装置在在工业生生产中也也会经常常会遇到到,因此此,具有有很强的的实用价价值。测控温度度的关键键是控制制器和温温度传感感器。环环境温度度实时测测控装置置的设计计采用的的控制器器为511单片机机,温度度传感器器是智能集集成温度度传感器器DS118200。单片片机作为为控制器器件,具具有体积积小、功功能强可可靠性高高、价格格低廉等等一系列列优点,再再加上近近年来随随着计算算机在社社会领域域的渗透透, 单片片机的应应用正在在不断地地走向深深入,同同时带
12、动动传统控控制检测测日新月月益更新新。在实实时检测测和自动动控制的的单片机机应用系系统中,单单片机往往往是作作为一个个核心部部件来使使用。单单片机不不仅已成成为工业业测控领领域普遍遍采用的的智能化化控制工工具,而而且已渗渗入到人人们工作作和生活活的各个个角落,有有力地推推动了各各行业的的技术改改造和产产品的更更新换代代。因此此,设计计该装置置时选用用的控制制器是880511单片机机,以保保证达到到设计的的控制要要求。DDS18820是是智能集集成数字字温度传传感器,能能快速准准确的进进行温度度采集,从从而使温温度的检检测和控控制达到到设计要要求。1.2温温度测控控装置所所实现的的功能环境温度度
13、实时测测控装置置可在050的范围围内任意意设定温温度控制制点,数码管管可以显显示出环环境温度度,并附有有RS-2322通信接口口可使多多个这样样的装置置方便地地与计算算机互联联,以实实现温度度的测控控。由于于该装置置采用了了一线数数字温度度传感器器DS118200来实现现温度采采样,所所以也可可以实现现多点温温度采样样的集中中控制。此外,该该装置还还可自动动控制多多个设备备的多点点时间控控制电路路,便于功功能的扩扩展,可可保证温温度指标标满足设设计要求求。因此能方方便地应应用于各各种温度度控制场场合,因而具具有更广广泛的应应用。环境温温度实时时测控装装置的设设计,是是以80051单单片机为为控
14、制核核心,以以DS118200为温度度检测核核心构成成一个环环境温度度的实时时测量与与控制系系统。该装置可可实现的的功能如如下:(1)在在050间可任任意设定定温度控控制点;(2)可可以实时时显示监测测环境温温湿度的的变化情情况,并并记录、存存储相关关数据;(3)具具有多点点定时设设备控制制电路,便便于功能能扩展;(4)配配有通信信接口,可可方便地地与计算算机进行行通信;(5)温温度控制制的精度度为:(050)0.5。本装置的的整个硬硬件系统统的电路路划分为为DS118200与80051的的硬件接接口电路路、数据显显示与键键盘、数数据存储储器的扩扩展电路路、通信信接口电电路,并并通过这这些电路
15、路来实现现上述功功能,在在本论文文中将对对这些电电路作详详细介绍绍。2微机机控制系系统简介介微机测控控系统是是由微型型机与其其它器件件和装置置适当连连接起来来的硬件件系统,并并在软件件的操作作下协调调运行执执行预定定的测量量与控制制任务。电子技术术和微型型计算机机的迅速速发展,促促进了微微型计算算机测量量和控制制技术的的迅速发发展和广广泛应用用。可以以说,微微机测控控技术的的应用己己渗透到到国民经经济的各各个部门门。国防防技术,航航空,航航天,铁铁路,冶冶金,化化工等产产业自不不必说,就就连日常常生活中中也用上上了微机机控制的的电梯,微微波炉,电电冰箱,电电视机,电电扇,智智能照相相机,玩玩具
16、,模模糊控制制洗衣机机,模糊糊控制空空调机,携携带式心心脏监护护机等,所所有这些些智能机机电一体体化产品品的出现现,无不不是微机机测控技技术的成成功应用用。2.1微微机控制制系统的的组成微机控制制系统包包括硬件件和软件件两部分分。 硬硬件是微微机控制制系统的的物质基基础。它它在软件件的协调调下运行行,实现现对生产产过程或或被控对对象参数数的检验验,完成成对生产产过程或或被控对对象的控控制任务务。 硬件包包括:主主机,外外部设备备,传感感器和变变送器,功功率放大大和执行行机构,模模拟量输输入通道道,模拟拟量输出出通道,开开关量输输入和输输出通道道,接口口电路和和电源。控制系统统的软件件,指的的是
17、它的的全部程程序,包包括系统统软件和和应用软软件两大大类。其其中系统统软件主主要包括括以下内内容:(1)监监控程序序和操作作系统监控程序序是一种种低级计计算机的的管理程程序。它它的功能能是扫描描键盘,实实现人机机对话,接接受用户户程序,显显示、调调试、修修改和运运行用户户程序,显显示和修修改存储储器中的的内容。通通电后立立即进入入监控程程序,各各种程序序均在监监控程序序下运行行。 操作系系统是一一种微型型计算机机的大型型管理程程序,是是在监控控程序的的基础上上进一步步扩展许许多控制制程序形形成的。其其主要功功能是实实现人机机对话,管管理微型型机、存存储器、操操作台、外外部设备备、文件件和作业业
18、进程。它它控制各各种软件件,如汇汇编程序序、解释释程序、编编译程序序、I/0驱动动程序、连连接程序序等。(2)汇汇编程序序、解释释程序和和编译程程序汇编程序序用于把把汇编语语言程序序变为计计算机能能够认识识和执行行的机器器语言程程序,也也称为目目标程序序。例如如MCSS-511单片机机仿真器器里有MMCS-51汇汇编程序序,用户户可以把把自己用用汇编语语言编写写的程序序送入仿仿真器然然后把它它变为机机器语言言程序,再再把这些些机器语语言程序序固化到到EPRROM中中,EPPROMM中的程程序就可可以在用用户系统统中执行行。 解释释程序能能把用某某种程序序设计语语言写的的源程序序(如BBASII
19、C),翻翻译成机机器语言言的目标标程序,此此目标程程序是可可执行程程序。 编编译程序序能把用用高级语语言编写写的源程程序,编编译成某某种中间间语言(如汇编编语言)或机器器目标程程序。应用软件件是由微微机控制制系统的的设计者者编写的的,对不不同的系系统,应应用软件件的差别别也很大大,就算算是同一一个系统统,也会会有多种种应用软软件。应应用软件件一般采采用模块块化结构构,一个个程序模模块就是是一个子子程序。总总的来说说,这些些子程序序可分为为两类:通用软软件和专专用软件件。(1)通通用软件件通用软件件在一般般的微机机控制系系统软件件设计中中经常用用到,常常见的有有以下几几种:a.数制制变换程程序,
20、例例如二进进制与BBCD码码之间互互相转换换程序;b.运算算程序,包包括加、减减、乘、除除、乘方方、开方方、函数数运算等等;c.数字字滤波程程序,用用于对数数据进行行处理;d.工程程量程序序,在工工程显示示时往往往会用到到这类程程序;e.查表表程序,例例如查找找热电势势对应的的温度值值;f.报警警程序。(2)专专用软件件这是针对对某一具具体控制制系统和和不同控控制规律律编制的的程序,常常见的有有以下几几种:a.数据据采集程程序;b.输出出程序;c.各种种控制算算法程序序,例如如PIDD算法程程序。2.2微微机控制制系统的的分类微型机控控制系统统有多种种分类方方法,这这里是按按单片机机在系统统中
21、参与与控制的的方式来来分。(1)生生产过程程的巡回回检测和和数据处处理系统统这种系统统是微型型机不断断轮流检检测生产产过程的的各个参参数,即即所谓巡巡回检测测,然后后微型机机对所测测得的参参数进行行处理和和加工,如如数字滤滤波,并并将处理理和加工工的数据据存于半半导体存存储器或或磁盘上上,在需需要时可可打印和和显示这这些数据据。如果果发生异异常情况况,还可可以发出出声光报报警。这这样的系系统称为为生产过过程的巡巡回检测测和数据据处理系系统,简简称为巡巡回检测测系统或或数据采采集系统统。人们可以以利用巡巡回检测测系统所所得到的的数据和和信息获获得生产产过程的的数学模模型和其其它有用用信息,作作为
22、设计计或修改改微型机机控制系系统的依依据。这这种系统统更多地地是作为为较大型型和复杂杂的生产产过程控控制系统统的一部部分,作作为这个个控制系系统的数数据采集集装置,它它能快速速向微机机提供生生产过程程的有关关数据和和信息,由由微机行复复杂的运运算和决决策,以以便实现现自适应应控制和和最优控控制。 (22)直接接数字控控制系统统(DDDC) DDCC (DDireect Diggitaal CConttroll)控制制系统,就就是微型型机不仅仅对数据据进行采采集,还通过输输出通道道直接对对生产过过程进行行控制。这这里的“数字”二字是是区别于于模拟或或连续控控制系统统而言的的。大多多数直接接数字控
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