篇一：单片机温度采集系统设计
摘要：本设计为基于单片机8 05l设计的实时温度采集仪。采用一个以单片机为核心的重小系统。访问系统有：单片机．显示器，键盘 、串口通讯、模拟开关、A／D转换器等以及整个系统中所要需要的电源组成的一个系统，对于超过此限的温度数据将产生报警信号。
关键词：单片机 温度采集 A／D转换器
引言：
近年来，随着大规模集成电路的发展，单片机继续朝快速，高性能方向发展，从位、8位单片机发展到16位，32位单片机。单片机主要用于控制，它的应用领域遍及各行各业，大到航天飞机，小至日常生活中的冰箱、彩电，单片机都可以大显其能。单片机在家用电器业中应用得十分广泛：例如全自动冼衣机、智能玩具；除了上述传统领域外，汽车、电子工业在国外也是单片机应用十分广泛的一个领域。它成本低、集成度高j功耗低、控制功能多、能灵活的组装成各种智能控制装置，由它构成的智能仪表解决了长期以来测量仪器中的误差的修正、线性处理等问题。
本文设计的就是利用805l单片机进行管理和控制的，具有能采集并显示温度，对于超出范围的温度发出蜂鸣声警报的温度采集系统。
1 系统设计
采用Intel公司生产的805l单片机作为主控制器进行对采集到的信号处理再输送给八段数码显示。Intel公司生产的8051是一个低功耗，字长为8位的单片微型计算机，由中央处理器、片内128B RAM、片内4KBROM、两个16位的定时计数器、四个8位的I／O口(P 0、P l、P 2、P 3)、一个全双工的串行口、五个中断源以及时钟等组成。它具有体积小，重量轻，抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好。
本设计是以单片机为核心的最小温度采集系统。它主要是采用热敏传感器采集温度并进行信号处理。再经过A／D转换电路转换成数字信号后，送给单片机进行信号处理与计算。计算的结果从显示台上显示出来。。
本设计中模块的功能如下：
(1)温度采集电路：将被测温度量经过温度传感器转换为供给A／D转换的电量。
(2)A／D转换电路：是将电量转换成可供单片机识别接收的二进制数值。
(3)单片机：对接收到的二进制数值按照设计目的进行相应的处理。
(4)显示器：是将采集到的温度并经过单片机的处理完毕后的结果显示出来，让人们能看到此时此处的温度值。
硬件电路设计
硬件线路如下图所示
由图可知，ADC0809输出部分直接与89C51的P1口相连；ADC0809的CLOCK端
与89C51的ALE相连；与ADC0809的START和ALE脚相连；ADC0809的OE端与相连，通过对和的置位，启动A/D和读取A/D转换结果；与ADC0809 的转换结束信号EOC相连，可以采用查询测得；～分别与ADC0809的通道地址线A、B、C相连，通过对～分别置位修改来选择不同的输入通道；通过串行输出，其中CD4094(1)作为LED显示的段码，CD4094(2)分别控制4只LED的位选。
本设计中只用了3路模拟量输入(IN0～IN2)，模拟检测参数为温度。温度的检测应当是由温度传感器转换成电信号，再经过放大到合适的幅度送A／D转换器转换成数字量。为了设计方便，采用电位器改变电压来模拟输入量。
2 模块设计及软件应用
2．1电源模块
本系统对供电要求不高，只要有l 2V／40mA和5V／30mA就足够了。所以我只采用一块12V／50InA和5V／28mA。所以本系统是采用7812与7805两稳压管构成。
2．2温度采集模块
在温度采集模块里面本文采用的是热电偶。热电偶是一种感温元件，它能将温度信号转换成热电势信号，通过电气测量仪表的配合，就能测量出被测的温度。热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是：
(1)测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。
(2)测量范围广。常用的热电偶从一15～lOO℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低可
测到一269℃(如金铁镍铬)，最高可达+2800℃。
(3)构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成．而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。
常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调测量。
而本设计所谈到的温度采集系统主要是应用在普通场合的测量，故采用标准热电偶。热电偶的输出是一个随温度变化的电压信号，它必须加上补偿电路才能正常工作，并且用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系，允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的它的输出也要转换为O～10 V的电压范围传送A／D转换电路。
当温度传感器感应到温度范围在一l 5～loo℃，通过放大器进行放大，可变电阻阻值变大，把温度转变为电压，通过RDO一，RDO+，RD P—OUT输出。没有感应到时，放大器没有工作，无信号输出，RD O一，RDO+，RD P一0uT输出的电平可以判断出温度传感器是否检到温度。温度采集模块电路（如图）
2．3显示模块
由于各位的段选线并联，段选码的输出都是相同的。因此，同一时刻如果各位位选线都处于选通状态，4位LED将显示相同的字符。若要各位LED能够显示出与本位相应的字符，就必顺采用扫描显示方式，即在某一时刻，只让某一位的位选线处于选通状态，而其他各位的位选线处于截止状态，同时，段选线上输出对应显示位的字符字形码。4位LED
轮流选通，由于人限的视觉暂留现象，只要每位显示间隔足够短，就可得到多位同时亮的效果。系统无需扩展程序存储器。可根据系统程序大小选择片内带不同容量闪存的单片机，这里我采用ADC0809，该单片机每个I／O口的拉电流只有l～2mA，但在灌电流驱动状态下能达到20mA左右，如果采用共阴极管需要加驱动电路，而采用共阳极管则不需要驱动电路，可使电路得到简化。
2．4 A／D转换模块
2．4．1 805l单片机的引脚描述
Intel公司生产的8051单片机为字长8位的单片微型计算机，由中央处理器、片内RAM、片内ROM、两个16位的定时计数器、四个8位的r／O口(P0、P I、P2、P3)、一个全双工的串行口、五个中断源以及时钟等组成。芯片结构图如图6所示。
下面按其引脚功能分为四部分叙述这40条引脚的功能。
(1)主电源引脚VcC和VssVc c——(40脚)接+5V电压}VSS一一(2 0脚)接地。
(2)外接晶体引脚XTALl和XTAL2XTALl(19脚)接外部晶体的一个引脚。XTAL2(1 8脚)接外晶体的另一端。
(3)控制或与其它电源复用引脚RsT／VPD、ALE／PROG、PSEN和EA／VPP
篇二：基于单片机的温度数据采集系统实验报告
基于单片机的温度数据采集系统实验报告
班 级：电技
姓 名：田波平
学 号：
指导老师：仲老师
10—1班 10120XX8
题目：基于单片机的温度数据采集系统
一．设计要求
1．被测量温度范围：0~120℃，温度分辨率为℃。
2．被测温度点：2个，每5秒测量一次。
3．显示器要求：通道号2位，温度4位（精度到小数点后一位）。
显示方式为定点显示和轮流显示。
4．键盘要求：
（1）定点显示设定；（2）轮流显示设定；（3）其他功能键。
二．设计内容
1．单片机及电源模块设计
单片机可选用AT89S51及其兼容系列，电源模块可以选用7805等稳压组件，
本机输入电压范围9-12v。
2．存储器设计
扩展串行I2C存储器AT24C02 。
要求：
AT24C02的SCK接
AT24C02的SDA接
2．传感器及信号转换电路
温度传感器可以选用PTC热敏电阻，信号转换电路将PTC输出阻值转换为
0-5V。
3．A/D转换器设计
A/D选用ADC0832。
要求：
ADC0832的CS端接
ADC0832的DI端接
ADC0832的DO端接
ADC0832的CLK端接
4．显示器设计。
6位共阳极LED显示器，段选（a-h）由P0口控制，位选由控
制。数码管由2N5401驱动。
5．键盘电路设计。
6个按键，接6个按键，接公共端，采用动态扫描方式检测键盘。
6．系统软件设计。
系统初始化模块，键盘扫描模块，数据采集模块，标度变换模块、显示模块等。
三．设计报告要求
设计报告应按以下格式书写：
（1）封面；
（2）设计任务书；
（3）目录；
（4）正文；
（5）参考文献。
其中正文应包含以下内容：
（1）系统总体功能及技术指标描述；
（2）各模块电路原理描述；
（3）系统各部分电路图及总体电路图（用PROTEL绘制）；
（4）软件流程图及软件清单；
（5）设计总结及体会。
四、参考资料
1、李全利，单片机原理及接口技术，高等教育出版社，XX
2、于永，51单片机常用模块与综合系统设计实例精讲，电子工业出版社，XX
目录
一．项目研究意义
二．项目研究内容
1. 单片机及电源模块设计
2.存储器设计
/D转换器设计
4.显示器设计
5.键盘电路设计
6.系统软件设计
三．项目心得
四．参考文献
一．项目的研究意义
21世纪的今天，科学技术的发展日新月异，科学技术的进步同时也带动了测量技术的发展，现代控制设备不同于以前，它们在性能和结构发生了翻天覆地的变化。我们已经进入了高速发展的信息时代，测量技术是当今社会的主流，广泛地深入到应用工程的各个领域。
温度是工业、农业生产中常见的和最基本的参数之一，在生产过程中常需对温度进行检测和监控，采用微型机进行温度检测、数字显示、信息存储及实时控制，对于提高生产效率和产品质量、节约能源等都有重要的作用。伴随工业科技、农业科技的发展，温度测量需求越来越多，也越来越重要。但是在一些特定环境温度监测环境范围大,测点距离远,布线很不方便。这时就要采用无线方式对温度数据进行采集。
本设计是以Atmel公司的AT89C52单片机作为控制核心，通过ADC0832模数转换对所测的温度进行数字量变化，且通过数码管进行相应的温度显示。
因为采用微型机进行温度检测、数字显示、信息存储及实时控制，对于提高生产效率和产品质量、节约能源等都有重要的作用，并且温度参数对工业生产的重要性，所以温度测量系统的精确度和智能化一直受到企业的重视。所以学习并研究温度测量及相关知识可做为一个较为实用的课题的方向，能获得较实用的知识和方法。因此温度测控技术是一个很实用、也很重要的技术，值得去研究掌握。它应用的领域也相当广泛，可以应用到消防电气的非破坏性温度检测，电力、电讯设备的过热故障预知检测，空调系统的温度检测，各类运输工具之组件的过热检测，保全与监视系统之应用，医疗与健诊的温度测试，化工、
机械?等设备温度过热检测。因此前景是相当的可观。
二．研究内容
1. 单片机及电源模块设计
篇三：基于51单片机的远程温度采集与显示系统设计
摘 要
随着数字技术的发展和计算机日益广泛的应用，单片机技术在各个领域得到了充分的应用。本设计以AT89C51单片机为设计开发平台，结合DS18B20温度传感器、LED数码管、RS-485远程通信、按键和报警几部分电路，构成了远程温度采集与显示系统。远程通信采用RS-485串行通讯的标准，通过DS18B20进行现场总线的温度采集，然后将温度数据送入单片机进行数据处理，具有巡检速度快，扩展性好，成本低的特点。
本设计中的温度采集系统充分发挥了AT89C51单片机的特点，结合现有技术，大大降低了电路的设计复杂度，该系统具有温控准确、操控界面良好、稳定性高、抗干扰能力强等优点。使用RS-485总线，一对双绞线就能实现多站联网，构成分布式系统，设备简单、价格低廉、能进行长距离通信的优点使其得到了广泛的应用。本系统能够同时检测4路温度，检测温度的范围为-55℃~+125℃。本设计采用AT89C51八位单片机实现，单片机软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制，而且体积小，硬件实现较简单，安装方便。
基于单片机的温度采集系统广泛应用于采用计算机、自动测试、微电子和自动控制等
多项技术，不仅具有信号采集方便、简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被测温度的技术指标。
关键词：RS-485总线；单片机；温度测量系统
Abstract
With the development of digital technology and the increasingly widespread application of computer, microcontroller technology in various fields have been fully applied. The design use AT89C51 microcontroller as development platform,combined with DS18B20 temperature sensor, LED digital tube, RS-485 remote communications, alarm buttons, and several parts of the circuit, constitutes a remote temperature measurement and display system. Remote Communication with RS-485 serial communication standard, through the field bus DS18B20 temperature acquisition,then the temperature data into the microcontroller for data processing, with the inspection speed, scalability and low cost characteristics.
The design of the temperature acquisition system fully plays the characteristics of the AT89C51 microcontroller, combined with existing technology, greatly reduces the circuit complexity, the system has accurate temperature control, good control interface, high stability, strong anti-interference advantages . Using the RS-485 bus, a pair of twisted pair can achieve multi-station network, the distributed system, simple equipment, low cost, can communicate over long distances to get the advantages of a wide range of applications. The 4-way system
can detect temperature, test temperature range is -55 ℃ ~ +125 ℃. This design uses eight AT89C51 MCU, MCU software programming large degree of freedom can be achieved by programming a variety of arithmetic and logic control algorithm. Small volume and hardware implementation is relatively simple, easy to install.
Temperature acquisition system based on microcontroller is widely used by computer, auto test, a number of micro-electronics and automatic control technology, signal acquisition is not only convenient, simple and great advantages of flexibility, but also can greatly improve the technical indicators measured temperature .
Key words: RS-485 bus；Single-chip microcomputer；Temperature measurement system
目 录
摘 要 ..................................................................................................................................... I Abstract ..................................................................................................................................... II 目 录 ................................................................................................................................... II
1 绪论 ........................................................................................................................................ 1
课题背景与意义 ......................................................................................................... 1
课题研究现状 ............................................................................................................. 2
本课题的研究内容与目标 ......................................................................................... 2
2 基本方案比较 ........................................................................................................................ 4
设计方案一 ................................................................................................................. 4
设计方案二 ................................................................................................................. 4
设计方案三 ................................................................................................................. 5
3 RS-485接口标准 .................................................................................................................... 6
接口标准的选择 ......................................................................................................... 6
RS-485的应用原则 .................................................................................................... 7
4 单元模块设计 ........................................................................................................................ 9
温度传感器的选择方案 ............................................................................................. 9
DS18B20的介绍 ...................................................................................................... 10
DS18B20简介 ............................................................................................... 10
DS18B20的特性 ........................................................................................... 11
DS18B20的结构 ........................................................................................... 11
DS18B20在温度测量方面的应用 ............................................................... 13
电源模块设计 ........................................................................................................... 14
电源的组成 .................................................................................................... 14
电源设计 ........................................................................................................ 15
单片机模块 ............................................................................................................... 17
AT89C51单片机的介绍 ............................................................................... 17
AT89C51的主要性能 ................................................................................... 17
温度采集模块 ........................................................................................................... 18
显示模块 ................................................................................................................... 20
键盘模块 ................................................................................................................... 23
报警模块 ................................................................................................................... 24
远程通信模块 ........................................................................................................... 24
KeilC与Proteus连接调试 .................................................................................... 26
Proteus简介 ................................................................................................. 26
Proteus与KeilC的连接 ............................................................................. 27
5 抗干扰的分析 ...................................................................................................................... 29
抗干扰技术主要体现 ............................................................................................... 29
用于单片机系统的干扰抑制元件 ........................................................................... 30
提高总线系统抗干扰能力的主要手段 ................................................................... 30
RS-485系统的常见故障及处理方法 ...................................................................... 32
结 论 .................................................................................................................................. 33
致 谢 .................................................................................................................................. 34
参 考 文 献 ............................................................................................................................
35
附录 A 温度采集程序 ........................................................................................................... 36
1 绪论
课题背景与意义
在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。无论你在生活在那里，从事什么工作，无时无刻不在与温度打着交道。自18世纪工业革命以来，工业发展对是否掌握温度有着绝对的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，可以说是几乎80%的工业部门都不得不考虑着温度的因素。
温度对于工业如此重要，由此推进了温度传感器的发展。传感器主要经历了三个发展阶段：模拟集成温度传感器、模拟集成温度控制器、智能温度传感器。温度传感器的发展趋势：进入21世纪后，温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片机测温系统等高科技的方向迅速发展。
自从1976年Intel公司推出第一批单片机以来，80年代的单片机技术进入了快速发展的时期。近年来，随着大规模集成电路的发展，单片机继续朝着快速，高性能的方向发展，从4位、8位单片机发展到16位、32位单片机。单片机主要用于控制，它的应用领域遍及各个行业，大到航天飞机，小至日常生活中的冰箱、彩电，单片机都可以大显其能，单片机在国内的主要的应用领域有三个：第一是家用电器业，例如全自动洗衣机、智能玩具；第二是通讯业，包括手机、电话和BP机等等；第三是仪器仪表和计算机外设制造，
例如键盘、软盘、收银机、电表等。除了上述应用领域外，汽车、电子行业在外国也是单片机应用很广泛的一个领域。它成本低、集成度高、功耗低、控制功能多、能灵活的组装成各种智能控制装置，由它构成的智能仪表解决了长期以来测量仪表中的误差的修正、线性处理等问题。
在温度采集与显示系统中，用到了自动检测与传感器技术、单片机原理及应用、单片机接口技术、模拟电子技术、数字电子技术等方面的大量知识。检测技术和传感技术是人们为了对被测对象所包含的信息进行定性的了解和定量的掌握所采取的一系列的技术措施。随着人类社会进入信息时代，以信息的获取转换、显示和处理为主要内容的检测技术已经发展成为一门完整的技术学科，在促进生产发展和科学进步的广阔领域内发挥着重要的作用。其主要应用如下：检测技术是产品检验和质量控制的重要手段；检测技术在大型的设备的安全经济运行检测中得到了广泛的应用；检测技术和装置时自动化系统中不可缺少的组成部分；检测技术的完善与发展推动着现代科学的进步；另一方面看，现代化生产和科学技术的发展也不断地对检测技术提出新的要求。它是由传感器、测量电路、显示记录装置组成。
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