嵌入式论文-基于PIC单片机的多路温度采集显示系统.doc

基于PIC单片机的多路温度采集显示系统 系统设计 在工业生产和日常生活中，经常要对温度进行测量与控制，并且有时是对多个点进行温度测量，比如冷库温度监控、环境温度监测、农业温室监控、粮库温度采集等。在这种情况下，多点温度采集系统应运而生。多点温度检测系统通常能够对多个工作点的温度进行检测，显示当前温度，并能够对温度进行存储和报警，还能将温度上传至PC机，进行后续处理。传统的测温元件有热电偶和热电阻，需很多硬件支持并且电路复杂。本文将设计一款由新型的数字温度传感器DS18B20配合单片机，具有温度检测、显示、存储、自动统计分析及跟电脑通讯连接还利用固定电话远程报警等功能的多点温度采集系统。 图 1.1 多路温度采集系统模拟应用 温度监控主系统构架框图如图 1.2 所示： 图 1.2 多路温度采集系统构架框图 主要技术参数 A温度检测范围 ： -55℃～+125℃ B测量精度 ： 0.0625℃ C 显示方式： LCD12864显示 D 报警方式： 固话报警 2. 硬件设计介绍 2.1 PIC单片机介绍 (1)哈佛总线结构: MCS-51单片机的总线结构是冯-诺依曼型,计算机 在同一个存储空间取指令和数据,两者不能同时进行;而PIC单片机的总线结构是哈佛结构,指令和数据空间是完全分开的,一个用于指令,一个用于数据,由于可以对程序和数据同时进行访问,所以提高了数据吞吐率。正因为在 PIC单片机中采用了哈佛双总线结构，所以与常见的微控制器不同的一点是：程序和数据总线可以采用不同的宽度。数据总线都是8位的，但指令总线位数分别为 12、14、16位。 (2)流水线结构: MCS-51单片机的取指和执行采用单指令流水线结构,即取一条指令,执行完后再取下一条指令;而PIC的取指和执行采用双指令流水线结构,当一条指令被执行时,允许下一条指令同时被取出,这样就实现了单周期指令。 (3)寄存器组: PIC单片机的所有寄存器,包括I/O口,定时器和程序计数器等都采用RAM结构形式,而且都只需要一个指令周期就可以完成访问和操作;而MCS-51单片机需要两个或两个以上的周期才能改变寄存器的内容。 （4）运行速度高： 由于采用了哈佛总线结构，以及指令的读取和执行才用了流水作业方式，使得运行速度大大提高。 （5）功耗低： PIC单片机的功率消耗极低，是目前世界上最低的单片机品种之一。在4MHz时钟下工作时耗电不超过2mA，在睡眠模式下耗电可以低到1uA以下。 （6）驱动能力强： I/O端口驱动负载的能力较强，每个I/O引脚吸入和输出电流的最大值可分别达到25mA和20mA，能够直接驱动发光二极管LED、光电耦合器或者轻微继电器等。 （7）外接电路简洁 PIC单片机片内集成了上电复位电路、I/O引脚上拉电路、看门狗定时器等，可以最大程度减少或免用外接器件，以便实现“纯单片机”应用。这样，不仅方便于开发，而且还可节省用户的电路空间和制作成本。 （8）程序必威体育官网网址性强 目前，尚无办法对其直接进行解密拷贝，可以最大限度的保护用户的程序版权。 PIC16F877A的详细引脚如图2.2－1所示。 图 2.1 PIC16F877A引脚图 图 2.2 PIC16F877A实物图 PIC单片机主要性能参数如下所示： 具有高性能RISC CPU 仅有35条单字指令 100000次擦写周期 除程序分支指令为两个周期外，其余均为单周期指令 运行速度： DC—20MHZ始终输入 DC—200ns 指令周期 8K * 14个 FLASH程序存储器 368 * 8 个数据存储器（RAM）字节 256 * 8 EEPRM 数据存储器字节 提供14个中断源 功耗低 在5V， 4MHZ 时钟运行时电流小于 2mA 在3V， 32KHZ 时钟运行时电流小于20Ua 支持在线串行编程（ICSP） 运行电压范围广，2.0V到5.5V 输入及输出电流可达到25mA Timer0：带有预分频器的8位定时器/计数器 Timer1：带有预分频器的16位定时器/计数器，在使用外部晶振震荡时钟时，在睡眠期间仍能工作 Timer2：带有8位周期寄存器，预分频器和后分频器的8位定时器/计数器。 2个捕捉器，比较器，PWM模块 其中： 捕捉器是16位，最大分辨率是12.5ns 比较器是16位，最大分辨率是200ns PWM最大分辨率是10位 10位多通道模数转换器 2.2 单片机最小系统设计 2.2.1 复位功能 PIC16F877A的复位