毕业设计：基于单片机的温度采集系统的设计--14.doc

第一章：绪论 1.1课题背景 随着单片机技术的迅速兴起发展，其稳定、安全、高效、经济等优点突出，其应用也。单片机已经无处不在与我们生活并渗透生活的方方面面。单片机的特点是小，也就是其集成特性，其内部结构是普通计算机系统的简化增加一些外围电路，就能一个完整的系统单片机可扩展性。具有和普通计算机类似的强大的处理，的算法，获得很强的数据处理能力。所以单片机在工业中应用，极大地提高工业设备的智能化处理能力和处理效率，而且无需占用很大的空间。 温度传感器种类多在微机系统中的传感器，必须是能够将非电量转换成电量的传感器，目前常用的有热电偶传感器热电阻传感器和半导体集成传感器等温度是一个非常重要的量，因为它直接影响燃烧、化学反应、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤压成形结晶以及空气流动等物理和化学过程。因此对温度的的意义越来越大嵌入式系统虽然起源于微型计算机时代，但是微型计算机的体积、价位、可靠性都无法满足广大对象嵌入式系统要求，因此，嵌入式系统必须走独立发展道路。这条道路就是芯片化道路。将计算机做在一个芯片上，从而开创了嵌入式系统独立发展的单片机时代。单片机诞生于世纪年代末，经历了SCM、MCU和SC三大阶段。 图2-1系统工作流程 单片机：该部分的功能不仅包括向温度传感器写入各种控制命令、读取温度数据、数据处理。单片机是整个系统的控制核心及数据处理核心。 温度信号采集与传感器：本部分的主要作用是用传感器检测模拟环境中的温度信号，温度传感器上电流将随环境温度值线性变化。再把电流信号转换成电压信号，使用A/D转换器将模拟电压信号转换成单片机能够进行数据处理的数字电压信号，本设计采用的是数字温度传感器，以上过程都在温度传感器内部完成。 人机交互及串口通信：人机交换的目的是为了提高系统的可用性和实用性。主要包括按键输入、输出显示。通过按键输入完成系统参数设置，而输出显示则完成数据的显示和系统提示信息的输出，串口通信的主要功能是完成单片机与上位机的通信，便于进行温度数据统计，为将来系统功能的扩展做好基础工作。 电源系统单元：本单元的主要功能是为单片机提供适当的工作电源，同时也为其他模块提供电源。如液晶显示屏、按键等，在本设计当中，电源系统输出 +5 V 的电源。 2.2.1单片机 在多数电子设计当中，基于性价比的考虑，8位单片机仍是首选。目前，8位单片机在国内外仍占有重要地位。在8位单片机中又以MCS－51系列单片机及其兼容机所占的份额最大。MCS－51的硬件结构决定了其指令系统不会发生变化，设计人员可以很容易的对不同公司的单片机产品进行选型，他们只需将重点放在芯片内部资源的比较上。 在以前的电子设计中，应用比较广泛的单片机是AT89C51单片机了，但是该单片机最致命的缺陷在于不支持ISP功能Atmel公司目前已经停AT89C51生产必须加上ISP功能才能更好延续MCS-51 的传奇89S51就是在这样的背景下的，目前89S51已经成为了实际应用市场上的新宠儿。89S51在工艺上进行了改进，采用035 mm新工艺，降低成本而且功能了竞争力。新增功能，性能有了较大提升，价格89C51的价格一致。新增的功能之中最具有影响力的就是ISP在线编程功能，这个功能的优势在于改写单片机存储器内的程序不需要把芯片从工作环境中剥离。是一个强大易用的功能是利用两种不同材料的金属在一起构成的具有热电效应原理的一种感温元件。其优点为精确度高测量范围广、构造简单使用方便，型号种类比较多且技术成熟等。目前广泛应用于工业与民用产品中。热电偶的种类很多在选择时必须考虑其灵敏度、精确度、可靠性、稳定性等条件。半导体温度传感器半导体IC温度传感器是利用半导体PN结的电流、电压与温度变换关系来测温的一种感温元件。这种传感器输出线性好、精度高，而且可把传感驱动电路、信号处理电路等与温度传感器部分集成在同一硅片上，体积小，使用方便，AD590等。IC温度传感器在微型计算机控制系统中，通常用于室温或环境温度的检测，以便微型计算机对温度测量值进行补偿。半导体± 0.3℃ ±0.25℃ ±0.5℃ 供电电压 +4V~+30V +13V~+36V +3.0V~+5.5V 输出信号类型 模拟信号 模拟信号 数字信号 PT100与AD590都不能与单片机的I/O口直接相连，需要设计信号调理电路，A/D转换电路。而DS18B20是数字温度传感器，并且采用单总线技术，使该传感器不但可以直接与单片机I/O口相连，并且只需要一个I/O就可以连接多个温度传感器，实现多点温度测量与控制。所以使用数字温度传感器DS18B20不但可以节约单片机I/O口，还能使系统设计成本降低。 2.2.3人机交互与串口通信 按键是现阶段电子设计中最常用、最实用的输入设备。按键能够成为最普遍的输入设备，主要是其具备了以下几个优