《检测系统综合设计》课程设计说明书-单片机温度进行实时巡检汇.doc

前言 检测涉及国计民生各个部门，可以说在所以科学技术领域无时不在进行检测。科学技术的发展和检测技术的发展是密切相关的。现代化的检测手段能达到的精度、灵敏度及测量范围等，在很大程度上决定了科学技术的发展水平。同时，科学技术的发展达到的水平越高，又为检测技术、传感器技术提供了新的前提手段。目前市场上出现了很多传感器，很多精度高的传感器已经出现，而且精度越来越高。数字温度计未来将会更精确、更人性化，为我们做出更多贡献。 图1 方案2模块框图 采用该方案技术已经成熟，而且通过将温度信息上传到PC机，利用PC机强大的数据处理能力和相应的辅助软件，可以多角度、多需求的分析处理温度数据，但这在工业上大多不是必须的。而且目前PC的机价格的原因，制造出这样的系统，不会得到普遍的应用。所以我不准备采用此种方案。 1.2.3 设计方案三 本方案以AT89C51单片机系统为核心，对多点的温度进行实时控制巡检。各检测单元（从机）能独立完成各自功能，根据主控机的指令对温度进行实时或定时采集，测量结果不仅能在本地储存、显示，而且可以利用单片机串行口，通过RS-485总线及通信协议将将采集的数据传送到主控机，进行进一步的分析、存档、处理。主控机负责控制指令发送，控制各个从机进行温度采集，收集测量数据，并对测量结果（包括历史数据）进行整理、显示和打印。主控机与各从机之间能够相互联系、相互协调，从而达到了系统整体统一和谐的控制效果。 该方案主控机和从机完全由单片机实现，采用该方案完全可满足工业上大部分需求，而且相对与第二种方案价格更加容易让人接受。图2中，从机部分实现的功能几乎和主机是对等的，但会接受主机发送过来的命令的指示。 图2 方案3模块框图 该方案采用热电阻PT100做为温度传感器、AD620作为信号放大器MAX187作为A/D转换部件，对于温度信号的采集具有大范围、高精度的特点。 1.2.4 设计方案四 本方案是本次选用的方案，主要是基于初始条件的要求较低和对于所学知识基础性的运用，采用热敏电偶作为温度的传感器，采用基于串口的数据采集器，通过87C51对输入的信号进行检测和控制，再通过数码管显示。在超出测量范围的部分亦可增加相关的硬件设施报警，而且可以根据不同的要求进行灵活的程序改变以达到所能满足的性能 图3 方案4模块框图 第二章：硬件部分的设计与介绍 2.1单片机87C51 2.1.1 芯片特点 87C51是INTEL公司MCS-51系列单片机中基本型产品，它采用INTEL公司可靠的CHMOS工艺技术制造的高性能8位单片机，属于标准的MCS-51的体系结构和指令系统。。它结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，是80C51BH的EPROM版本，电改写光擦除的片内4kB EPROM。 2.1.2 组成 87C51内置中央处理单元、128字节内部数据存储器RAM、32个双向输入/输出(I/O)口、2个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。快速脉冲编程，如编写4kB片内ROM仅需12秒。 2.1.3工作 此外，87C51还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下，保存RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。87C51有PDIP和PLCC两种封装形式。 2.1.4 87C51的存储器组织结构 图4 87C51存储器组织结构 64K字节的程序存储器（ROM）空间中，有4K字节地址区对于片内ROM和片外ROM是公用的，这4K字节地址是0000H~FFFH。而1000H~FFFFH地址区为外部ROM专用。CPU的控制器专门提供一个控制信号EA用来区分内部ROM和外部ROM的公用地址区：当EA接高电平时，单片机从片内ROM的4K字节存储器区取指令，而当指令地址超过0FFFH后，就自动的转向片外ROM取指令。当EA接低电平时，CPU只从片外ROM取指令 2.1.5单片机外接电路 （1） 时钟产生电路和复位电路 片内电路与片外器件就构成一个时钟产生电路，CPU的所有操作均在时钟脉冲同步下进行。片内振荡器的振荡频率非常接近晶振频率，一般多在1.2MHz～12MHz之间选取。C1、C2是反馈电容，其值在5pF～30pF之间选取，典型值为30pF。本电路选用的电容为30pF，晶振频率为12MHz。这样就确定了单片机的4个周期分别是： 振荡周期＝1/12； 机器周期（SM）＝； 指令周期＝。 图5 时钟产生电路 XTAL1和XTAL2：片内振荡电路输入线，这两个端子用来外接石英晶体和微调电容。在石英晶体的两个管脚加交变电场时，它将会产生一定频率的机械变形，而这种机械振动又会产生交变电