毕业论文——多点温度检测系统设计

多点温度检测系统设计 第 1 页 共 27 页 目目 录录 摘要2 ABSTRACT3 第一章绪 论4 1.1 系统背景 4 1.2 系统概述4 第二章方案论证 5 2.1 传感器部分 5 2.2 主控制部分6 2.3 系统方案 6 第三章 硬件电路设计7 3.1 电源以及看门狗电路7 3.2 键盘以及显示电路9 3.2 温度测试电路11 3.3 串口通讯电路15 3.4 整体电路16 第四章软件设计 16 4.1 概述16 4.2 主程序方案 16 4.3 各模块子程序设计 18 第五章系统调试 20 5.1 分步调试20 5.2 统一调试20 结束语21 参考文献 22 附录一:软件流程图24 附录二：电路原理图 25 致 谢27 多点温度检测系统设计 第 2 页 共 27 页 多点温度检测系统多点温度检测系统 摘要摘要 DS18B20 是一种可组网的高精度数字式温度传感器，由于其具有单总线的独特优点， 可以使用户轻松地组建起传感器网络，并可使多点温度测量电路变得简单、可靠。本文 结合实际使用经验，介绍了 DS18B20 数字温度传感器在单片机下的硬件连接及软件编 程，并给出了软件流程图。 该系统由上位机和下位机两大部分组成。下位机实现温度的检测并提供标准 RS232 通信接口，芯片使用了 ATMEL 公司的 AT89C51 单片机和 DALLAS 公司的 DS18B20 数字温度传感器。上位机部分使用了通用 PC。该系统可应用于仓库测温、楼宇空调控 制和生产过程监控等领域。 关键字关键字：温度测量；单总线；数字温度传感器；单片机 多点温度检测系统设计 第 3 页 共 27 页 AbstractAbstract As a kind of high-accuracy digital net temperature sensor，DS18 B20 can be used building a sensor net easily. It can also make the net simple and reliable with its special 1-wire interface .This paper introduces the application of DS18B20 with single chip processor. The system is constituted by two parts the temperature measured part and displayed part. The temperature measured part has a RS232 interface. It used AT89C51 of ATMEL company and DS18B20 of DALLAS company .The displayed part uses PC .This system is applied in such domains as warehouse detecting temperature；air-conditioner controlling system in building and supervisory productive process etc. KeyKey wordswords：temperature measure；single bus；digital thermometer；single chip processor； 多点温度检测系统设计 第 4 页 共 27 页 第一章第一章绪绪 论论 1.11.1 系统背景系统背景 在工、农业生产和日常生活中，对温度的测量及控制占据着极其重要地位。首先让 我们了解一下多点温度检测系统在各个方面的应用领域：消防电气的非破坏性温度检测， 电力、电讯设备之过热故障预知检测，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。温度检测系统应用十分广阔。 1.2 系统概述系统概述 本设计运用主从分布式思想，由一台上位机（PC 微型计算机），下位机（单片机） 多点温度数据采集，组成两级分布式多点温度测量的巡回检测系统。该系统采用 RS- 232 串行通讯标准，通过上位机（PC）控制下位机（单片机）进行现场温度采集。温度 值既可以送回主控 PC 进行数据处理，由显示器显示。也可以由下位机单独工作，实时 显示当前各点的温度值，对各点进行控制。 下位机采用的是单片机基于数字温度传感器 DS18B20 的系统。DS18B20 利用单总线 的特点可以方便的实现多点温度的测量，轻松的组建传感器网络，系统的抗干扰性好、 设计灵活、方便，而且适合于在恶劣的环境下进行现场温度测量。本系统可以应用在大 型工业及民用常温多点监测场合。如粮食仓储系统、楼宇自动化系统、温控制程生产线 之温度影像检测、医疗与健诊的温度测试、空调系统的温度检测、石化、机械等。 第二章第二章方案论证方案论证 温度检测系统有则共同的特点：测量点多、环境复杂、布线分散、现场离监控室远 等。若采用一般温度传感器采集温度信号，则需要设计信号调理电路、A/D 转换及相 应的接口电路，才能把传感器输出的模拟信号转换成数字信号送到计算机去处理。这样， 多点温度检测系统设计 第 5 页 共 27 页 由于各种因素会造成检测系统较大的偏差；又因为检测环境复杂、测量点多、信号传输 距离远及各种干扰的影响，会使检测系统的稳定性和可靠性下降 。所以多点温度检测 系统的设计的关键在于两部分：温度传感器的选择和主控单元的设计。温度传感器应用 范围广泛、使用数量庞大，也高居各类传感器之首。 2.1 传感器部分传感器部分 方案一：方案一： 采用热敏电阻，可满足 40 摄氏度至 90 摄氏度测量范围，但热敏电阻精度、重复性、 可靠性较差，对于检测 1 摄氏度的信号是不适用的。而且在温度测量系统中,采用单片 温度传感器,比如 AD590,LM35 等.但这些芯片输出的都是模拟信号,必须经过 A/D 转换后 才能送给计算机,这样就使得测温装置的结构较复杂.另外,这种测温装置的一根线上只 能挂一个传感器,不能进行多点测量.即使能实现，也要用到复杂的算法，一定程度上也 增加了软件实现的难度。 方案二：方案二： 在多点测温系统中，传统的测温方法是将模拟信号远距离采样进行 AD 转换，而为 了获得较高的测温精度，就必须采用措施解决由长线传输，多点测量切换及放大电路零 点漂移等造成的误差补偿问题。采用数字温度芯片 DS18B20 测量温度，输出信号全数字 化。便于单片机处理及控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。且该芯片的物理化 学性很稳定，它能用做工业测温元件，此元件线形较好。在 0100 摄氏度时，最大线 形偏差小于 1 摄氏度。DS18B20 的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度 计 DS1820 和微控制器 AT89C51 构成的温度测量装置,它直接输出温度的数字信号,可直 接与计算机连接。这样,测温系统的结构就比较简单,体积也不大,且由于 AT89C51 可以 带多个 DSB1820,因此可以非常容易实现多点测量.轻松的组建传感器网络。 采用温度芯片 DS18B20 测量温度，可以体现系统芯片化这个趋势。部分功能电路的 集成，使总体电路更简洁，搭建电路和焊接电路时更快。而且，集成块的使用，有效地 避免外界的干扰，提高测量电路的精确度。所以集成芯片的使用将成为电路发展的一种 趋势。本方案应用这一温度芯片，也是顺应这一趋势。 多点温度检测系统设计 第 6 页 共 27 页 2.2 主控制部分主控制部分 方案一：方案一： 此方案采用 PC 机实现。它可在线编程，可在线仿真的功能，这让调试变得方便。 且人机交互友好。但是 PC 机输出信号不能直接与 DS18B20 通信。需要通过 RS232 电平 转换兼容，硬件的合成在线调试，较为繁琐，很不简便。而且在一些环境比较恶劣的场 合，PC 机的体积大，携带安装不方便，性能不稳定，给工程带来很多麻烦！ 方案二：方案二： 此方案采用 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，硬件实现简单，安装方便。既可以单 独对多 DS18B20 控制工作，还可以与 PC 机通信.运用主从分布式思想，由一台上位机 （PC 微型计算机） ，下位机（单片机）多点温度数据采集，组成两级分布式多点温度测 量的巡回检测系统,实现远程控制。另外 AT89C51 在工业控制上也有着广泛的应用，编 程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟。 2.3 系统方案 综上所述,温度传感器以及主控部分都采用第二方案。 系统采用针对传统温度测温系统测温点少，系统兼容性及扩展性较差的特点，运用 分布式通讯的思想。设计一种可以用于大规模多点温度测量的巡回检测系统。该系统采 用的是 RS-232 串行通讯的标准，通过下位机（单片机）进行现场的温度采集，温度数 据既可以由下位机模块实时显示，也可以送回上位机进行数据处理，具有巡检速度快， 扩展性好，成本低的特点。 实际采用电路方案如下图： 多点温度检测系统设计 第 7 页 共 27 页 第三章第三章 硬件电路设计硬件电路设计 系统底层电路的功能主要包括：多点温度测试及其相关处理，实时显示温度信息， 与上位机通讯传输温度数据。硬件设计主要包括以下几个模块：电源以及看门狗电路， 键盘以及显示电路，温度测试电路，串口通讯电路。下面对电路分模块进行说明 3.1 电源以及看门狗电路电源以及看门狗电路 a电源电路 因为单片机工作电源为+5V，且底层电路功耗很小。采用 7805 三端稳压片即可满足 要求。 具体电路图如下： 下位机 （AT89C51） 上位机（PC） 下位机 （AT89C51） 传感器模块 显示模块 控制模块 传感器模块 显示模块 控制模块 上位机（PC） 下位机 （AT89C51） 传感器模块 显示模块 控制模块 传感器模块 显示模块 控制模块 多点温度检测系统设计 第 8 页 共 27 页 b看门狗电路 考虑到底层电路板的工作环境相对恶劣，单片机会受到周围环境的干扰，而出现程 序跑飞，死机等一些不可预知的不正常工作现象。工作人员也不可能到现场对单片机 重起，本设计为单片机电路添加一个外部看门狗电路。定时查询单片机的工作状态,一 但发现异常即对单片机延时重起。保证系统安全可靠的运行。 NE56604能为多种微处理器和逻辑系统提供复位信号，其门限电平为4.2V 。在电源 突然掉电或电源电压下降到低于门限电平时。NE56604将产生精确的复位信号。NE56604 内置一个看门狗定时器，用于监控微处理器，以确保微处理器的正常运行。看门狗能产 生一个系统复位信号用来终止任何由于微处理器故障而引发的不正常的系统操作。 NE56604的看门狗的监控周期为100mS（典型值）。 特性特性 . .正负双逻辑输出的有效复位信号。 .精准的门限电平监测。 .上电复位内部延时。 .可利用外部电阻调节的内部看门狗定时器。 .看门狗定时器的监控周期为100mS 典型值。 .VCC=0.8VDC时产生有效的复位信号典型值。 .仅需很少的外围元件。 具体电路图如下: 多点温度检测系统设计 第 9 页 共 27 页 3.2 键盘以及显示电路键盘以及显示电路 键盘电路键盘电路 单片机应用系统中除了复位按键有专门的复位电路,以及专一的复位功能外,其它 的按键或键盘都是以开关状态来设置控制功能或输入数据。键盘有编码和非编码两种。 非编码键盘硬件电路极为简单。故本系统采用拨码开关来控制。具体电路如下： A.A. 开关状态的可靠输入开关状态的可靠输入 键开关状态的可靠输入有两种解决方法。一种是软件去抖动：它是在检测到有键 按下时，执行一个 10ms 的延时程序后，再确认该键电平是否仍保持闭合状态电平，如 保持闭合状态电平则确认为真正键按下状态，从而消除了抖动影响。另一种为硬件去 抖动：即为按键添加一个锁存器。两种方法都简单易行，本设计采用的是硬件去抖。 B.B. 对按键进行编码给定键值或给出键号对按键进行编码给定键值或给出键号 对于按键无论有无编码，以及采用什么编码，最后都要转换成为与累加器中数值相 对应的键值，以实现按键功能程序的散转转移。为使编码间隔小，散转入口地址安排方 便，常采用依次序排列的键号。 拨码开关值拨码开关值含义含义 0000 实时显示通道一的温度值 0001 实时显示通道二的温度值 0010 实时显示通道三的温度值 多点温度检测系统设计 第 10 页 共 27 页 0011 实时显示通道四的温度值 0100 实时显示通道五的温度值 0101 实时显示通道六的温度值 0110 实时显示通道七的温度值 0111 实时显示通道八的温度值 1* 自动循环显示所有通道的温度 C.C. 选择键盘监测方法选择键盘监测方法 对是否有键按下的信息输入方式有中断方式与查询方式两种。本设计采用的查询法， 即在在 CPU 空闲时调用键盘扫描子程序。 温度显示电路温度显示电路 设计采用的是共阴极七段数码管。显示方式有动态扫描和静态显示，两种方法在 本设计中皆可。由于静态扫描要用到多片串入并出芯片，考虑到电路板成本计算。本人 采用是节约硬件资源的动态扫描方式。即用两块芯片就可以完成显示功能。显示数据由 4511 译码器输出，ULN2003 为位驱动扫描信号。 具体电路图如下： 多点温度检测系统设计 第 11 页 共 27 页 3.2 温度测试电路温度测试电路 这里我们用到温度芯片 DS18B20。DS18B20 是 DALLAS 公司生产的一线式数字温度 传感器，具有 3 引脚 TO92 小体积封装形式。测温分辨率可达 0.0625，被测温度用 符号扩展的 16 位数字量方式串行输出。其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电 源方式产生。CPU 只需一根端口线就能与诸多 DS18B20 通信，占用微处理器的端口较少， 可节省大量的引线和逻辑电路。 DS18B20 支持“一线总线”接口，测量温度范围为 -55C+125C，在-10+85C 范 围内,精度为0.5C。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗 干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消 费电子产品等。 多点温度检测系统设计 第 12 页 共 27 页 DS18B20DS18B20 内部结构内部结构 （1） DS18B20 的内部结构如下图所示。 DS18B20 内部结构图 DS18B20 有 4 个主要的数据部件： 64 位激光 ROM。64 位激光 ROM 从高位到低位依次为 8 位 CRC、48 位序列号和 8 位家 族代码(28H)组成。 温度灵敏元件。 非易失性温度报警触发器 TH 和 TL。可通过软件写入用户报警上下限值。 配置寄存器。配置寄存器为高速暂存存储器中的第五个字节。DS18B20 在 0 工作时 按此寄存器中的分辨率将温度转换成相应精度的数值，其各位定义如图所示。 TMR1R011111 MSB DS18B20 配置寄存器结构图 LSB 其中，TM：测试模式标志位，出厂时被写入 0，不能改变；R0、R1：温度计分辨率 设置位，其对应四种分辨率如下表所列，出厂时 R0、R1 置为缺省值：R0=1，R1=1（即 12 位分辨率），用户可根据需要改写配置寄存器以获得合适的分辨率。 配置寄存器与分辨率关系表 ： R0R1 温度计分辨率/bit最大转换时间/us 多点温度检测系统设计 第 13 页 共 27 页 00993.75 0110187.5 1011375 1112750 （2） 高速暂存存储器 高速暂存存储器由 9 个字节组成，其分配如下图所示。当温度转换命令发布后， 经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在高速暂存存储器的第 0 和第 1 个字节。单 片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，数据格式如图所示。对 应的温度计算：当符号位 S=0 时，直接将二进制位转换为十进制；当 S=1 时，先将补码 变为原码，再计算十进制值。 温度低位温度高位 THTL 配置保留保留保留8 位 CRC LSB DS18B20 存储器映像图 MSB 温度值格式图 DS18B20 温度数据表： 2 23 32 22 22 21 12 20 02 2-1-12 2-2-22 2-3-32 2-4-4 MSBMSBLSBLSB S SS SS SS SS S2 26 62 25 52 24 4 典型对应的温度值表: 温度/二进制表示十六进制表示 +125 +25.0625 +10.125 +0.5 0 -0.5 00000111 11010000 00000001 10010001 00000000 10100010 00000000 00001000 00000000 00000000 11111111 11111000 07D0H 0191H 00A2H 0008H 0000H FFF8H 多点温度检测系统设计 第 14 页 共 27 页 -10.125 -25.0625 -55 11111111 01011110 11111110 01101111 11111100 10010000 FF5EH FE6FH FC90H DS18B20 最大的特点是单总线数据传输方式，DS18B20 的数据 I/O 均由同一条线来 完成。 硬件连接电路如下图： AT89C51 DS18B 20 1# DS18B 20 2# DS18B 20 3# DS18B 20 20# VCC=5V 4.7K 1WIRE 本系统为多点温度测试。DS18B20 采用外部供电方式，理论上可以在一根数据总线 上挂 256 个 DS18B20，但时间应用中发现，如果挂接 25 个以上的 DS18B20 仍旧有可能 产生功耗问题。另外单总线长度也不宜超过 80M，否则也会影响到数据的传输。在这种 情况下我们可以采用分组的方式，用单片机的多个 I/O 来驱动多路 DS18B20。在实际应 用中还可以使用一个 MOSFET 将 I/O 口线直接和电源相连，起到上拉的作用。 对 DS18B20 的设计，需要注意以下问题 （1）对硬件结构简单的单线数字温度传感器DS18B20 进行操作，需要用较为复杂 的程序完成。编制程序时必须严格按芯片数据手册提供的有关操作顺序进行，读、写时 间片程序要严格按要求编写。尤其在使用DS18B20 的高测温分辨力时，对时序及电气特 性参数要求更高。 （2）有多个测温点时，应考虑系统能实现传感器出错自动指示，进行自动DS18B20 序列号和自动排序，以减少调试和维护工作量。 多点温度检测系统设计 第 15 页 共 27 页 （3）测温电缆线建议采用屏蔽4 芯双绞线，其中一对线接地线与信号线，另一组 接VCC和地线，屏蔽层在源端单点接地。DS18B20 在三线制应用时，应将其三线焊接牢 固；在两线应用时，应将VCC与GND接在一起，焊接牢固。若VCC脱开未接，传感器只送 85.0 的温度值。 （4）实际应用时，要注意单线的驱动能力，不能挂接过多的DS18B20，同时还应注 意最远接线距离。另外还应根据实际情况选择其接线拓扑结构。 3.3 串口通讯电路串口通讯电路 AT89C51 有一个全双工的串行通讯口，所以单片机和电脑之间可以方便地进行串口 通讯。进行串行通讯时要满足一定的条件，比如电脑的串口是 RS232 电平的，而单片机 的串口是 TTL 电平的，两者之间必须有一个电平转换电路，我们采用了专用芯片 MAX232 进行转换，虽然也可以用几个三极管进行模拟转换，但是还是用专用芯片更简 单可靠。 具体电路如下： C2- 5 C2+ 4 R2O 9 T2IN 10 T1O 14 R1IN 13 C1- 3 C1+ 1 GND 15 VS- 6 R2IN 8 T2O 7 T1IN 11 R1O 12 VS+ 2 VCC 16 U18 MAX232 VCC C32 1u/25V C33 1u/25V C34 1u/25V C35 1u/25V C36 1u/25V 1 6 2 7 3 8 4 9 5 J15 DB9 RXD TXD 我们采用了三线制连接串口，也就是说和电脑的 9 针串口只连接其中的 3 根线：第 5 脚的 GND、第 2 脚的 RXD、第 3 脚的 TXD。这是最简单的连接方法，但是对本设计来说 已经足够使用了，电路如上图所示。通信线采用交叉接法，即两者信号线对应成为 R T，TR。 具体连接电路如下: 多点温度检测系统设计 第 16 页 共 27 页 1 6 2 7 3 8 4 9 5 J1 DB9 AT89C51 1 6 2 7 3 8 4 9 5 J2 DB9 PC RXDRXD TXDTXD 3.4 整体电路整体电路 见附件二（电路原理图） 第四章第四章软件设计软件设计 4.1 概述概述 整个系统的功能是由硬件电路配合软件来实现的，当硬件基本定型后，软件的功 能也就基本定下来了。从软件的功能不同可分为两大类：一是监控软件（主程序） ，它 是整个控制系统的核心，专门用来协调各执行模块和操作者的关系。二是执行软件（子 程序） ，它是用来完成各种实质性的功能如测量、计算、显示、通讯等。每一个执行软 件也就是一个小的功能执行模块。这里将各执行模块一一列出，并为每一个执行模块进 行功能定义和接口定义。各执行模块规划好后，就可以规划监控程序了。 首先要根据系统的总体功能和键盘设置选择一种最合适的监控程序结构，然后根据 实时性的要求，合理地安排监控软件和各执行模块之间地调度关系。 4.2 主程序方案主程序方案 主程序调用了 4 个子程序，分别是数码管显示程序、键盘扫描以及按键处理程序、 温度测试程序、中断控制程序、单片机与 PC 机串口通讯程序。 键盘扫描电路及按键处理程序：实现键盘的输入按键的识别及相关处理。 温度测试程序：对温度芯片送过来的数据进行处理，进行判断和显示。 多点温度检测系统设计 第 17 页 共 27 页 数码管显示程序：向数码的显示送数，控制系统的显示部分。 中断控制程序：实现循环显示功能。 串口通讯程序：实现 PC 机与单片机通讯，将温度数据传送给 PC 机。 将各个功能程序以子程序的形式写好， 当写主程序的时候，只需要调用子程序， 然后在寄存器的分配上作一下调整，消除 寄存器冲突和 I/O 冲突即可。程序应该尽 可能多的使用调用指令代替跳转指令。因 为跳转指令使得程序难以看懂各程序段之 间的结构关系。而调用指令则不同，调用 指令使得程序结构清晰，无论是修改还是 维护都比较方便。将功能程序段写成子程 序的形式，除了方便调用之外，还有一个 好处那就是以后写程序的时候如果要用到， 就可以直接调用这个单元功能模块。 主程序流程图如右图: 程序结构 LED 显示 数码管 显示程 序 键盘 扫描 程序 中断 控制 程序 温度芯片 传数据程序 继电器控制程序 与当前温度相比较程序 串口通 讯程序 程序结构 LED 显示 数码管 显示程 序 键盘 扫描 程序 中断 控制 程序 温度芯片 传数据程序 继电器控制程序 与当前温度相比较程序 串口通 讯程序 开始 系统初始化 系统硬件测试程序 串口通讯子程序 温度显示子程序 拨码开关扫描子程序 温度测试及处理子程序 开始 系统初始化 系统硬件测试程序 串口通讯子程序 温度显示子程序 拨码开关扫描子程序 温度测试及处理子程序 多点温度检测系统设计 第 18 页 共 27 页 4.3 各模块子程序设计各模块子程序设计 下面对主要几个子程序的流程图做介绍： （1）温度测试子程序设计 见附录一：温度测试子程序流程图 （2）中断控制程序设计 如右图: （3）串口通信程序设计 本次通讯中，测控系统分位上位机和下位 机之间的通信，系统中单片机负责数据采集、 处理和控制，上位机进行现场可视化检测，通 信协议采用半双工异步串行通信方式，通过 RS232 的 RTS 信号进行收发转换，传输数据采用二进制数据，上位机与下位机之间采用 主从式通讯。本人采用的 VB 环境下 PC 机与单片机之间实现串行通讯的软硬件方案。VB 是 Microsoft 公司推出的 Windows 应用程序开发工具，因其具有界面友好，编程简便等 优点而受到广泛的使用，而且 Visual Basic 6.0 版本带有专门实现串行通讯的 MSCOMM 控件。 MSComm控件串口具有完善的串口数据的发送和接收功能。通过此控件，PC机可以利 用串行口与其它设备实现轻松连接，简单高效地实现设备之间的通讯。此控件的事件响 应有两种处理方式。事件驱动方式：由MSComm控件的OnComm事件捕获并处理通讯错误及 事件；查询方式：通过检查CommEvent属性的值来判断事件和错误。 1) MSComm 控件的主要属性和方法 a. CommPort：设置或返回串行端口号，其取值范围为 199，缺省为 1 b. Setting：设置或返回串行端口的波特率、奇偶校验位、数据位数、停止位。 c. PortOpen：打开或关闭串行端口。 d. RThreshold：该属性为一阀值，它确定当接收缓冲区内字节个数达到或超过该 中断入口 到否 定时器重新赋值 装下一个温度显示 存储单元地址 返回 中断入口 到否 定时器重新赋值 装下一个温度显示 存储单元地址 返回 多点温度检测系统设计 第 19 页 共 27 页 值后就产生 MSComml-OnComm 事件。 e. Input：从接收缓冲区移走一串字符。 f. Output：向发送缓冲区传送一字符串。 软件流程图如下： 单片机程序流程图 PC 通讯程序流程图 参数设定：通信端口选择 COM1，波特率设定为 1200B/S MSCOmm.CommPort=1 MSComm.Setting=“1200， n, 8, 1” 。 START: MOVSP,#60H MOVTMOD,#20H MOVTH1,#0E6H 开始 自动接收数据子程序 读一个数据且存储 回复55H 接受字节数据 是联络信号AAH？ 返回 8个字节到否？ N Y N Y 开始 自动接收数据子程序 读一个数据且存储 回复55H 接受字节数据 是联络信号AAH？ 返回 8个字节到否？ N Y N Y 开始 发联络信号AAH 发储存单元数据 是联络信号55H？ N Y 返回 开始 发联络信号AAH 发储存单元数据 是联络信号55H？ N Y 返回 多点温度检测系统设计 第 20 页 共 27 页 MOVTL1,#0E6H ;1200B/S，晶振为12MHZ MOV PCON,#00H MOVSCON,#50H SETBTR1 第五章第五章系统调试系统调试 5.1 分步调试分步调试 1 1、测试环境及工具、测试环境及工具 测试温度：0100 摄氏度。 （模拟多点不同温度值环境） 测试仪器及软件：数字万用表，温度计 0100 摄氏度，串口调试助手。 测试方法：目测。 2 2、测试方法、测试方法 使系统运行，观察系统硬件检测是否正常（包括单片机最小系统，键盘电路，显示 电路，温度测试电路等） 。系统自带测试表格数据，观察显示数据是否相符合即可。 采用温度传感器和温度计同时测量多点水温变化情况（取温度值不同的多点） ，目 测显示电路是否正常。并记录各点温度值，与实际温度值比较，得出系统的温度指标。 使用串口调试助手与单片机通讯，观察单片机与串口之间传输数据正确否。 3 3、测试结果分析、测试结果分析 自检正常，各点温度显示正常，串口传输数据正确。 因为芯片是塑料封装，所以对温度的感应灵敏度不是相当高，需要一个很短的时 间才能达到稳定。 5.2 统一调试统一调试 将硬件及软件结合起来进行系统的统一调试。实现 PC 机与单片机通讯，两者可 以实时更新显示各点温度值。 多点温度检测系统设计 第 21 页 共 27 页 结束语结束语 AT89C51 的时钟为 12M，I/O 口可达 32 个，高的时钟频率和丰富的 I/O，都为实现 电路功能提供了非常有利的条件。同时也 AT89C51 内含 4KB FLASH ROM，开发环境友好， 易用，方便，大大加快本系统设计开发。拨码开关的使用，使操作更为简洁，易懂。实 时显示电路的设计，使温度信息更迅速，直观地发布。本制作的设计中使用了传感器的 只是插座电路，因此，该系统的可扩展性很强。整个系统硬件简单、可靠，系统成本低。 致此本人设计基本完成了预期的目标，系统在硬件自动测试，键盘操作，实时显示 方面做的比较好。但是由于时间仓促、条件有限，设计成果并不是很完美，还存在下面 问题：串口通讯不稳定，未对温度数值统计处理以及存储。我准备在今后的工作过程中 进一步完善此设计。 多点温度检测系统设计 第 22 页 共 27 页 参考文献参考文献 1. 贾振国. DS1820 及高精度温度测量的实现J.电子技术应用，2000（1）： 58 - 59. 2. 余永权. 单片机原理及应用. 北京：电子工业出版社, 1997 3. 邦田. 电子电路实用抗干扰技术. 北京：人民邮电出版社，1994 4. Dallas semiconductor inc,ds18b20 programmable resolution 1wiredigital thermometer 2001Z . 5. 曲喜贵. 电子元件材料手册 M. 北京：电子工业出版社，1989.422-430. 6. 黄贤武，郑筱霞，曲波等. 传感器实际应用电路设计M. 成都：电子科技大学 出版社，1997.4-10. 7. 刘君华. 智能传感器系统 M . 西安：西安电子科技大学出版社，1999. 8. 余永权. Flash 单片机原理及应用 M. 北京：电子工业出版社，1997. 9. 邦田. 电子电路实用抗干扰技术 M . 北京：人民邮电出版社，1994. 10. 周云波. 由DS18B20单线数字温度计构成的单线多点温度测量系统. 电子技术 应用，1996(2):15- 20. 11. 吉鹏 ,马云峰等. 微机原理与接口技术 M. 北京:高等教育出版社,2001. 12. 振国. DS1820 及高精度温度测量的实现 J . 电子技术应用，2000 (1) . 13. 东耀，汪仁煌. 数字温度传感器在仓库温度检测系统的应用J. 传感器世界， 2001（12）：30- 33. 14. 月霞，孙传友. DS18B20 硬件连接及软件编程J. 传感器世界，2001（12）： 25- 29. 15. 一线数字温度传感器资料M. 武汉：武汉力源电子有限公司，1996. 16. 贤武，郑霞，曲波. 传感器实际应用电路设计M. 成都：电子科技大学出版 社，1997. 17. 伟正. 单线数字温度传感器的原理与应用1. 电子技术应用，2000,6.66-68 18. DALLAS公司.DS18B20数据手册Z 19. 周月霞，孙传友. DS18B20 硬件连接及软件编程J. 传感器世界， 2001， （12）. 多点温度检测系统设计 第 23 页 共 27 页 20. 单线数字温度传感器资料M. 武汉：武汉力源电子有限公司，1996. 21. 贾东耀，汪仁煌. 数字温度传感器在仓库温度检测系统的应用J. 传感器世界， 2001（12）. 22. 余永权. ATMEL 89系列单片机应用技术M. 北京:北京航空航天大学出版社 2002. 23. 胡汉才. 单片机原理及系统设计M. 北京:清华大学出版社，2002 24. 李更祥. 单总线数字式智能型温度传感器在测控领域中的应用J. 计算机自动 测量与控制，1999，7（3）：51-53. 25. 忠梅. 单片机的C语言应用程序设计M. 北京:北京航空航天大学出版社， 1997 多点温度检测系统设计 第 24 页 共 27 页 附录附录 附录一：温度测试子程序流程图 初始化 DS18B20 匹配ROM命令 发一个 DS18B20 序列号 等待1u s 读当前 DS18B20 温度 开始 所有 DS18B20 都访问完毕 ? 存在一个 DS18B20? 发搜索 ROM命令 读并存储当前 DS18B20 序列号 跳过ROM命令 初始化 DS18B20 温度转换命令 初始化 DS18B20 Y Y N NY Y N N 初始化 DS18B20 匹配ROM命令 发一个 DS18B20 序列号 等待1ms转换结束 读当前 DS18B20 温度 开始 所有DS18B20 都访问完毕? 存在一个 DS18B20? 发搜索 ROM命令 读并存储当前 DS18B20 序列号 跳过ROM命令 初始化 DS18B20 初始化 DS18B20 Y Y N NY Y N N 多点温度检测系统设计 第 25 页 共 27 页 附录二：电路原理图 12345678 A B C D 87654321 D C B A Title NumberRevisionSize A3 Date:22-May-2006Sheet of File:E:.ddbDrawn By: P07 32 P06 33 P05 34 P04 35 P03 36 P02 37 P01 38 P00 39 INT1 13 INT0 12 T1 15 T0 14 EA/VP 31 X1 19 X2 18 RD 17 WD 16 RESET 9 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 RXD 10 TXD 11 ALE/P 30 PSEN 29 VCC 40 GND 20 U3 AT89C51 A 7 B 1 C 2 D 6 LT 3 BI 4 LE 5 A 13 B 12 C 11 D 10 E 9 F 15 G 14 U13 4511 1 2 J12 CON2 R2680 2 2 1 1 PTC2 1A IN 1 OUT 2 GND 3 U147805 C25 10u/16V C26 1u/16V VCC C27 470u/25V +5V Y2 20MHz C28 20P C29 20P C30 0.68u C31 1u/16V /RESET 8 VS 7 RCT 6 VCC 5 CT 1 RESET 2 CLK 3 GND 4 U15 NE56604 R8 1K VCC 12 U16A 74HC04 R6 300 S2 P-SW D4 LED IN1 1 IN2 2 IN3 3 IN4 4 IN5 5 IN6 6 IN7 7 GND 8 VCC 9 OUT7 10 OUT6 11 OUT5 12 OUT4 13 OUT3 14 OUT2 15 OUT1 16 U17ULN2003 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 RP3 8*10K VCC C2- 5 C2+ 4 R2O 9 T2IN 10 T1O 14 R1IN 13 C1- 3 C1+ 1 GND 15 VS- 6 R2IN 8 T2O 7 T1IN 11 R1O 12 VS+ 2 VCC 16 U18 MAX232 VCC C32 1u/25V C33 1u/25V C34 1u/25V C35 1u/25V C36 1u/25V U19 BUZZER D5 LED VCC R7 300 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D0 D1 D