测控技术与仪器 毕业论文范文——红外遥控温度监测系统的设计

红外遥控温度监测系统的设计摘要：在现实生活和生产中，许多领域对温度都有着较高的要求。例如：食品加工企业中对车间的温度有着非常特别的要求，以确保产品质量；储备仓库中物品的存储质量也与温度有着密不可分的关系。对于固定点监测的场合，温度采集与显示可以直接采用人工报送的方式，但是对于分散点需要长期连续大范围监测的场合而言，人工报送在实时性方面存在一定的差距，显然不能满足需要，因此寻找一种便捷的、能够满足需求的手段成为一个亟需解决的问题。因此多点温度的监测已成为生产生活中重要的技术要求。自然，温度的采集与显示对于监测人员实时做出处理有着至关重要的作用。本温度监控系统以8位MCS-51型单片机为主控制器，以高精度AD590为温度传感器，通过8位ADC0809转换得到数字量供单片机分析处理。然后单片机通过软件分析计算后将温度值通过LED点阵屏显示，通过ISD1720语音芯片进行播报。该系统能够精确测量0.1以内的温度，该系统同时设有可通过红外遥控设定报警上限和下限值模块，语音播报更具人性化，显示界面友好，是理想的温度监控报警的设计方案。关键词： 温度，MCS-51，红外遥控，LEDThe Design of Infrared Remote Control Temperature Monitoring SystemAbstract：In the reality life and production, there are high demands of temperature in many fields. For example, in order to guarantee the product quality, food processing industrial enterprise is highly strict with the temperature in the workshop; the storage product quality also has the inseparable relations with the temperature. For fixed-point monitoring place, the temperature acquisition and display can be directly submitted by artificial means, but for the place of scattered points which require long-term continuous monitoring a wide range, there is a time gap between the man submitted and real time, obviously it can not meet the demand. Therefore, multi-point temperature monitoring has become an important production technical requirement in the reality life and production. Naturally, the acquisition and display of temperature play an important role of make real-time processing.The temperature monitoring system is based on single-chip 8-bit MCS-51-based controller, which is using the high-precision AD590 integrated chip as the temperature sensor, after through the 8-bit digital conversion by ADC0809, the gathering signal is sent to the single-chip for analysis. After the analysis by the single-chip based on software, the temperature is displayed by the LED, and then is been broadcasted by the ISD1720 voice chip. The system can accurately measure the temperature within 0.1 degrees Celsius. At the same time, the system is equipped with a module of alarm, and the module is set with values of the on-line and off-line through the infrared remote control. With the more humane voice broadcasting, and the friendly LED, it is an ideal design of Temperature Monitoring System. Keywords: Temperature, MCS-51, Infrared, LED1 绪论1.1 课题背景和研究意义温度是一个十分重要的物理量，对它的测量与控制有十分重要的意义。随着现代工农业技术的发展及人们对生活环境要求的提高，人们也迫切需要监测与控制温度。温度控制电路在工农业生产中有着广泛的应用。日常生活中也可以见到，如电冰箱的自动制冷，空调器的自动控制等等。现代社会是信息化的社会，随着安全化程度的日益提高，机房作为现代化的枢纽，其安全工作已成为重中之重，机房内一旦发生故障，将导致整个系统的瘫痪，造成巨大的损失和社会影响。且高温经常造成火灾，电气线路短路、过载、接触电阻过大等引发高温或火灾；静电产生高温或火灾；雷电等强电侵入导致高温或火灾；最主要是机房内电脑、空调等用电设备长时间通电工作，导致设备老化，空调发生故障，而不能降温；因此机房内所属的电子产品发热快，在短时间内机房温度升高超出设备正常温度，导致系统瘫痪或产生火灾，所以温度监测系统的出现给现代社会带来了极大的便利。 温度采集在温度监测系统中扮演着重要的角色。温度采集的及时性、准确性、有效性决定了温度显示的单向性、时滞性、大惯性和时变性等。只有将温度准确的采集回来，检测人员才能根据显示的结果进行分析、判断，最后做出相应的处理。工业的不断发展，要求温度采集技术也相应的不断发展。因此，大范围、高精度的采集技术倍受致力科研工作人员的青睐。合理的温度采集范围和采集精度对提高产品质量、产量，降低消耗，均有重要的现实的积极的作用。采集到的信息如何能更好的发挥它的经济效益和社会效益，显示系统就显的相当重要。显示画面美观、清晰，显示内容灵活、丰富，以及低功耗、长寿命都是我们选择显示屏时必须要考虑的问题。对于固定点监测的场合，温度采集与显示可以直接采用人工报送的方式，但是对于分散点需要长期连续大范围监测的场合而言，人工报送在实时性方面存在一定的差距，显然不能满足需要，因此寻找一种便捷的、能够满足需求的手段成为一个亟需解决的问题。短距离的无线通信技术成为首选，红外遥控是被广泛使用的一种手段温度监测系统应用在了国民生产中的各个领域。例如在纸浆生产业中的木片储存仓库，纸浆储存仓库，还有发电锅炉中烟气分析中气体温度的检测等等，还有在食品加工，化学加工、制药，石油化学加工，造船等行业均得到了广泛的应用。而且，目前我国人民生活水平目前提高，一些电器产品正深入到千家万户，据统计，我国目前有约13亿人口，几乎每个家庭都用过象热得快之类的烧水工具。随之而来的便是由于使用不当或在使用的同时却忘了而发生的事故。如果将温度监测系统用于实际，可以有效遏制该类事故发生。因此，如果该系统一旦投放市场，必将有很大的市场空间和广阔的发展前景。1.2 国内外研究现状研究现状随着信息技术的飞速发展，无线技术正在向各个领域渗透，特别是红外线无线技术，在工业生产、家用电器、安全保卫以及人们的日常生活中得到了广泛应用。目前，红外无线技术主要应用于遥控和数据通信两个方面。遥控技术是指对具有一定距离的被控目标实施控制。按照传递遥控信号媒介的不同，遥控技术可以分为无线遥控和有线遥控。有线遥控一般是利用金属导线或者光纤作为传输媒体；而无线遥控是利用无线电、红外光波、超声波等作为载体，不用导线，在空间传输。遥控的特点是近距离施控，多用于家电遥控，它所传输的数据量较小，一般仅为几个至几十个字节控制码。而数据通信中用红外无线技术是最近几年刚兴起的一种较新的技术，与蓝牙技术并驾齐驱。红外遥控是目前使用广泛的一种遥控手段，相比其它的遥控方式具有以下特点：（1）红外线是一种光，沿直线传播，指向性强，在通过空间悬浮粒子时不易发生散射，易于控制所指向的设备；（2）红外光不能穿透墙壁等障碍物；（3）借助一些措施（如光滤波、信号编码以及二次调制等）能有效避免由外界干扰引起的误动作；（4）红外遥控反应速度快，工作稳定可靠；（5）红外遥控器体积小，价格低廉，易于实现；（6）红外辐射对人体无害。因此红外遥控在近距离遥控方面具有很大的优势，并且能够应用于高压，有毒气体，粉尘等恶劣环境中，大大节省了技术成本。众所周知，实现多路温度采集的手段多种多样。其中传感器无疑是此系统中重要的组成部分，对于采集来说，传感器的选择势必决定着系统性能的优劣。目前，一般根据系统的精度要求采用两种采集模式。一种是经典的单片机系统前向通道的设计模式，即用传统的温度传感器，经放大，A/D转换后输入到CPU中。另一种直接采用先进的集成温度传感器。集成温度传感器将温敏晶体管与相应的辅助电路集成在同一块芯片上，能直接给出正比于绝对温度的理想线性输出，一般用于-55150之间的温度测量。温敏晶体管在管子的集电极电流恒定时，其基极发射极电压与温度成线性关系，为克服温敏晶体管vb电压产生时的离散性，采用了特殊的差分电路。集成温度传感器具有电压型和电流型两种，电流输出型集成温度传感器在一定的温度T时相当于一个恒流源。因此，它不易受接触电阻、引线电阻、电压噪音的干扰，具有很好的线性特性。本系统采用美国模拟器件公司生产的AD590，它只需要一种电源（4.524V）即可实现温度到电流的线性变换，然后在终端使用一只取样电阻，即可实现电流到电压的转换。它使用方便，并且电流型比电压型的测量精度高。1.3 本课题要解决的问题跟据课题要求和研究意义和，本文不仅要解决整个系统的设计与调试，还要解决各个模块的硬件的设计和软件编程，包括多点温度采集模块的设计，红外接收模块的设计，LED屏幕显示模块的设计，提示、报警模块的设计，其中传感器的选型，红外接收头选型，LED点阵屏显示器的选型也是本文重点要解决的问题。第 36 页 共 36 页2 系统设计2.1 设计要求以AT89C51 单片机为主控芯片，完成各个模块的硬件电路、软件流程和相关程序，设计的系统至少实现以下功能：多点温度的采集，LED点阵屏的显示，可通过红外遥控实现多路温度信息的查询，并能实现相关信息的LED屏幕显示，以及相关的提示功能。要求整个系统运行稳定、性能可靠。通过完成毕业设计，掌握MSC51单片机、红外遥控器及LED点阵屏的基本应用和相关的专业知识，掌握系统软、硬件的设计思路和实现方法等。2.2 各模块方案选择和论证2.2.1 设计思路本系统总共包括以下部分：温度采集，LED显示，语音播报，红外收发。这么大的工程量，为求的系统的稳定，且有较大的灵活性，我们采用了4片MSC-51，一片MSC-51作为主机，他接收MSC-51(a)发来的A/D转换值和红外发来的按键代码值，予以处理；控制语音模块实现播报和实时温度读数；将温度显示在LED点阵屏上。由于每一个温度计之间有一定的误差，为适应这一点，我们增加了适应性操作，就是用系统自动记录当前A/D转换值，人工输入当前的温度值，且系统将记录到EPROM里，实现一张简单的表，我们只要记录10 个就可以了，十分方便。同时为增加系统绝对可控性，增加了矩阵键盘。2.2.2 控制器模块设计方案论证与选择题目任务是制作一个基于单片机的温度监控监测系统，所以我们首选单片机。单片机是集成了CPU、ROM、RAM、和I/O口的微型计算机。有很强的接口性能，此系统和外围接口芯片比较多，选单片机作为主控器是明智的，单片机运算功能强，软件编程灵活，自由度大，可用软件编程来实现各种算法和逻辑控制，并且由于其功耗低，体积小，技术成熟和成本低等优点，使其在各个领域应用广泛。由于本系统外围接口比较多，所以采用双CPU为主控器，分别对其他各个模块进行检测和控制，这样减轻了单个CPU的负担，提高了系统的工作效率，同时通过CPU之间的分段相互控制，减少了外围设备。本系统采用的是8051单片机。2.2.3 温度采集模块设计方案论证与选择方案一、用热电偶测温 优点是测温范围宽，缺点是电动势低，对运放的要求高，重要的是热电偶测温需要冷端温度补偿，来消除冷端温度变化所产生的影响，对于本电路补偿温度要求精度很高，且准确，否则会给系统带来反所用，而且成本高，操作复杂。方案二、利用热敏电阻作为温度传感器。NTC 热敏电阻阻值随温度的变化符合指数规律,其最大的缺点也在于它的非线性阻值分散性大复现性差,一般需要经过线性化处理, 使输出电压与温度之间基木上成线性关系。NTC 热敏电阻温度传感器的一致性和互换性较差。其次是老化较快。方案三、利用数字温度传感器，18B20，测量温度范围为- 55 + 125 ,在- 10 + 85 范围内,精度为0. 5 .DS1822 的精度较差,为2 .不符合本系统要求。方案四、利用集成温度传感器，当电源电压在515之间变化时，其输出电流的变化小于1uA，当被测温度一定时流过AD590的电流与热力学温度成正比，其灵敏度为1uA/k,。在其适用温区范围内具有灵敏度高、线性好、功能全和使用简单方便。无论电压输出、电流输出还是频率输出都适合于与微机。综上所述，方案四适合本设计要求。由于本系统要求误差0.1摄氏度；所以选用高精度的AD进行数据转换，综合考虑选用ADC0809，ADC0809是采用CMOS工艺制造的双列直插式单片8位A/D转换器，工作温度范围为-4085，功耗为15mW，输入电压范围为05V,单一+5V电压供电，带有8个模拟输入通道，有通道地址译码锁存器，输出带三态数据锁存器，分辨率为8位，理论上可达0.0039的精度，这对课题的要求来说是完全够了。所以我们选择方案四。2.2.4 显示模块设计方案论证与选择LED是light emitting diode,是发光二极管的英文缩写。LED有数码管显示和点阵显示两种方案一：采用LED有数码管显示。LED数码管分共阳极与共阴极两种，其工作特点是，当笔段电极接低电平，公共阳极接高电平时，相应笔段可以发光。共阴极LED数码管则与之相反。由于数码管显示的信息有限，只有09（或再扩展到AF）几个字符，这些字符的变化是靠组合七段LED的发光与否实现的，由于段数不多，组合形式的字符也不多，为了能够显示更多更复杂的的字符，如汉字，甚至图形等信息。方案二：点阵形式既可代替数码管显示，又可显示各种中西文及符号及各种图形，它以其显示内容丰富多采，显示方式多种多样，倍受人们的青睐。如57点阵显示用于显示西文字母，58点阵显示用于显示中西文，88点阵显示用于显示中文文字，数字符号，也可用于图形显示。可采用“级联”的方式组成任意点阵大屏幕显示器，但这类实用装置常通过微机或单片机控制驱动。所以，依照题目的要求选择16*64LED点阵屏显示。2.2.5 语音模块设计方案论证与选择方案一、采用APR9600系列语音录放芯片，继美国ISD公司以后采用模拟存储技术的又一款音质好、噪音低、不怕断电、可反复录放的新型语音电路，单片电路可录放32-60秒，串行控制时可分256段以上，并行控制时最大可分8段。但不能用软件实施控制播放音，所以不适合在数字播音的场合使用。方案二、采用ISD1700系列语音芯片，ISD1720华邦 ISD 公司 2007 年新推出的单片优质语音录放电路，该芯片 提供多项新功能，包括内置专利的多信息管理系统，新信息提示（ vAlert ） , 双运作模式（独立 & 嵌入式），以及可定制的信息操作指示音效。芯片内部 包含有自动增益控制、麦克风前置扩大器、扬声器驱动线路、振荡器与内存等的全方位整合系统功能。优点是是可录、放音十万次，存储内容可以断电保留一百年，两种控制方式，两种录音输入方式，两种放音输出方式。可处理多达255 段以上信息有丰富多样的工作状态提示多种采样频率对应多种录放时间。ISD1720录音区的存储地址为 0x00100x00FF；真正录音范围T=0x00FF-0x0010+1=240 位录音时间可达20秒 ，通过软件控制可进行分段录音，分段播放，本系统只是用来播简单的语音，容量不算大，操作方便。若想增加功能可进行用ISD1700的其他语音芯片，如ISD1760录音时间可达60秒。ISD1720的接口为标准SPI接口， MSC-51 单片机自带SPI接口，接口电路简单，软件易于实现。综上所述，语音模块我们选择ISD1720。2.2.6 键盘模块设计方案论证与选择本系统键盘主要用来设置上限下限温度，进行语音播报，温度通道选择 ，数据输入按钮。方案一：利用8个独立按键 直接和单片机连接的方式。缺点是占I/O口太多，而且按键数太少。方案二：利用4*4矩阵键盘。采用逐行逐列扫描的方法。优点占8个I/O,可进行16个按键的设置，完全达到设计的需求，综上所述，方案二按键丰富 占I/O口又少，操作简单。所以选择方案二。2.2.7 电源模块设计方案论证与选择系统需要多个电源，单片机使用2.7-5V电压，语音模块是2.45.5V，显示需要35V。综合可知电源设置5V即可。方案一：采用升压型稳压电路。用两片MC34063芯片分别将3V的电池电压进行直流斩波调压，得到5V稳压的输出。只需要使用两节电池，既节省了电池，又减少了系统体积重量， 但该系统供电电流小，供电时间短，无法使用相对庞大的的系统稳定运作。方案二：采用三端稳压集成7805得到稳定电压，利用此方法方便简单，工作稳定可靠。综上所述，选择方案二，采用三端稳压器电路。2.2.8 红外遥控模块设计方案论证与选择红外遥控是目前使用广泛的一种遥控手段，具有控制简单，实施方便，传输可靠性高等特点。在近距离遥控方面具有很大的优势，并且能够应用于高压，有毒气体，粉尘等恶劣环境中，大大节省了技术成本。如果温度能在点阵显示屏上显示的话，那么指定通道的温度和报警上限值和下限值的重置就需要得到很好的控制。遥控技术应该是不二法门的选择。在很多实际的单片机应用系统中，常常利用非电信号（如光信号、超声波信号）来传送控制信号和数据信息，以实现遥控或遥测的功能。随着信息技术的飞速发展，无线技术正在向各个领域渗透，特别是红外线无线技术，在工业生产、家用电器、安全保卫以及人们的日常生活中得到了广泛应用。方案一：用2262和2272构成红外遥控器。专用的红外发射为2262IR型，才，但是发现用这两组组合的效果并不是很好，且数据传输效果也不理想，自主性不高。方案二：用单片机自己编码和解码，采用MSC-51产生载波，准确度好，在用另一MSC-51的捕获口作为接收口。效果很理想。综上所述采用用单片机编码和解码。3.3 系统各模块的最终方案经过仔细分析和论证，决定了各模块的最终方案如下。（1） 控制模块: 采用MSC-51单片机控制。（2） 温度采集模块: 采用高精度集成传感器AD590，AD转换采用ADC0809。（3） 显示模块: 采用16*64LED点阵屏显示。（4） 语音模块: 采用ISD1720语音芯片。（5） 键盘模块: 采用4*4矩阵式键盘。（6） 电源模块: 采用三端稳压电路。（7） 红外部分模块: 采用单片机解码和解码。系统框图如图3.3.1所示单片机采集模块MSC-51(a)主要采集AD590 传来的数据，同时将数据发送给MSC-51，MSC-51主要用来读取键盘的值，然后进行分析控制类型，将相对应的控制信号通过LED点阵屏显示和语音芯片播报，MSC-51还将MSC-51（a）采集来的数据经过分析和转换将数据显示在LED点阵屏上，同时当播报按键按下后，其控制ISD1720播报语音。AD590采集温度电压缓冲 2.5V电压基准ADC0809进行AD转换MSC-51 矩阵键盘 语音播报16*64LED点阵屏显示电源和复位位MSC-51（b）红外接收MSC-51（c）红外发射键盘MSC-51（a）图3.1 系统框图3 系统硬件设计与实现3.1 控制电路的设计本系统采用8051单片机为控制器。8051是美国INTEL公司生产的MSC-51系列单片机中的一种，例如还有8031，8751，8032，8052，8752等，其中8051是该系列中最早最典型的一种，该系列的其他单片机都是在8051的基础上进行功能的增、减、改变而来的，其功能及其强大。由于本系统外围接口比较多，所以采用双CPU为主控器，这样减轻了单个CPU的负担，提高了系统的工作效率，同时通过CPU之间的分段相互控制，减少了外围设备。由一个MSC-51采集温度传感器通过AD转换传来的数据，再由一个MSC-51用来驱动LED点阵屏，采集键盘的数值，控制ISD1720语音芯片的发声。MSC-51的最小系统及外围电路，如图3.1图3.1 MSC-51的最小系统及外围电路3.2 温度采集模块电路设计此模块采用集成温度传感器AD590。AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下：(1) 流过器件的电流（mA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即：mA/K式中：IT流过器件（AD590）的电流，单位为mA；T热力学温度，单位为K。(2) AD590的测温范围为-55+150。(3) AD590的电源电压范围为4V30V。电源电压可在4V6V范围变化，电流变化1mA，相当于温度变化1K。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。(4) 输出电阻为710MW。(5) 精度高。AD590共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高，在-55+150范围内，非线性误差为0.3。如图3.2 所示 AD590将温度变化成对应的电流，经10K电阻后，在电阻两端产生对应的电压，温度每变化1，相应电阻两端电压变化0.1V。将它经过运放缓冲后，输入到ADC0809，经行AD转换，换算成对应的数字。再通过8051(a)将数据发送给上位机。图3.2 AD590传感器采集和ADC0809接口电路 由于AD590是电流型集成传感器，温度变化,其电流值也随着变化，其输出电流I=（273T）uA（T为摄氏温度），因此测量的电压V=（273T）A10K=（2.73+T100）V。为了将电压测量出来又务须使输出电流I不分流出来，我们使用电压跟随器使其输出电压V2等于输入电压。由于一般电源供应较多电器之后，电源是带杂波的，因此我们用齐纳二极管做为稳压电源，再利用可变电阻分压，其输出电压V1需调整至2.73V。接下来我们使用差动放大器其输出V0（100K10K）（V2V1）T10，如果现在为摄氏28，输出电压为2.8V，输出电压接AD转换器，那么AD转换器输出的数字量就和摄氏温度成线性比例关系。3.3 显示模块电路设计如图4.3.1所示，74HC595是一个移位锁存寄存器，的主要优点是具有数据存储寄存器，在移位的过程中，输出端的数据可以保持不变。这在串行速度慢的场合很有用处，数码管没有闪烁感，而且74HC595还有输出端时能/禁止控制端，可以使输出为高阻态。显示原理是采用行扫描、列施加数据信号的基本驱动方法。任意时间只有一行施加高压有效信号，其他各行均为低压信号。列施加对应该行的数据信号，低压有效。以8*8LED点阵列显示器为例说明字符显示原理，8行顺序扫描结束后，将完成一帧字符的显示。一帧扫描结束后，行扫描从第一行重新开始，周而复始。若列数据保持不变则显示静态字符。反之，若列数据发生变化，则显示内容将发生变化，如果保持前后帧内容的连贯性，就可以显示动态字符。图3.3 16*64LED点阵屏显示和MSC-51接口电路3.4 语音模块电路设计此模块选用ISD1720 语音芯片，ISD1720系列芯片是Winbond推出的单片优质语音录放电路，该芯片提供多项新功能，包括内置专利的多信息管理系统，新信息提示（vAlert）,双运作模式（独立&嵌入式），以及可定制的信息操作指示音效。此芯片内部包含有自动增益控制、麦克风前置扩大器、扬声器驱动线路、振荡器与内存等的全方位整合系统功能。两种控制方式，两种录音输入方式，两种放音输出方式音质好，电压范围宽，应用灵活，可进行软件控制语音芯片的录制播放，此芯片有两种工作方式，按键工作方式和SPI工作方式，两者互不干扰，单片机可以通过自带的SPI接口将指令和数据写到单片机中，芯片最大可以录制255段语音。如图3.4图3.4 ISD1720语音芯片电路ISD1720 的独立按键工作模式录放电路非常简单（如图2.4.1），而且功能强大。不仅有录、放功能，还有快进、擦除、音量控制、直通放音和复位等功能。这些功能仅仅通过按键就可完成。在按键模式工作时，芯片可以通过LED 管脚给出信号来提示芯片的工作状态，并且伴随有提示音，用户也可自定4 种提示音效。音频输入方式有两种，第一种是通过外接到引脚10 (MIC+) 引脚11（MIC-）麦克风，还可以通过外接引脚9使用时需要一个交流耦合电容（典值为0.1uF），并且输入信号的幅值不能超出1.0Vpp。音频输出用三极管来驱动的。注意在用单线录音时，要和芯片共地，否则会干扰很大。3.5 键盘模块电路设计一般来说，键盘有两种接口方式：独立式和行列式。独立式是指将每个按键一一对应地接到单片机的输入口线上。每一个键的状态通过读入键值的高低电平来区分。但当按键数目较多时，独立式键盘方式将大量占用单片机的I/O线，通常的办法是采用行列式键盘。行列式键盘也称矩阵式键盘，一般应用在按键较多的系统之中。行列式键盘通过I/O线组成行、列结构，按键设置在行、列的交叉点上，按键的作用只是使相应接点接通或断开，在相应程序配合下也可产生被按下的键码。其硬件电路极为简单，故能广泛用于微型计算机中。如图2.2.1所示。一个4x4的行列结构可组成16个键的键盘。这样，当单片机系统的资源有限时，可以节省大量的I/O口线。图3.5 4*4矩阵式键盘3.6 电源模块电路设计根据单片机8051及其接口电路电源的要求，需要5V的稳定电源，7805提供的最大输出电流为500mA，足以满足工作需要。电路采用功率为5W，副线圈输出电压为9V的变压器。变压器副线圈为单匝线圈，变压器降压后再经过整流和滤波，最后用三端稳压器7805稳压并用小容量电容虑除高频纹波后得到系统所需电源。其电路原理如图4.6所示。图3.6 系统电源电路3.7 红外发射与接收模块如果温度在点阵显示屏上显示的话，那么指定通道的温度以及报警上限和下线值的设置就需要得到很好的控制。遥控技术应该是一个很好的选择。本系统采用MSC-51控制发射与接收，硬件设计十分简单，发射部分采用四级1.2V电池供电，接收部分的电源由主机供给。图3.7 发射部分电路图3.8 接收部分电路4 系统软件设计系统软件设计采用汇编语言和C语言，对单片机进行编程实现各项功能。程序可以实现单片机对温度采集，控制LED点阵屏，扫描键盘的值，控制语音芯片。由于系统采用双CPU工作，MSC-51（a）作为下位机 采集温度并将温度上传给上位机，MSC-51作为上位机接受MSC-51（a）传来的数据，然后经过处理分析，如果要显示则需要控制LED点阵屏显示，若需要语播报则控制单片机控制ISD1720.主程序在MSC-51单片机中。下位机系统程序流程图4.1开始A/D初始化串口初始化A/D转换标志位？等待YNNA/D转换K=30？Y发送数据NN图4.1 下位机系统程序流程图采集来的AD值依次放在数组中，用K开计数 ，一次采集30个数据，然后进行从小到大排列，然后取中间的20个值，算出其平均值，此值就是要发送给上位机的数据。这样通过数字滤波使稳定性增强，抗干扰能力加强。上位机系统程序流程图4.2开始设备初始化按键按下YK=？设定上限温度设定下限温度语音播报 温度超温报警LED显示接收数据N图4.2 上位机系统程序流程发射模块程序流程图4.3开始初始化扫描按键发射YN图4.3 发射模块程序流程接收模块程序流程图4.4开始初始化是否有信号？接收传送数据YN图4.4 接收模块流程图5 总结经过这次毕业设计，我确实学到了很多东西。确定了课题的总体方案之后，我不断的查阅资料，加上老师的指导，我一步一步的完成了各个模块的设计。通这次过毕业设计，我对单片机和传感器的强大的功能以及对Protel画图软件和office办公软件又有了更深的认识。但是，从这次毕业设计中我也看出了自己的不足之处，比如刚开始时对课题总体思路的模糊不清，导致了期间走了许多弯路，浪费了不少时间，还有就是一些芯片的选择上犹豫不定，导致方案的确定比较晚。因此，通过这次毕设，我发现自己有待于学习的东西还有很多很多。本系统可实现以下功能:(1)温度测量范围：55150摄氏度；(2)可通过键盘设定温度值并在LED点阵显示设定值；(3)实时显示测量温度值并可以用语音播报测量温度值；(4)当温度超出测量范围时，能实现语音报警。附录A部分程序清单总程序：#includeiom16v.h#includemacros.h#includemath.h#includeyejing.h#includewuguan.h#includeExternal.h#includeplay.h#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define ulong unsigned long#pragma interrupt_handler jieshou:12/*数据定义区间*/Uchar data_shou10,data_js=0,data_jie;const uchar xianshi1=主菜单;const uchar xianshi2=目标参数设定;const uchar xianshi3=显示运行模式;const uchar xianshi4=校准值设定;const uchar xianshi5=报警温度上限:;const uchar xianshi6=;const uchar xianshi7=报警温度下限:;const uchar xianshi8=上限:;const uchar xianshi9=下限:;const uchar xianshi10=实测:;const uchar xianshi11=存储量:;const uchar xianshi12=个;const uchar xianshi17=校准值数值:;const uchar xianshi18=校准1:;const uchar xianshi19=校准2:;const uchar xianshi20=校准3:;/*接收中断函数*/void jieshou()data_shoudata_js+=UDR;/*主函数*/void main()uchar data_ju=0;uint data_out=0;/*菜单部分*/uint data_key1=0,data_jian=1,data_key1a,data_key2,data_key2a,data_key3,data_key3a, data_jiru;/键盘延时,及进入的标志uchar data_cenci,data_jilu4=0,0,0,255,data_ceng=1;/确定按了的代码(255),及层次代码,记录上一层的代码,及所在的图层uchar i_data,j_data,k_data,l_data,DA_data_i=0;uchar x=1,y=7,data_key=100;/定义x，y轴uchar data_Shift_ci=1;/从015uchar data_form=2;/作为第一次接收屏蔽/*应用部分*/float data_Temp_U=0,data_Temp_D=0,data_Temp=0,data_Temp_out=0;/上值，下值，及实测值float data_Cali1=0,data_Cali2=0,data_Cali3=0,data_Cali_out=0;/校准值uint data_number=0;/记录存储了多少个值/*外部存储器*/uint data_ROM=4;/作为指示存储到哪了，从4地址开始存储起frist1();/基本指令/*字体的输入,测试程序*/writecomd(0x01);/清屏显示wezhi(0,2);zhiti_const(xianshi1);/显示“欢迎进入”wezhi(1,1);zhiti_const(xianshi2);wezhi(2,1);zhiti_const(xianshi3);wezhi(3,1);zhiti_const(xianshi4);wezhi(1,7);writedata(0x11);/*/DDRB|=BIT(0);PORTB|=BIT(0);x24c02_init();/*WrToROM_int(0,5687);UART(RdFromROM_int(0);*/usart();data_ROM=RdFromROM_int(0);port_init();spi_sent_init();/SPI 初始化ISD_Init(); /芯片初始化delay_ms(10);温度采集模块程序：ORG 0000HJMP MAIND0 EQU 30H ；开辟数码管暂存区D1 EQU 31HD2 EQU 32HD3 EQU 33HBAIWEI EQU 34H ；中间变量区SHIWEI EQU 35HGEWEI EQU 36HDELAY3 EQU 37HORG 0010HMAIN：LOOP： MOV DPTR, #7FF8H ；送入地址，IN0输入 MOVX DPTR, A ；启动AD转换 MOV R6, #09H ；延时等待DELL： NOP NOP DJNZ R6, DELL MOVX A, DPTR ；数据送入累加器 CALL CHAIFEN CALL CHENGFA LCALL DISPLAY JMP LOOP；程序功能：拆分0255之间的数；入口程序放在累加器中；出口参数分别放在BAIWEISHIWEIGEWEI三个变量中CHAIFEN；MOV A, #255 MOV B, #100 ；取出百位数 DIV AB MOV BAIWEI, A MOV A, B MOV B, #10 ；取出十位数 DIV AB MOV SHIWEI, A MOV GEWEI, B ；取出个位数 RET；程序功能：实现0255以内的数与010以内的数乘法运算；入口参数：被拆分的十进制数：乘数放在累加器A中；出口参数：从高到低为D3D2D1D0CHENGFA: MOV B, #5MOV A, GEWEI ；个位运算MUL ABMOV B, #10DIV ABMOV R7, A ；暂储进位值MOV D0, BMOV B, #5 MOV A, SHIWEI ；十位运算 MUL AB ADD A, R7 MOV B, #10 DIV ABMOV R7, AMOV DI, BMOV B, #5 MOV A, BAIWEI ；百位运算 MUL AB ADD A, R7 MOV B, #10 DIV ABMOV R7, AMOV D2, BMOV D3, R7RETDISPLAY: ORL D3, #00000000B MOV P0, D3 MOV R0, #200 LCALL DIS_DELAY ORL D2, #00000000B MOV P0, D2 MOV R0, #200 LCALL DIS_DELAY ORL D1, #00000000B MOV P0, D1 MOV R0, #200 LCALL DIS_DELAY ORL D0, #00000000B MOV P0, D0 MOV R0, #200 LCALL DIS_DELAY RET; 数码管显示延时程序DIS_DELAY: MOV DELAY3, R0 DJNZ DELAY, $ RET END参考文献1 曹建树.夏云生.曾林春.51单片机实用教程M.北京：中国石化出版社. 2008.2：1030.2 朱志伟，刘湘云. 基于AT89S51 的红外遥控解码的实现J. 长沙民政职业技术学院.2007,22(02)：2035.3 葛超，张景春，孙艳彬，孙丽英，朱艺. 基于ARM的大型LED点阵显示系统的设计D. 河北理工大学信息学院.2010,21(01).4 朱立彬传感器技术的最新进展和市场机遇M传感器技术.2003(3): 6063.5 赵新民,王祁.智能仪器设计基础. 哈尔滨工业大