基于单片机的温度监控系统毕业设计.pdf

长 春 大 学 毕业设计（论文）纸 共 2 页 第 1 页 装 订 线 基于单片机的温度监控系统设计基于单片机的温度监控系统设计 【摘要】摘要】 温度是表征物体冷热程度并与人们的生产生活密切相关的一个物理量， 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。 本设计采用单片 机 AT89C51 作为控制核心，对多路温度进行采集。通过集成温度传感器 AD590 和 Pt100 温度传感器将温度值转换为电量输出。由 ADC0809 实现模拟信号的数字化。同时，外 接可编程键盘显示器接口芯片 8279 通过小键盘实现多点温度值的切换显示；可以利 用小键盘设定各路温度的上限值和下限值， 对于超过上限值或低于下限值的温度数据 通过扬声器进行报警。 本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广， 测温准确，其输出温度采用数字显示，具有报警功能，主要用于对测温比较准确的场 所，或工业生产中的温度检测。 【关键词】【关键词】温度监控 温度传感器 单片机 报警 长 春 大 学 毕业设计（论文）纸 共 2 页 第 2 页 装 订 线 The Design Of MCU-based Temperature Monitoring System 【AbstractAbstract】Temperature is the degree of coldness and characterization of objects and peoples production and daily life is closely related to a physical, industrial and agricultural production and daily life, the temperature measurement and control occupy a vital position.This design adopts SCM8031 by way of controlling core; it can gather several different temperature signals. Through the integration temperature sensor A/D590 and the integration temperature sensor Pt, them converts temperature value to electricity signal; and then switches the analog signals for digital signals by ADC0809. At the same time, the programmable keyboard/display port chip8279 can display the different temperature value. It also can enactment the maxim and minimum temperature value by the small keyboard. When the gathered temperature value exceeds the maxim and minimum value, the system will give an alarm through the speaker. The design presented by the digital thermometer compared with the traditional thermometers, with readings of convenience, a wide range of temperature measurement, accurate temperature measurement, using figures show that the output temperature, with alarm functions, mainly used for more accurate temperature measurement on the premises, or Industrial production in the temperature detection. . 【KeywordsKeywords】temperature monitoring temperature sensor SCM alarm 长 春 大 学 毕业设计（论文）纸 共 2 页 第 1 页 装 订 线 目录目录 第 1 章 引言 . 1 第 2 章 设计方案 . 2 2.1 方案论证 . 2 2.2 利用 PIC 实现温度监控 . 2 2.3 利用单片机实现温度监控 . 2 2.4 方案选择 . 3 第 3 章 硬件电路设计 . 4 3.1 硬件设计思路 . 4 3.2 总体设计框图 . 4 3.3 单元电路设计 . 4 3.3.1 核心处理单元 MicroChip PIC16F877A 单片机介绍 . 4 3.3.2 RS-232-C 接口电路 . 6 3.3.3 继电器 . 7 3.3.4 半导体降温片及电阻加热丝 . 7 3.4 温度检测电路 . 8 3.4.1 加热系统 . 9 3.4.2 制冷系统 . 10 3.5 数码管显示电路 . 11 3.6 键盘控制电路 . 12 3.7 报警电路 . 14 3.8 电源电路 . 14 3.9 串行通讯电路 . 15 3.10 整体电路 . 16 第 4 章 温度控制系统软件设计 . 17 4.1 Microchip PIC16F877A 单片机温度控制系统软件结构图 . 17 4.2 单片机控制流程图 . 17 4.3 温度变换程序模块 . 19 4.4 温度非线性转换程序模块 . 19 第 5 章 通信协议的设计 . 21 5.1 软件设计 . 21 5.1.1 通信协议概述 . 22 长 春 大 学 毕业设计（论文）纸 共 2 页 第 2 页 装 订 线 5.1.2 通信协议处理流程 . 22 5.2 PC 接收数据软件设计流程 . 24 5.3 PC 上位机的软件设计 . 26 5.4 单片机软件设计 . 26 第 6 章 Protel99 设计原理图 . 29 设计总结 . 32 致 谢 . 33 参考文献 . 34 附 录 A . 35 附 录 B . 35 长 春 大 学 毕业设计（论文）纸 共 37 页 第 1 页 装 订 线 第第1章章 引言引言 随着“信息时代”的到来，作为获取信息的手段传感器技术得到了显著的进 步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。传感器技术已成 为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类传感器的 基本结构、工作原理及特性是非常重要的。 由于传感器能将各种物理量、化学量和生物量等信号转变为电信号，使得人们可 以利用计算机实现自动测量、信息处理和自动控制，但是它们都不同程度地存在温漂 和非线性等影响因素。传感器主要用于测量和控制系统，它的性能好坏直接影响系统 的性能。因此，不仅必须掌握各类传感器的结构、原理及其性能指标，还必须懂得传 感器经过适当的接口电路调整才能满足信号的处理、显示和控制的要求，而且只有通 过对传感器应用实例的原理和智能传感器实例的分析了解， 才能将传感器和信息通信 和信息处理结合起来，适应传感器的生产、研制、开发和应用。另一方面，传感器的 被测信号来自于各个应用领域，每个领域都为了改革生产力、提高工效和时效，各自 都在开发研制适合应用的传感器，于是种类繁多的新型传感器及传感器系统不断涌 现。温度传感器是其中重要的一类传感器。其发展速度之快，以及其应用之广，并且 还有很大潜力。 为了提高对传感器的认识和了解， 尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与 用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本文利用单片机结合传感器技 术而开发设计了这一温度监控系统。文中传感器理论单片机实际应用有机结合，详细 地讲述了利用热敏电阻作为热敏传感器探测环境温度的过程， 以及实现热电转换的原 理过程。 本设计应用性比较强，设计系统可以作为生物培养液温度监控系统，如果稍微改 装可以做热水器温度调节系统、实验室温度监控系统等等。课题主要任务是完成环境 温度检测，利用单片机实现温度调节并通过计算机实施温度监控。设计后的系统具有 操作方便，控制灵活等优点。 本设计系统包括温度传感器，A/D 转换模块，输出控制模块，数据传输模块，温 度显示模块和温度调节驱动电路六个部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细 介绍。整个系统的核心是进行温度监控，完成了课题所有要求。 长 春 大 学 毕业设计（论文）纸 共 37 页 第 2 页 装 订 线 第第2章章 设计方案设计方案 2.1 2.1 方案论证方案论证 无论是工农业生产中，还是日常生活中，对温度的检测和控制都是必不可少的， 对于温度的检测通常是采用热敏电阻在通过 A/D（模/数）转换得到数字信号，但由 于信号的采集对整个系统的影响很大， 如果采样精度不高， 会使这个系统准确性下降。 因此本次设计采用高精度的温度传感器：数字温度传感器 DS18B20。这种数字温度传 感器是 DALLAS 公司生产的单总线， 。 而对于温度控制的方法也有很多： 如单片机控制、 PLC 控制、模拟 PID 调节器和数字 PID 调节器等等。综合各方面的意见，本设计采用 单片机来实现温度的控制。 2.2 利用利用 PIC 实现温度监控实现温度监控 利用 PLC 实现对温度恒定的控制，其控制系统的结构框图如图 2.2 所示：采用 PLC 控制实现电热丝加热全通、间断导通和全断加热的自动控制方式，来达到温度的 恒定。智能型电偶温度表将置于被测对象中，热电偶的传感器信号与恒定温度的给定 电压进行比较，构成闭环系统，生成温差电压 Vt，PLC 自适应恒温控制电路，根据 Vt 的大小计算出全通、间接导通和全断的自适应恒温控制电路，并将占空比可调的 控制电平经输出隔离电路去控制可控硅门极的通断，实现自适应的恒温控制。若温度 升的过快，PLC 也将输出关断电平信号转换为可控硅电路相匹配的输入信号。 温度传感器和 Micro Chip PIC16F877A 单片机中的 A/D 转换器构成输入通道，用 于采集培养皿内的温度信号。 温度传感器输出电压经过 A/D 转换后的数字量与培养皿 内的温度给定值数字化后进行比较，即可得到实际温度和给定温度的偏差。培养皿内 的温度设定值由 Micro Chip PIC16F877A 单片机中程序设定。由 Micro Chip PIC16F877A 单片机构成的数字控制器进行比较运算，经过比较后输出控制量控制由 加热和降温电路构成的温度调节电路对培养皿中的培养液温度进行调节。 同时通过电 平转换电路把当前温度传输到商用计算机的串口中， 由计算机动态的显示培养皿中的 温度，正常情况下温度控制由 Micro Chip PIC16F877A 单片机自动控制。必要时，计 算机也可以通过软件来强制改变培养皿中温度。 2.3 利用利用单片机实现温度监控单片机实现温度监控 利用单片机系统实现温度恒定的控制，系统主要包括现场温度采集、实时温度显 示、加热控制参数设置、加热电路控制输出、与报警装置和系统核心 AT89S52 单片机 作为微处理器。 温度采集电路以数字量形式将现场温度传至单片机。 单片机结合现场温度与用户 长 春 大 学 毕业设计（论文）纸 共 37 页 第 3 页 装 订 线 设定的目标温度，按照已经编程固化的模糊控制算法计算出实时控制量。以此控制量 控制固态继电器开通和关断，决定加热电路的工作状态，使温度逐步稳定于用户设定 的目标值。在温度到达设定的目标温度后，由于自然冷却而使其温度下降时，单片机 通过采样回的温度与设置的目标温度比较，作出相应的控制，开启加热器。当用户需 要比实时温度低的温度时，此电路可以利用风扇降温。 系统运行过程中的各种状态参 量均可由数码管实时显示。 2.4 方案选择方案选择 选择方案一。理由：电路简单稳定可靠、无须调试，与 A/D 连接方便，本设计 要实现高温和低温的采集，故要用 NTC 热敏电阻器、PIC16F877 。 长 春 大 学 毕业设计（论文）纸 共 37 页 第 4 页 装 订 线 第第3章章 硬件电路设计硬件电路设计 3.1 硬件设计思路硬件设计思路 本设计用温度传感器将被测温度转换为电量，由模数转换器将模拟量转换为数字 量，再与单片机相连，通过键盘显示接口芯片实现温度限值的设定。最后通过小键盘 控制数码管显示所需要的某路温度值。 3.2 总体设计框图总体设计框图 总体设计框图如图下所示。说明如下： 1）被测温度经过温度传感器转换为电量，再送给 A/D 转换器。 2）经过 A/D 转换为二进制数值，送给 PIC16F877A ，PIC16F877A 根据设计目的完成 相应的软件处理。 3）处理完毕后，送键盘显示处理芯片，然后再由数码管显示。 4）如果温度超过所设温度限值，报警处理。 5）温度在 A/D 转换中可进行巡回检测。 6）由小键盘控制所需显示路数的温度。 基于单片机的多路温度采集、显示和报警设计方案原理图 3.3 单元电路设计单元电路设计 3.3.1 3.3.1 核心处理单元核心处理单元 MicroChip PIC16F877AMicroChip PIC16F877A 单片机介绍单片机介绍 MicroChip PCI16F877A 单片机主要性能： 具有高性能 RISC CPU 仅有 35 条单字指令。 温度采集 A/D 转换 报警器 显示器 键盘 PIC16F877 A 长 春 大 学 毕业设计（论文）纸 共 37 页 第 5 页 装 订 线 除程序指令为两个周期外，其余的均为单周期指令。 运行速度：DC-20M 时钟输入。 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。 引脚输出和 PIC16C73B/74B/76/77 兼容。 中断能力（达到 14 个中断源） 。 8 级深度的硬件堆栈。 直接，间接和相对寻址方式。 上电复位（POR） 。 上电定时器(PWRT)和震动启动定时器。 监视定时器（WDT） ，它带有片内可靠运行的 RC 振荡器。 可编程的代码保护。 低功耗睡眠方式。 可选择的振荡器。 低功耗，高速 CMOS FLASH/EEPROM 工艺。 全静态设计。 在线串行编程(ICSP)。 单独 5v 的内部电路串行编程(ICSP)能力。 处理机读/写访问程序存储器。 运行电压范围 2.0v 到 5v。 高输入/输出电流 25mA。 商用，工业用温度范围。 低功耗： 在 5v,4MHz 时典型值小于 2mA。 在 3v,32KHz 时典型值小于 20uA。 典型的静态电流值小于 1uA。 外围特征： Timer 0 ：带有预分频的 8 位定时器/计数器。 Timer 1 ：带有预分频的 16 位定时器/计数器，在使用外部晶体时钟 时在 SLEEP 期间仍能工作。 Timer 2 ：带有 8 位周期寄存器，预分频和后分频器的 8 位定时器/计 数器 2 个捕捉器，比较器和 PWM 模块。 长 春 大 学 毕业设计（论文）纸 共 37 页 第 6 页 装 订 线 其中 ：捕捉器是 16 位的，最大分辨率为 12.5nS。 比较器是 16 位的，最大分辨率为 200nS。 PWM 最大分辨率为是 10 位。 10 位多通道模/数转换器。 带有 SPI（主模式）和 I2C（主/从）模式的 SSP。 带有 9 位地址探测的通用同步异步接收/发送（USART/RCI） 。 带有 RD,WR 和 CS 控制（只 40/44 引脚）8 位字宽的并行从端口。 带有降压的复位检测电路。 3.3.3 3.3.3 继电器继电器 继电器是具有隔离功能的自动开关，广泛用于遥控，遥测，通信，自动控制，机 电一体化及电力电子设备中，是最重要的控制元件之一。 继电器是在自动控制电路中起控制与隔离作用的执行部件， 它实际上是一种可以 用低电压、小电流来控制大电流、高电压的自动开关。在本系统中，继电器控制的自 动温度调节电路和 PCI16F877A 单片机中程序构成温度自动监测电路，实现对生物培 养液温度的监测和自动控制 3.3.43.3.4 半导体降温片及电阻加热丝半导体降温片及电阻加热丝 半导体制冷器是根据热电效应技术的特点，采用特殊半导体材料热电堆来制冷，能 够将电能直接转换为热能，效率较高。其工作原理如图 3.2： 图 3.2 半导体降温片工作原理图 半导体制冷片由许多 N 型和 P 型半导体之颗粒互相排列而成，而 N P 之间以一般 的导体相连接而成一完整线路，通常是铜、铝或其他金属导体，最後由两片陶瓷片像 夹心饼乾一样夹起来，陶瓷片必须绝缘且导热良好，通上电源之後，冷端的热量被移 到热端，导致冷端温度降低，热端温度升高。它的外观如图 3.2.5 所示。 长 春 大 学 毕业设计（论文）纸 共 37 页 第 7 页 装 订 线 图 3.3 半导体降温片外观图 本控制系统是对生物培养液进行温度监控， 过快的温度变化对生物繁殖显然是 不利的，因此在本系统中采用的是高阻抗小功率加热电阻丝进行温度的小范围调节。 3.4 温度检测电路温度检测电路 温度采集电路热电偶的电压信号进来之后，经过射极跟随器，再经过放大进入单 片机的 AD0 接口，电压跟随输入阻抗高，输出阻抗低，AD 输入阻抗一般较小。加上 之后提高了带载能力 长 春 大 学 毕业设计（论文）纸 共 37 页 第 8 页 装 订 线 3.4 温度检测电路 3.4.13.4.1 加热系统加热系统 图 3.5 为系统加热模块，首先传感器将加热炉的温度转化为电压信号，PLC主控 控制内部的 A/D 将送进来的电压信号转化为PLC可识别的数字量， 然后PLC将系统给定 的温度值与反馈回来的温度值进行处理，给移相触发模块，再给三相整流电路（SCR） 一个触发脉冲（既控制脉冲） ，这样通过 SCR 的输出我们控制了加热炉电阻丝两端的 电压，也既加热炉温度控制得到实现。其中PLC主控系统为加热炉温度控制系统的核 心部分起重要作用。图中温度传感器和 Micro Chip PIC16F877A 单片机中的 A/D 转换 器构成输入通道，用于采集系统温度信号。温度传感器输出电压经过 A/D 转换后的数 字量与所测温度给定值数字化后进行比较，即可得到实际温度和给定温度的偏差。温 度设定值由 Micro Chip PIC16F877A 单片机中程序设定。由 Micro Chip PIC16F877A 单片机构成的数字控制器进行比较运算， 经过比较后输出控制量控制由加热和降温电 路构成的温度调节电路对培养皿中的培养液温度进行调节。 同时通过电平转换电路把 当前温度传输到商用计算机的串口中，由计算机动态的显示培养皿中的温度，正常情 况下温度控制由 Micro Chip PIC16F877A 单片机自动控制。必要时，计算机也可以通 过软件来强制改变系统温度。 长 春 大 学 毕业设计（论文）纸 共 37 页 第 9 页 装 订 线 3.5 加热系统 3.4.2 3.4.2 制冷系统制冷系统 图 3.6 为系统制冷模块，首先传感器将加热炉的温度转化为电压信号，PLC主控 控制内部的 A/D 将送进来的电压信号转化为PLC可识别的数字量， 然后PLC将系统给定 的温度值与反馈回来的温度值进行处理，给移相触发模块，再给三相整流电路（SCR） 一个触发脉冲（既控制脉冲） ，这样通过 SCR 的输出我们控制了加制冷电阻丝两端的 电压，也既温度控制得到实现。 通过温度检测系统比较测量温度值与系统数值比较，来检测温度的升降，从而达 到控制温度的高低。由于单片机的端口有限,温度监视和温度设定使用了单片机的同 一组端口。为了加以控制,设置了一个控制位CTRL, CTRL控制着发送到单片机的数据 是采集温度值还是设定温度值,同时,这个信号也被发送到单片机,以告知单片机当前 它接收到的数据是哪一种。当CTRL为0时,数据选择器把当前温度值发送给单片机,单 片机此时首先把接收到的温度送显,然后判断当前温度是否在设定的温度范围之内, 如果温度适宜,则停止加热或启动制冷设备并延时等待,以进入下一个监控周期。 如果 温度太低,则启动加热设备以提升温度,温度太高则启动制冷设备以降低温度。 当CTRL 为1时,数据选择器送给单片机的是用户欲设定的温度值,此时,单片机分别读入温度 的上限和下限,然后重新自检,开始以新设定的温度范围进行工作。 通过对温度设定电 路开关的通断控制,可以把欲设定温度的二进制值发送给单片机。 长 春 大 学 毕业设计（论文）纸 共 37 页 第 10 页 装 订 线 3.6 制冷系统 3.5 数码管显示电路数码管显示电路 测温过程中，被控对象的实际温度通过数码管显示电路实时显示。 显示部分分为静态显示电路和动态显示电路两种。 静态显示：各数码管在显示过程中持续得到送显信号，与各数码管接口的 I/O 口 线是专用的。其特点是，无闪烁，用元器件多，占 I/O 口线多，无须扫描，节省 CPU 时间，编程简单。 动态显示：各数码管在显示过程中轮流得到送显信号，与各数码管接口的 I/O 口线是共用的。其特点是，用元器件少，占 I/O 口线少，必须扫描，花费 CPU 时间， 编程复杂。而 LED 显示则采用动态显示。 图 3.7 为数码显示电路 3.7 数码显示电路 七段发光二极管显示器,又叫 LED 显示器,因其价格低廉、 功耗较小和性能可靠等 优点,在各种仪器仪表中得到了广泛的应用。现在市场上出售的专用 LED 驱动器种类 有很多,且大多数功能较， 但价格相应地也较高 ,如果用在低成本的简单系统中,不仅 是一种资源的浪费,而且增加了产品的成本。 用74HC595 芯片驱动LED有以下特点: 速 长 春 大 学 毕业设计（论文）纸 共 37 页 第 11 页 装 订 线 度较快，功耗较小,LED 的数目多少随意,既可以控制共阴极的 LED 显示器，也可以控 制共阳极的LED显示器,可以软件控制LED的亮度,还可以在必要的时候关断显示( 数 据保留) ,以减小功耗 ,并可随时唤醒显示。用它设计的电路,不仅软硬件设计简单, 而且功耗低,驱动能力强 ,占用的I/ O口线较少,是一种造价低廉,应用灵活的设计方 案。 74 HC595 内含 8 位串入、串/ 并出移位寄存器和 8 位三态输出锁存器 。寄存器 和锁存器分别有各自的时钟输入(SCLK 和 SLCK),都是上升沿有效 。当 SCL K 从低 到高电平跳变时,串行输入数据 (SDA)移入寄存器;当 SLCK 从低到高电平跳变时,寄 存器的数据置入锁存器。清除端( CLR) 的低电平只对寄存器复位(QS 为低电平),而对 锁存器无影响。当输出允许控制( EN)为高电平时,并行输出( Q0 Q7)为高阻态,而串 行输出(QS)不受影响。74 HC595 最多需要 5 根控制线，即 SDA、SCL K、SLCK、 CLR 和 EN。其中 CLR 可以直接接到高电平,用软件来实现寄存器清零;如果不需要软件改 变亮度,EN可以直接接到低电平,而用硬件来改变亮度。 把其余三根线和单片机的I/ O 口相接,即可实现 74H595 对 L ED 的控制。数据从 SDA 口送入 74 HC595 ,在每个 SCL k 的上升沿,SDA 口上的数据移入寄存器,在 SCLK 的第 9 个上升沿,数据开始从 QS 移 出。如果把第一个 74HC595 的 QS 和第二个 74HC595 的 SDA 相接,数据即移入第二个 74HC595 中,照此一个一个接下去,可接任意多个。数据全部送完后,给 SLCK 一个上升 沿,寄存器中的数据即置入锁存器。此时如果 EN 为低电平,数据即从并口 Q0 Q7 输 出,把 Q0Q7 与 LED 的 8 段相接,L ED 就可以实现显示了。要想软件改变 LED 的亮 度,只需改变 EN 的占空比就行了。 3.6 键盘控制电路键盘控制电路 作为一种完备的单片机控制应用系统， 良好的人机界面可以使操作者能够及时了 解系统的运行状态， 并根据显示的数据来选择合理的控制方案， 达到实时控制的目的。 所以在本节着重阐述键盘与显示电路的设计。本设计采用了 Intel8279 这一款键盘、 显示接口芯片，该芯片是一种通用的可编程的键盘、显示接口器件，单个芯片就能完 成键盘输入和 LED 显示控制两种功能 【3】 。 图 3.8 为键盘控制系统 长 春 大 学 毕业设计（论文）纸 共 37 页 第 12 页 装 订 线 3.8 键盘控制电路 旋转拨码开关，具有左转,右转,按下三个功能。4、5 脚是中间按下去的开关接 线，1、 2、 3 脚是涡轮脚，中间 2 脚接地，1、3 脚上拉电阻，当左转、右转旋纽时， 在 1、3 脚就有脉冲信号输出了。 S1 是复位按键，通过 10k 电阻接到 VCC，来保证 VPP 的低电平复位。 3.7 报警电路报警电路 本设计的报警电路较为简单，由一个自振荡型的蜂鸣器（只要在蜂鸣器两端加上 超过 3 伏的电压，蜂鸣器就会叫个不停）和一个发光二极管组成，如图 3.3.6 所示。 在所需要的温度达到一定的上限或下限时，报警电路开始工作。双限温度报警器，采 用热敏电阻器和运算放大器集成电路等元器件制作而成，具有灵敏度高、稳定性好等 特点，其温度控制范围为 0.80，能在受控温度达到设定温度的上限值或下限值时 发出声光报警信号，可用于禽蛋孵化、食用菌培育等方面。 该双限温度报警器电路 由温度检测放大电路、超低频振荡器、声音报警电路和电源电路组成，如图所示。 长 春 大 学 毕业设计（论文）纸 共 37 页 第 13 页 装 订 线 3.9 报警电路 3.8 电源电路电源电路 电源电路由圆形电源接插头、单相桥式整流电路、滤波电路和三端稳压电路、电 源开关、指示灯、保险、构成。其电路图如图 3.10 所示，图中“output”端输出为 +5V。 电子设备中常使用输出电压固定的集成稳压器。三端式稳压器只有输入、输出和 公共引出端，由启动电路、基准电压电路、取样比较放大电路、调整电路和保护电路 等部分组成。在本系统中，要求电源电压为+5V，由于三端式稳压器输出电压固定， 故在设计中选择三端式稳压器 L7805。三端式稳压器的输入与输出之间电压差为 2 3V，整流桥的输出电压是输入电压(有效值)的 1.2 倍，可选用输出 7-12V，900MA 左 右的便携电源。图 3.2 中 CD1、CD4、CD5 为低频滤波电容，根据经验选择电解电容， 其容值为 47F；CD2、CD3 为高频滤波电容，均选 0.1F 的无极性电容。发光二极 管用于指示电源是否接通，选择 FG1112004 发光二极管，选择限流电阻 R5=2.4k。 3.10 电源电路 长 春 大 学 毕业设计（论文）纸 共 37 页 第 14 页 装 订 线 3.9 串行通讯电路串行通讯电路 3.11 串行通讯电路 计算机与计算机或计算机与终端之间的数据传送可以采用串行通讯和并行通讯 二种方式。由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低，特别是在远程传输时，避免 了多条线路特性的不一致而被广泛采用。 在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个 标准接口，使不同 的设备可以方便地连接起来进行通讯。 RS-232-C 接口（又 称 EIA RS-232-C）是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在 1970 年由美国电子 工业协会（EIA）联合贝尔系统、 调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定 的用于串行通讯的标 准。它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE） 之间 串行二进制数据交换接口技术标准”该标准规定采用一个 25 个脚的 DB25 连 接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信 号的电平加以规定。 接口的信号内容 实际上 RS-232-C 的 25 条引线中有许多是很少使用的， 在计 算机通讯中一般只使用 3-9 条引线。RS-232-C 最常用的 9 条引线的信号。 接口的电气特性 在 RS-232-C 中任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。 即： 长 春 大 学 毕业设计（论文）纸 共 37 页 第 15 页 装 订 线 逻辑。 “1” ，-5-15V；逻辑“0” +5 +15V 。噪声容限为 2V。即 要求接收器 能识别低至+3V 的信号作为逻辑“0” ，高到-3V 的信号 作为逻辑“1” 。 接口的物理结构 RS-232-C 接口连接器一般使用型号为 DB-25 的 25 芯插头 座,通常插头在DCE端,插座在DTE端. 一些设备与PC机连接的RS-232-C接口,因为 不使用对方的传送控制信号,只需三条接口线,即“发送数据” 、 “接收数据”和“信号 地” 。所以采用 DB-9 的 9 芯插头座，传输线采用屏蔽双绞线。 传输电缆长度 由 RS-232C 标准规定在码元畸变小于 4%的情况下，传输电缆 长度应为 50 英尺，其实这个 4%的码元畸变是很保守的，在实际应用中，约有 99%的 用户是按码元畸变1020%的范围工作的， 所以实际使用中最大距离会远超过50英尺。 图 3.1 Max232 结构图 长 春 大 学 毕业设计（论文）纸 共 37 页 第 16 页 装 订 线 第第 4 章章 温度控制系统软件设计温度控制系统软件设计 4.1 单片机控制流程图单片机控制流程图 图 4.2.1 单片机控制流程图 开始 初始化PIC16F877A单片机端口地 读入预设温度 启动 A/D 转 A/D转换结果送入NX单 NX-FF 0 F0-NX 0 降温 加热 工 程 量 变 换 温度非线性温 度转换 发送数据到串 口 命 令 识 别程 从串口接受数据 Y Y Y N N N 长 春 大 学 毕业设计（论文）纸 共 37 页 第 17 页 装 订 线 4.3 温度变换程序模块温度变换程序模块 温度传感器在 12到 60输出 2.52V1.02V，温度起点为 12，满量程为 48。 Micro Chip PIC16F877A 单片机内嵌的 10 位 A/D 转换器对应输出的数字量为 0000000000B1111111111B（05V） ，应用以下变换公式进行变换： AX=A0+(AM-A0)(NX-N0)/(NM-N0) 式中，A0为一次测量仪表的下限。 AM为一次测量仪表的上限。 AX实际测量值。 N0仪表下限对应的数字量。 NM仪表上限对应的数字量。 NX测量值对应的数字量。 4.4 温度非线性转换程序模块温度非线性转换程序模块 采用折线拟合法进行线性化处理 如图 4.4.1 所示，分为以下几段： 当 1.73VAx2.52V 时，T=0.06*WN+12 当 1.40VWN1.73V 时，T=0.03*WN+25 当 1.24VWN1.40V 时，T=0.016*WN+40 当 1.06VWN 0.54 故当所传输的一帧数据为10 位时，所允许的最大的波特率允许误差为5 %对于其它常 用的8位， 9位， 11位， 一帧的串行传输， 其最大的波特率允许误差分别为6.25%， 5.56%， 和4.5%。 减小波特率误差的措施 长 春 大 学 毕业设计（论文）纸 共 37 页 第 24 页 装 订 线 我们知道使用离散度小的晶振是减小波特率误差的关键。如果，晶振的离散度已 超过所允许的范围，此时不宜用其标称值，可以采用测量其波特率的方法来得出实际 的晶振波特率值。 （2）单片机软件的实现 设置通信方式和波特率的值例 MOV SCON,#50H 初始化串口设为方式1 MOV TMOD,#20H 利用定时器1为波特率发生器并设为模式2 MOV PCON,#XXH 设置SMOD值 MOV TH1,#XXH 设置定时器初始