基于89S51单片机机房监控系统的设计.doc

题目：基于89S51单片机机房监控系统的设计院 （系）： 电子信息工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 080410 学 生 学 号： 一:系统功能和技术指标本设计是一种以单片机为核心的温度控制系统，它集信号采集，温度显示和温度控制于一体。它的控制思想是利用模拟信号转换成数字信号进入单片机89S51,显示温度控制。根据温差的大小，输出不同的控制信号，达到控制温度的目的。硬件方面采用485与LCD和键盘连接的成熟技术完成显示和设定值输入。最后通过软硬联调，检验系统功能，最终完成室温的精确测量技术指标：（1）温度设定范围为-10+85，精度为0.5。湿度测试范围199%，精度值为3%。（2）用LCD显示当前温度。（3） 能根据设定的温度实现加热或降温处理。（4）设计出控制系统电路单元。二:设计方案(温度控制系统硬件选择)1. 温度传感部分要求对温度和与温度有关的参量进行检测，则采用数字温度传感器DS18B20。DS18B20可组网数字温度传感器芯片封装而成，具有耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。热敏电阻价格高，不线性，需要复杂的恒流源伺服电路。数据处理复杂。热电偶要加上补偿电路且材料价高。DS18B20只需三根导线和一个电阻。不需要其他任何外围电路即可测得温度数据。故电路非常简单。电路简单稳定可靠，无需调试，无需A/D转换。2信号传感部分通讯接口采用RS-232，RS-232串口标准是种在低速率串行通讯种增加通讯距离的单端标准。RS-232采取不平衡传输方式，即单端通讯。其收发端的数据信号都是相对于地信号的。所以其共模抑制能力差，再加上双绞线的分布电容，其传输距离最大约为15M，最高速率为20KBPS，且其只能支持点对点通信。3.加热降温驱动控制电路采用光耦合双向可控硅驱动电路。它能够达到加热效果，开关量控制容易，驱动简单，驱动系统的抗干扰能力强。考虑到成本问题，在该电路的实际焊接中用发光二极管代替。降温系统采用继电器驱动12V散热风扇，成本低且驱动简单。4.键盘输入部分采用独立式按键接口。这种方式是各种键盘相互独立。每个按键各接一根输入线，一根输入线上的按键工作状态不会影响其他输入线上的工作状态。因此，通过检测输入线的电平状态可以很容易判断哪个按键被按下了。独立式按键电路配置灵活，软件简单。但每个按键需占用一根输入口线，在按键数量较多时需要较多的输入口线且电路结构复杂，故此种键盘适用于按键较少或操作速度较高的场合。独立式按键电路按键直接与单片机的I/O口线相接，通过读I/O口，判定各I/O口线的电平状态，即可识别出按下的按键，减少单片机的I/O口的使用，设计简单。配置灵活，软件简单。虽然每个按键需占用一根输入口线，但该设计所用按键较少。5看门狗复位电路软件看门狗是利用单片机片内闲置的定时器计数器单元作为看门狗, 在单片机程序中适当地插入“喂狗”指令, 当程序运行出现异常或进入死循环时, 利用软件将程序计数器PC 赋予初始值, 强制性地使程序重新开始运行。具体实现方法如下。（1） 首先在初始化程序中设置好定时器计数器的方式控制寄存器(TMOD) 和定时时间的初值, 并开中断。（2） 根据定时器的定时时间, 在主程序中按一定的间隔插入复位定时器的指令, 即插入“喂狗”指令, 两条“喂狗”指令间的时间间隔(可由系统时钟和指令周期计算出来) 应小于定时时间, 否则看门狗将发生误动作。（3） 在定时器的中断服务程序中设置一条无条件转移指令, 将程序计数器PC 转移到初始化程序的入口。当程序正常运行时, 定时器不会发生溢出;，而程序运行异常时, 定时器超时溢出并产生中断, 通过中断服务程序强行使PC 回到起始位置, 从而恢复程序的正常运行。但这里必须注意一点, 由于定时器溢出产生中断时, CPU 所执行的中断服务程序是一条无条件转移指令, PC 被强行从中断服务程序中拉出, 而中断服务程序并未真正结束, 即未执行中断返回指令RET I。此时片内的中断优先级触发器仍处于置位状态, 这将使同级的其他中断请求被屏蔽, 为此应在初始化程序结束前放置一条RETI指令,并对堆栈和堆栈指针SP 作相应的处理(在堆栈的栈顶预留两个字节单元, 用来存放主程序的入口地址) , 以保证初始化程序结束后, 优先级触发器被复位, 使中断系统正常工作, 并开始顺序执行主程序。软件看门狗的最大特点是无需外加硬件电路, 经济性好。三：硬件系统设计系统结构框图：单片机温度采集模块湿度采集模块最小系统模块通信模块看门狗模块硬件系统设计原理图： 四：软件系统设计主程序流程图 系统接通电源，对内存单元进行初始化。对存放数据的存储单元清零。执行数据采集任务，对