仓库温度实时监控系统.doc

河南机电高等专科学校河南机电高等专科学校 毕业设计论文毕业设计论文 基于单片机的仓库温度实时监控系统基于单片机的仓库温度实时监控系统 系 部 自动控制系 专 业 电气自动化 班 级 自 093 姓 名 陈亚辉 学 号 091415335 指导老师 杨晓 二零一二年五月二零一二年五月 摘摘 要要 防爆是仓库日常工作的重要内容 是衡量仓库管理质量的重要指标 它直接影 响到储备物资的使用寿命和工作可靠性 为保证日常工作的顺利进行 首要问题是 加强仓库内温度的监测工作 因此我们需要一种造价低廉 使用方便且测量准确的 温湿度测量仪 基于单片机应用系统 提出了一种简单 易行 廉价的嵌入式网络系统框架及 其整个系统的构架 模块的实现方法 在此系统框架基础上开发了远程温度测控系 统 包括软硬件设计 通过软硬件系统的调试 证明整个远程测控系统可行有效 对现场参量准确的测量是高性能温度控制的基础 以单片机 8031 作为温度监 控核心部件 采用热电偶温度传感器 运算放大器 A D 转换器等构成温度采集 模块 通过对采集到的温度数据值进行比例积分微分运算处理 并与上位机进行通 信 实现一种温度监控系统的设计 实验表明该系统具有转换速度快 精度高 控 制能力强等特点 关键词关键词 仓库 温度 监控 报警 ABSTRACT The explosion proof is an important content of the daily work of warehouse warehouse management is a measure of an important quality index of it directly affects the life of reserve materials and work reliability In order to ensure the daily work the primary issue is to strengthen the warehouse temperature monitoring So we need a low cost easy to use and accurate measurement of temperature and humidity measuring instrument Based on single chip microcomputer application system this paper puts forward a simple easy cheap embedded network system framework and the whole system framework module realization method This system is developed on the basis of remote temperature measurement and control system including hardware and software design Through the hardware and software system debugging demonstrated the remote measurement and control system is feasible and effective On the field parameters of accurate measurement is high performance temperature control based on Based on the single chip computer 8031 as the temperature monitoring of core components using a thermocouple temperature sensor amplifier A D converter The temperature acquisition module the collected temperature data values are proportional integral differential operation processing and communicate with the PC a temperature monitoring system design The experiments show that the system has fast switching speed high precision strong control ability etc Keywords warehouse temperature monitoring alarm 目录目录 第 1 章 绪论 1 1 1 传感器技术 1 1 2 仓库温度实时监控的发展历史 1 1 3 课题的研究意义 1 第 2 章 系统总体设计 2 2 1 温度传感器模块 2 2 2 信号采集模块 2 2 3 系统总体框图 3 第 3 章 硬件设计 4 3 1 信号采集 4 3 1 1 温度传感器 4 3 1 2 多路开关 5 3 2 信号分析与处理 5 3 2 1 A D 转换 5 3 2 2 单片机 8031 8 3 2 6 工作方式 8 3 3 显示与报警的设计 10 3 3 1 键盘设计与显示电路 10 3 3 2 报警电路 11 第 4 章 软件设计 13 4 1 主程序流程图 14 4 2 T0 中断流程图 15 4 3 温度采样子程序流程图 16 4 4 键扫描程序流程图 17 第 5 章 总结与展望 18 5 1 总结 18 5 2 不足之处与展望 19 参考文献 19 致 谢 20 附录 A 第第 1 章章 绪论绪论 1 1 传感器技术传感器技术 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 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 器经过合适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 1 2 仓库温度实时监控的发展历史仓库温度实时监控的发展历史 在以前 人们应用传统的方法对仓库进行检测 传统的方法是通过人工进行检 测 对不符合温度要求的库房进行通风和降温等工作 这种人工测试方法费时费力 效率低 且测试的温度误差大 随机性大 目前 国内大中型库房在仓储管理中由 于技术和资金上的原因 多数仅限于只对温度进行监测 当温度超标时进行强制通 风和翻仓 即使如此 处理不及时或因设备人力条件有限仍会造成大量损失 1 3 课题的研究意义课题的研究意义 由于温度已成为衡量仓库安全的重要指标之一 所以 越来越多的温度监控系 统被人们研究出来 温度的检测一方面可以预防高温引起的火灾 另一方面 还可 以设置报警系统从而启动防范措施 如果温度达到一定值 经过报警系统 这时 加上一个冷风机 启动冷风机达到降温的目的 本课题的研究 有助于对仓库温度 进行实时监控 这样 仓库的温度会时时刻刻被反映出来 工作人员通过计算机可 以时刻监控 进而采取措施 达到实时监控并控制的目的 本文所介绍的温度控制 系统是基于8031单片机控制核心 结合传感器和数字电子电路技术 实现了温度检 测与库房温度的有 效控制 降低经济损失和劳动强度 第第 2 章章 系统总体设计系统总体设计 本设计要实现的基本要求 1 可以检测仓库内的温度 并显示当前检测的温度 2 可通过键盘对仓库温度上下限的设定 3 低于温度下限报警 高于温度上限时报警 4 能显示各个测温点的温度和仓库的平均温度 5 测量的范围为 0 25 度 精度为 为了实现以上要求 本设计在基于单片机对数字信号的高敏感和可控性 温度 传感器可以产生模拟信号 和 A D 模拟数字转换芯片的性能 本文设计了以单片机 基本系统为核心的一套检测系统 其中包括 A D 转换 单片机 复位电路 温度检 测 键盘及显示 报警电路 系统软件等部分的设计 2 1 温度传感器温度传感器模块模块 温度传感器 AD590 它的测温范围在 55 150 之间 而且精度高 M 档 在测温范围内非线形误差为 0 3 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损坏 使用可靠 它只需直流电源就能工作 而且 无需 进行线性校正 所以使用也非常方便 接口也很简单 作为电流输出型传感器的一 个特点是 和电压输出型相比 它有很强的抗外界干扰能力 AD590 的测量信号可 远传百余米 因此 本设计采用了 AD590 2 2 信号采集信号采集模块模块 温度输入信号为 8 路的模拟信号 在本设计中 采用了多路分时的模拟量输入通道 这种结构的模拟量通道特点为 对 ADC S H 要求高 处理速度慢 硬件简单 成本 低 完全满足了本次设计的要求 接口A D转换器 多 路 切 换 器 信号调理系统 信号调理系统 信号调理系统 采样保持器 CPU 图 2 1 多路分时的模拟量输入通道 2 3 系统总体框图系统总体框图 单 片 机 串行口LED显示 报警显示 键盘设置 CD4051多 路开关 MC14433 A D转换 AD590温度检测 图 2 2 系统总体框图 本设计由信号采集 信号分析和信号处理三个部分组成的 一 信号采集 由 AD590 多路开关 CD4051 组成 二 信号分析 由 A D 转换器 MC14433 单片机 8031 基本系统组成 三 信号处理 由串行口 LED 显示器和报警系统等组成 当将单片机用作测控系统时 系统总要有被测信号懂得输入通道 由计算机拾 取必要的输入信息 对于测量系统而言 如何准确获得被测信号是其核心任务 而 对测控系统来讲 对被控对象状态的测试和对控制条件的监察也是不可缺少的环节 传感器是实现测量与控制的首要环节 是测控系统的关键部件 如果没有传感 器对原始被测信号进行准确可靠的捕捉和转换 一切准确的测量和控制都将无法实 现 工业生产过程的自动化测量和控制 几乎主要依靠各种传感器来检测和控制生 产过程中的各种参量 使设备和系统正常运行在最佳状态 从而保证生产的高效率 和高质量 第第 3 3 章章 硬件设计硬件设计 3 1 信号采集信号采集 3 1 1 温度传感器温度传感器 集成温度传感器 AD590 是美国模拟器件公司生产的集成两端感温电流源 一 基本应用电路 图 3 1 是 AD590 用于测量热力学温度的基本应用电路 因为流过 AD590 的电流 与热力学温度成正比 当电阻 R1和电位器 R2的电阻之和为 1k 时 输出电压 V0随 温度的变化为 1mV K 但由于 AD590 的增益有偏差 电阻也有偏差 因此应对电路 进行调整 调整的方法为 把 AD590 放于冰水混合物中 调整电位器 R2 使 V0 273 2 25 298 2 mV 但这样调整只保证在 0 或 25 附近有较高的精度 图 3 1 AD590 应用电路 二 摄氏温度测量电路 如图 3 1 所示 电位器 R2用于调整零点 R4用于调整运放 LF355 的增益 调整 方法如下 在 0 时调整 R2 使输出 V0 0 然后在 100 时调整 R4使 V0 100mV 如 此反复调整多次 直至 0 时 V0 0mV 100 时 V0 100mV 为止 最后在室温下进行 校验 例如 若室温为 25 那么 V0应为 25mV 冰水混合物是 0 环境 沸水为 100 环境 三 多路检测信号的实现 本设计系统为八路的温度信号采集 而 MC14433 仅为一路输入 故采用 CD4051 组成多路分时的模拟量信号采集电路 其硬件接口如图 3 2 所示 图 3 2 八路分时的模拟量信号采集电路硬件接口 3 1 2 多路开关多路开关 多路开关 又称 多路模拟转换器 多路开关通常有 n 个模拟量输入通道和一个公共的模 拟输入端 并通过地址线上不同的地址信号把 n 个通道中任一通道输入的模拟信号输出 实现 有 n 线到一线的接通功能 反之 当模拟信号有公共输出端输入时 作为信号分离器 实现了 1 线到 n 线的分离功能 因此 多路开关通常是一种具有双向能力的器件 3 2 信号分析信号分析与处理与处理 3 2 1 A D 转换转换 一 A D 转换器的特点 为了把温度检测电路测出的模拟信号转换成数字量送 CPU 处理 本系统选用了 双积分 A D 转换器 MC14433 它精度高 分辨率达 1 1999 由于 MC14433 只有一 路输入 而本系统检测的多路温度与湿度信号输入 故选用多路选择电子开关 可 输入多路模拟量 MC14433 A D 转换器 由于双积分方法二次积分时间比较长 所以 A D 转换速度慢 但精度可以做得 比较高 对周期信号变化的干扰信号积分为零 抗干扰性能也比较好 目前 国内外双积分 A D 转换器集成电路芯片很多 大部分是用于数字测量仪器上 常用的有 3 5 位双积分 A D 装换器 MC14433 和 4 5 位双积分 A D 转换器 ICL7135 二 MC14433A D 转换器件简介 MC14433 是三位半双积分型的 A D 转换器 具有精度高 抗干扰性能好的优点 其缺点是转换速率低 约 1 10 次 秒 在不要求高速转换的场合 例如 在低速数 据采集系统中 被广泛采用 MC14433A D 转换器与国内产品 5G14433 完全相同 可以互换 MC14433A D 转换器的被转换电压量程为 199 9mV 或 1 999V 转换完的数据以 BCD 码的形式分四次送出 图 3 3 MC14433 引脚图 MC14433 的引脚 图 3 3 功能说明 各引脚的功能如下 电源及共地端 VDD 主工作电源 5V VEE 模拟部分的负电源端 接 5V VAG 模拟地端 VSS 数字地端 VR 基准电压 外界电阻及电容端 RI 积分电阻输入端 VX 2V 时 R1 470 VX 200Mv 时 R1 27K C1 积分电容输入端 C1 一般为 0 1 F C01 C02 外界补偿电容端 电容取值约 0 1 F R1 C1 R1 与 C1 的公共端 CLKI CLKO 外界振荡器时钟调节电阻 RC RC一般取 470 K 左右 转换启动 结束信号端 EOC 转换结束信号输出端 正脉冲有效 DU 启动新的转换 若 DU 与 EOC 相连 每当 A D 转换结束后 自动启动新的转 换 过量程信号输出端 OR 当 VX VR 过量程 OR 输出低电平 位选通控制线 DS4 DS1 选择个 十 百 千位 正脉冲有效 DS1 对应千位 DS4 对应个位 每个选通脉冲宽度为 18 个时钟周期 两个相应脉冲 之间间隔为 2 个时钟周期 1 2CLK周期 16400个时钟脉冲周期 18个时钟脉冲周期 EOC DS1 DS2 DS3 DS4 最高位 1 2位2个时钟脉冲周期 最低位 图 3 4 MC14433 选通脉冲时序图 BCD 码输出线 Q0 Q3 BCD 码输出线 其中 Q0 为最低位 Q3 为最高位 当 DS2 DS3 和 DS4 选 通期间 输出三位完整的 BCD 码数 但在 DS1 选通期间 输出端 Q0 Q3 除了表示个 位的 0 或 1 外 还表示了转化值的正负极性和欠量程还是过量程其含意见表 3 1 表 3 1 DS1 选通时 Q3 Q0 表示的结果 Q3Q2 Q1Q 0表 示 结 果 1 0千 位 数 为 0 0 0千 位 数 为 1 1 0结 果 为 正 0 0结 果 为 负 0 1输 入 过 程 量 1 1输 入 欠 由表可知 Q3 表示 1 2 位 Q3 0 对应 1 反之对应 0 Q2 表示极性 Q2 1 为正极性 反之为负极性 Q0 1 表示超量程 当 Q3 0 时 表示过量程 当 Q3 1 时 表示欠量程 三 MC14433 与 8031 单片机的接口设计 由于 MC14433 的 A D 转换结果是动态分时输出的 BCD 码 Q0 Q3HE DS1 DS4 都不是总线式的 因此 MCS 51 单片机只能通过并行 I O 接口或扩展 I O 接口与其相连 对于 8031 单片机的应用系统来说 MC14433 可以直接和其 P1 口或扩展 I O 口 8155 8255 相连 下面是 MC14433 与 8031 单片机 P1 口直接相连的 硬件接口 接口电路如图 3 5 所示 图 3 5 MC14433 与 8031 单片机 P1 口直接相连的硬件接口 3 2 23 2 2 单片机单片机 8038031 1 为了设计此系统 我们采用了 8031 单片机作为控制芯片 在前向通道中是一个 非电信号的电量采集过程 它由传感器采集非电信号 从传感器出来经过功率放大 过程 使信号放大 再经过模 数转换成为计算机能识别的数字信号 再送入计算机 系统的相应端口 由于 8031 中无片内 ROM 且数据存储器也不能满足要求 经扩展 2762 和 6264 来达到存 储器的要求 其结果通过显示器来进行显示输出 3 2 63 2 6 工作方式工作方式 它的工作方式为复位方式 当 MCS 5l 系列单片机的复位引脚 RST 全称 RESET 出现 2 个机器周期以上的 高电平时 单片机就执行复位操作 如果 RST 持续为高电平 单片机就处于循环复 位状态 根据应用的要求 复位操作通常有两种基本形式 上电复位和上电或开关复位 本设计采用了上电或开关复位 上电或开关复位要求电源接通后 单片机自动复位 并且在单片机运行期间 用开关操作也能使单片机复位 常用的上电或开关复位电 路如图 3 7 所示 上电后 由于电容 C3 的充电和反相门的作用 使 RST 持续一段 时间的高电平 当单片机已在运行当中时 按下复位键 K 后松开 也能使 RST 为一 段时间的高电平 从而实现上电或开关复位的操作 根据实际操作的经验 下面给出这种复位电路的电容 电阻参考值分别为 C 1uF R1 1k R2 10k 图 3 7 单片机的复位电路 EA VP 31 X1 19 X2 18 RESET 9 RD 17 WR 16 INT0 12 INT1 13 T0 14 T1 15 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSEN 29 ALE P 30 TXD 11 RXD 10 8031 D0 3 Q0 2 D1 4 Q1 5 D2 7 Q2 6 D3 8 Q3 9 D4 13 Q4 12 D5 14 Q5 15 D6 17 Q6 16 D7 18 Q7 19 OE 1 LE 11 U 74LS373 GND A0 10 A1 9 A2 8 A3 7 A4 6 A5 5 A6 4 A7 3 A8 25 A9 24 A10 21 A11 23 A12 2 CS1 20 CS2 26 WE 27 OE 22 D0 11 D1 12 D2 13 D3 15 D4 16 D5 17 D6 18 D7 19 U 6264 R 1K vcc 3 2 73 2 7 系统时钟的设计系统时钟的设计 时钟电路是用来产生 8031 单片机工作时所必须的时钟信号 8031 本身就是一 个复杂的同步时序电路 为保证工作方式的实现 8031 在唯一的时钟信号的控制下 严格的按时序执行指令进行工作 时钟的频率影响单片机的速度和稳定性 通常时 钟由于两种形式 内部时钟和外部时钟 我们系统采用内部时钟方式来为系统提供时钟信号 8031 内部有一个用于构成 振荡器的高增益反向放大器 该放大器的输入输出引脚为 XTAL1 和 XTAL2 它们 跨接在晶体振荡器和用于微调的电容 便构成了一个自激励振荡器 电路中的 C1 C2 的选择在 30PF 左右 但电容太小会影响振荡的频率 稳定性 和快速性 晶振频率为在 1 2MHZ 12MHZ 之间 频率越高单片机的速度就越快 但对存储器速度要求就高 为了提高稳定性我们采用温度稳定性好的 NPO 电容 采 用的晶振频率为 12MHZ 图 3 8 系统时钟电路图 3 3 3 3 显示与报警的设计显示与报警的设计 3 3 13 3 1 键盘设计与显示电路键盘设计与显示电路 在单片机应用系统设计中 一般都是把键盘和显示器放在一起考虑 本设计是利 用 8031 的串行口实现键盘 显示器接口 键盘设置的功能 1 键盘 S1 控制启动 2 键盘 S2控制停止 3 键盘 S3设置温度上限 4 键盘 S4设置温度下限 5 键盘 S5设置温度 1 6 键盘 S6设置温度 1 7 键盘 S7控制报警 8 键盘 S8控制显示电路 当 8031 的串行口未作它用时 使用 8031 的串行口来外扩键盘 显示器 应用 8031 的串行口方式 0 的输出方式 在串行口外接移位寄存器 74LS164 构成键盘 显示器 接口 其硬件接口电路如图 3 9 所示 图 3 9 键盘及显示与主机的硬件接口 图中下边的 8 个 74LS164 74LS164 0 74LS164 7 作为 8 位段码输出口 74LS138 的 Y0 作为键输入线 Y2 作为同步脉冲输出控制线 这种静态显示方式亮 度大 很容易作到显示不闪烁 静态显示的优点是 CPU 不必频繁的为显示服务 因 而主程序可不必扫描显示器 软件设计比较简单 从而使单片机有更多的时间处理 其他事务 3 3 23 3 2 报警电路报警电路 在微型计算机控制系统中 为了安全生产 对于一些重要的参数或系统部位 都设有紧急状态报警系统 以便提醒操作人员注意 或采取紧急措施 其方法就是 把计算机采集的数据或记过计算机进行数据处理 数字滤波 标度变换之后 与该 参数上下限给定值进行比较 如果高于上限值 或低于下限值 则进行报警 否则 就作为采样的正常值 进行显示和控制 本设计采用峰鸣音报警电路 峰鸣音报警接口电路的设计只需购买市售的压电 式蜂鸣器 然后通过 MCS 51 的 1 根口线经驱动器驱动蜂鸣音发声 压电式蜂鸣器 约需 10mA 的驱动电流 可以使用 TTL 系列集成电路 7406 或 7407 低电平驱动 也 可以用一个晶体三极管驱动 在图中 P3 2 接晶体管基极输入端 当 P3 2 输出高电 平 1 时 晶体管导通 压电蜂鸣器两端获得约 5V 电压而鸣叫 当 P3 2 输出低 电平 0 时 三极管截止 蜂鸣器停止发声 图 3 10 是一个简单的使用三极管驱动的峰鸣音报警电路 图 3 10 三极管驱动的峰鸣音报警电路 本设计是为在温度测量中对温度的上下限超出是的提示报警 接口位于单片机 P3 2 口 但温度过限时 P3 2 口被置 0 本系统开始工作 第第 4 章章 软件设计软件设计 温度控制主程序的设计应考虑以下问题 1 键盘扫描 键码识别和温度显示 2 温度采样 数字滤波 3 越限报警和处理 5 温度标度转换 通常 符 合上述功能的温度控制程序由主程序和 T0 中断服务程序两部分组成 这里所需要注意的是标度变换 下面简单的介绍一下标度变换 标度变换的目的是要把实际采样的二进制值转换成 BCD 形式的温度值 然后存放到 显示缓冲区 34H 3BH 对一般线性仪表来说 标度变换公式为 3 1 0 0 00 NN NN AAAA m X mX 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为实际测量值 N0 为仪表下限所对应的数字量 Nm 为仪表上限所对应的数字量 NX为测量所得数 字量 4 14 1 主程序流程图主程序流程图 4 24 2 T0T0 中断流程图中断流程图 TO 中断 现场保护 设定 5 秒时间计数 是否到 5 秒 温度数据采集 标 度 转 换 是否越限 显示 重装时间常数 报 警 程 序 恢复现场 返回 是 否 否 是 4 34 3 温度采样子程序流程图 温度采样子程序流程图 采样程序 送采样数据地址 送通道好初值 送出通道号 启动 A D 读 A D 数据 修改地址与通道号 各通道都 采样一次 返回 N Y 4 44 4 键扫描程序流程图 键扫描程序流程图 开始 扫描键盘 判断是否有键按下 判断是否有键按下 延时20mS 开始键 启动系统工作 Y Y N N Y 结束键 N 报警子程序流程图 返回 报警 置位报警标志 启动报警 报警持续计数器置初值 第第 5 章章 总结与展望总结与展望 5 1 总结总结 本文在对基于单片机的仓库智能控制 将库房温度进行了自动智能控制 采用 数字式的温度传感器和单片机 实现了对库房内温度的自动测量和调节 8031 单片 机因其指令系统丰富 小巧 低价 灵活易扩展等独特的优点 在所设计的仓库温 度控制系统中使整个系统的性价比能够大幅度的提高 本文所取的成果主要是 1 对仓库的温度进行了实时智能监控 2 对仓库系统温度进行了设限报警 3 由于现在计算机基本上采用了数字化处理模式 因此 将仓库的温度的各个 模块结合在一起 便于工作人员的操作和监控 4 模块结构构造简单 灵活 便于调节和调整 5 2 不足之处与展望不足之处与展望 设计的不足之处 1 温度采样的精度没有达到要求 2 报警系统敏感性较差 实验的结果基本令人满意 今后可以在以下几个方面继续研究 1 通过网络通信的学习研究可以改进系统对仓库进行远程控制 2 将系统实行多个模块的链接使系统更便于操作 3 信号采集应该采用立体多路方式 对仓库各个部分都得到实时监控 4 应该对传感器进行改进 采用最好的系统 使系统达到最优状态 参考文献参考文献 1 梅丽凤 单片微机原理及应用 清华大学出版社 2008 2 马全喜 电子元器件与电子实习 机械工业出版社 2006 3 董作霖 电子线路 CAD 河南科学技术出版社 2009 4 潘其光 常用测温仪表技术问答 国防工业出版社 1989 5 胡汉才 单片机原理及接口技术 清华大学出版社 1996 6 李建民 单片机在温度控制系统中的应用 江汉大学学报 1996 6 7 刘笃仁 传感器原理及应用技术 机械工业出版社 2003 8 8 张琳娜 传感检测技术及应用 中国计量出版社 1999 9 沈德金 MCS 51 系列单片机接口电路与应用程序实例 北京航空航天大学出版社 1990 10 何立民 MCS 51 系列单片机应用系统设计 北京航空航天大学出版社 1990 1 11 李华 MCS 51 系列单片机应用接口技术 北京航空航天大学出版 1993 12 刘笃仁 传感器原理及应用技术 机械工业出版社 2003 8 致谢致谢 本论文是在我的导师杨晓老师的亲切关怀和悉心指导下完成的 她严肃的科学 态度 严谨的治学精神 精益求精的工作作风 深深地感染和激励着我 从课题的 选择到项目的最终完成 杨老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持 虽经过几 次修改 依然有着不少的缺陷 但杨老师都非常耐心的给我们一一指明 在此 我还要感谢在一起愉快的度过设计论文的同学们 正是由于你们的帮助 和支持 我才能克服一个一个的困难和疑惑 直至本文的顺利完成 特别感谢我的 室友李永清同学 他对本课题做了不少工作 给予我不少的帮助 在论文即将完成之际 我的心情无法平静 从开始进入课题到论文的顺利完成 有很多可敬的师长 同学 朋友给了我无言的帮助 在这里请接受我诚挚的谢意 最 后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母 谢谢你们 在此更要感谢学校给提供了良好的实验环境以及我的指导老师杨晓 附录 A 程序 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP T0INT ORG 0100H MAIN MOV R1 10 T0 100 马上定时溢出计数寄存器 R1 赋初值 10 MOV P1 0FFH 所有指示灯不亮 MOV SP 60H 堆栈指针赋初值 60H MOV TMOD 01H T0 定时 方式 1 软启动 MOV TLO 0B0H T0 赋初值 MOV THO 3CH MOV IE 82H 开放 T0 中断 SETB TR0 启动 T0 SJMP 中断服务程序 ORG 0200H T0INT DJNZR1 NEXT T0 溢出 10 次 即 1S 进一次采样处理 LCALL ADCON 调用温度采样及模数转换子程序 LCALL CALCU 调用温度计算子程序 LCALL DRVCON 调用驱动控制子程序 LCALL METRICCON 调用十进制转换子程序 LCALL DISP 调用数码管显示子程序 MOV R1 10 R1 重赋值 10 NEXT MOV TLO OBOH T0 重装初值 MOV TH0 3CH RET1 温度采样及模数转换子程序 ORG 0300H ADCON MOV DPTR 0F0FFH 选通 A D 通道 0 MOV A 00H MOVX DPTR A 启动 A D 转换 HERE JNB P3 3 HERE 判断数据转换是否结束 没结束则等待 MOVX A DPTR 读取转换后的数据 MOV 20H A 将从 A D 中读取的当前温度电压值存于 20H 单 元 RET 温度计算子程序 ORG 0400H CALCU MOV R2 01H R2 为数据表的索引值寄存器 MOV DPTR DATATAB 温度数据表首地址送 DPTR NEXT1 MOV A R2 索引值送 A MOVC A A DPTR 查表取出某一温度的数字电压值 CJNR A 20H K1 与当前温度的数字电压值比较 DEC R2 等于当前温度的数字电压值 则查表取出该温 度值作为当前温度值 MOV A R2 MOVC A A DPTP LJMP K3 K1 JNC K2 大于当前温度的数字电压值 则继续取出下 一温度的数 字电压进行比较 DEC R2 小于当前温度的数字电压值 则查表取出前一 个温度值 DEC R2 MOVC A R2 MOV A A DPTR LJMP K3 K2INC R2 INCR2 LJMP NEXT1 K3 MOV 21H A 将当前温度值存于 21H 单元 RET 驱动控制子程序 ORG 0500H DRVCDN MOV A 21H 取出当前温度值 CJNE A 30 J1 与上限温度值 30 比较 LJMP GO J1 JNC DRV 1 若高于上限温度 则输出驱动信号 同时高 于上限 则报警 CJNE A 25 J2 与显现温度 25C 比较 LJMP GO J2 JC DRV2 若低于下限温度 则驱动信号停止输出 同 时点亮 低于下限报警 LIMP GO DRV1 CLR P1 0 SETB P1 1 CLR P1 2 SETB P1 3 LJNIP DVER DRV2 SETB P1 0 SETB P1 1 CLR P 1 2 SETS P1 3 L JMP OVER DRV2 SETB PI O SETB P 1 I SETB P 1 1 SETB P 1 2 CLR P1 3 LTMP OVER GO CLR P1 1 在下线温度 C25 至上限温度 C30 之间 则驱 动信号保持前面状态 SETB P1 Z SETB P1 3 OVER RET 十进制转换子程序 ORG 0600H METRICCDN MOV R3 00H 将存于 21H 单元中的当前温度转换为 BCD 码 MOV R4 00H 百位存于 32H 单元 十位存于 31H 单元 个位存于 30H 单元 MOV A 21H CLR C W 1 SUBB A 100 1C W2 INC R4 AJMP W 1 W2 ADD A 100 CLR C W3 SUBB A 10 IC W4 INC R3 AJMF W3 W4 ADD A 10 MOV 30H A 数码管显示子程序 ORG 0700H DISP MOV R5 03H 将存于 32H 单元 31H 单元 30H 单元中的温 度 BCD 码查表转换为七段码 MOV R0 30H 通过串行通信方式 D 输出驱动 3 个数码管 显示 当 前温度 MOV DPTR TAB LOOP MOV A R0 MOVC A A DPTR MOV SBUF A WATI JNB T1 WAFI CLR T1 INC T0 DJNZ R5 LOOP RET TAB DB 3FH O6H 5BH 4FH 66H 6DIH 7DH 07H 7FH 6FH 七段码数据表 袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈 肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂 蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁 芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆