基于单片机的8路温度巡检仪的毕业设计

1、8路温度巡检仪设计任务：8路温度巡检仪可以测量0-300 oC范围内的8路输入温度值，并能在5位LED数码管上轮流显示，最高位显示通道数。测量最大分辨率为0.05 oC。方案确定：8路温度巡检仪电路由A/D转换，多路数据选择，数据处理及显示控制组成。电路原理图如图所示。A/D采集由集成电路AD7705组成，数据选择开关由CD4051组成,地址线决定对哪一路进行数据转换.扩展的外围芯片采用串行接口芯片,使整个系统体积小,功耗低,有极好的可维护性和较强的抗干扰性能。单片机晶振为12M，AD7705的时钟线接单片机的LAE端，它将产生2M的时钟。单片机P0口为数码管的段码，P2口为位选。P3.0为A

2、/D数据输入端，采用串行通信的方式0进行数据的读入。系统硬件设计：1、A/D采样模块：在这一部分电路中，AD7705是用于低频测量系统的前端器件，它分辨率高，且有节电模式，能够满足高精度和低功耗的要求。此外，AD7705片内还有数字滤波电路、校准电路和补偿电路，因而能更好地保证高精度的实现温度测量。 AD7705使用5V单电源，它有两个模拟差分输入通道，在电源为5V、参考电压为3.3V. AD7705可直接接收传感器产生的小信号以进行AD转换并输出串行数字信号。它采用技术来实现16位AD转换。采样速率由MCLKIN端的主时钟和放大器的可变增益来决定。实际上，AD7705同时可以对输入信号进行片

3、内放大、调制转换和数字滤波处理。其数字滤波器的阻带可编程控制，以便调节滤波器的截止频率和输出数据更新速率。关于AD7705基准电压的选择中，为了测量的精度，没有直接将电源电压作为基准电压，而是选用专门的稳压集成芯片ASM1117.并且要进行去耦处理。该模块的电路图如右图所示。2、数据选择模块： 该系统选用的CD4051相当于一个单刀八掷开关，开关接通哪一通道，由输入的3位地址码ABC来决定。“INH”是禁止端，当“INH”=1时，各通道均不接通。此外，CD4051还设有另外一个电源端VEE，以作为电平位移时使用，从而使得通常在单组电源供电条件下工作的CMOS电路所提供的数字信号能直接控制这种多

4、路开关，并使这种多路开关可传输峰峰值达15V的交流信号。例如，若模拟开关的供电电源VDD=5V，VSS=0V，当VEE=5V时，只要对此模拟开关施加05V的数字控制信号，就可控制幅度范围为5V5V的模拟信号。 该系统选用两快CD4051,作为8路通道的选择，因为A/D7705的模拟输入是以差分信号的方式输入，所以将两块CD4051的地址线（A.B.C）分别连到一起，使输入的差分信号同时选通。U3与U4的第3管脚分别接AD7705的模拟输入端。该模块的具体电路图如下图所示，在实际应用中，为了使得它们的导通特性相同，要选择同一型号的CD4051.3、数码管显示模块：该系统用动态扫描的方式进行显示。

5、在硬件设计中将所有位数码管的段选线并联在一起，由位选线控制是哪一位数码管有效。选亮数码管采用动态扫描显示。动态扫描显示的原理是轮流向各位数码管送出字形码和相应的位选，利用发光管的余辉和人眼视觉暂留作用，使人的感觉好像各位数码管同时都在显示。动态显示的亮度比静态显示要差一些，所以在选择限流电阻时应略小于静态显示电路中的。该方案与静态显示相比，硬件电路比较复杂，成本较高。动态显示模块电路图如下图所示.在该电路中选用限流电阻为330,但一定要加上它，因为每一个段码的发光二极管所能承受的最大电流为10mA-20mA。在电源电压为5V时，如果不加限流电阻，则流过发光二极管的电流会有几百毫安，这样很快会烧

6、坏发光二极管。还需要说明的一点是，该系统选用共阳极数码管，这样在段码控制端口（P0口）为低电平时数码管导通点亮。为什么选用共阳极数码管呢？因为51单片机中或者是其它的一些集成电路中，它的灌电流要大于其输出电流，所以要选用共阳极数码管，让P0口以灌电流的方式提供驱动电流，以提高驱动能力。还需要特别说明的一点是，用端口不能直接去驱动每个数码管的位选端口，因为51单片机的每个端口只能提供20mA的电流，如果去驱动的话，会很快烧坏单片机的端口。系统硬件电路图系统软件设计：程序设计思想是首先上电复位AD7705，配置AT89C51单片机的串行接口，然后将AD7705的通道1原始化，留心读写数据之前必须调

7、用重新排序子程序。查询DRDY引脚，如果为低电平，则读通道数据寄存器，把数据转化为温度值，再调显示子程序，调延时，返回，继续采集数据，查询DRDY，显示，直到结束。主函数系统上电后，对AD7705进行初始化。然后调用显示子函数和A/D转换测量子函数进入循环，系统默认依次循环显示8个通道的电压值，每个通道的数据显示时间在0.5s左右，温度测量的周期为4s。主函数执行流程图如图（）所示。开始调用A/D转换子函数初始化调用显示子函数 主程序流程图显示子函数 显示功能采用动态扫描法实现5为数码管的数值显示。测量所得的A/D转换数据放在8个定义的ad_data8内存单元中，测量所得的A/D数据在在显示时

8、需经过转换变成十进制BCD码。列扫描采用扫描字代码，每位LED显示时间为1ms，每路温度数据显示时间为0.5秒。模/数转换测量子函数 模/数（A/D）转换测量子函数用来控制对AD7705和CD4051的八路模拟输入的微小信号进行A/D转换并将对应的数值移入内存单元。程序流程图如图所示。开始启动一次转换地址小于8？CD4051地址加一YN返回A/D转换测量子函数流程图程序清单： #include<reg51.h>#define Addr_channel P1 /八路通道地址端口typedef unsigned char uchar; /用关键字宏定义，其效率高typedef unsi

9、gned int uint;sbit DRDY=P32;sbit DP=P07;/*内存单元定义*/code 以节省内存单元uchar code seg710=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90; /0-9 段码译码数组uchar code scan_con5=0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe; /4位列扫描控制字0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xefuint data ad_data8=0x0000,0x0000,0x0000,0x0000,0x0000,0x0000,0x0000,0x0000; /8

10、个通道AD数据内存单元uint_data ad_data_buff3=0x0000,0x0000,0x0000;uchar data dis5=0x00,0x00,0x00,0x00,0x00; /4个显示单元和1个数据存储单元/*延时1ms函数*/减运算以节省代码存储空间void delay1ms(uint t)uint i,j;for(i=t;i>0;i-)for(j=120;j>0;j-); /*对八位数据进行倒序处理函数*/uchar reverse_order(uchar old_dat)uchar i,new_dat;new_dat=old_dat&0x01;

11、/取要转换数据最底位for(i=0;i<7;i+) new_dat<<=1; /将最低位左移一次old_dat>>=1; /数据的第二位移到最底位new_dat|=(old_dat&0x01); return new_dat;/*向AD7705写一个字节的数据*/void Write_AD_reg(uchar dat)SBUF=dat;while(!TI); /等待发送完成TI=0;/*从AD7705读出两个字节的数据，AD转换值*/返回值为unsigned int 类型uint Read_AD_reg()uchar low8,high8;uint AD_

12、out;SCON=0x00;Write_AD_reg(0x1C); /读数据通道 0x38while(DRDY); /为低电平时读取数据REN =1; /接收使能while(!RI); /等待接收完RI =0;high8=SBUF;while(!RI);RI =0;low8=SBUF;REN =0;high8=reverse_order(high8); /对读回的高8位倒序low8 =reverse_order(low8);AD_out=high8;AD_out<<=8;AD_out|=low8;return AD_out;/*对AD7705初始化*/void AD_Init(vo

13、id) /用串行数据输入时一定要将数据进行倒序处理Write_AD_reg(0X04);/写0X20到通信寄存器,选择通道ANI(+)和ANI(-),下一个寄存器指向时钟寄存器。.倒序:0X04Write_AD_reg(0X30); /写0X0C到时钟寄存器,接2M时钟，时钟二分频，输出跟新率50Hz. 倒序: 0X30Write_AD_reg(0x08);/写0x10到通信寄存器,到通信寄存器,下一个寄存器指向设置寄存器.倒序:0X08/Write_AD_reg(0x62);/写0x46到设置寄存器,自动校准,单极性,gain=1;缓冲模式,FASYNC=0. 倒序:0X62/Write_A

14、D_reg(0x6E);/写0x76到设置寄存器,自动校准,单极性,gain=64;缓冲模式,FASYNC=0. 倒序:0X6EWrite_AD_reg(0x76);/写0x6e到设置寄存器,自动校准,单极性,gain=32;缓冲模式,FASYNC=0. 倒序:0X76/*温度采样函数*/void AD_samp(void)uchar i,m,n;uchar j=0; int k;Addr_channel=j;for(i=0;i<8;i+) ad_data_buff0=Read_AD_reg(); /在此也可以做中值滤波处理 ad_data_buff1=Read_AD_reg(); ad

15、_data_buff2= Read_AD_reg(); for(m=0;m<3;m+) for(n=0;n<3-m;n+) if(ad_data_buffn>value_bufn+1) k= ad_data_buffn; ad_data_buffn=ad_data_buffn+1; value_bufn+1=k; ad_datai= ad_data_buff 1; /使模拟开关选通可靠，起延时的作用 j+;Addr_channel=j; Addr_channel=0x00;/*显示处理函数*/void display(void)uchar m,n;float h;uint a

16、,k,d;dis4=0x01; /通道初值为0for(m=0;m<8;m+) h=ad_datam/65535.0;k=h*300;dis3=k/100; /对温度值取百位数dis2=k/10%10;/对温度值取十位数dis1=k%10; /对温度值取个位数d=h*30000+5;/对温度小数部分的百分位四舍五入以精确到小数点后一位dis0=d/10%10; /取温度扩大100倍四舍五入后的十位数 for(a=0;a<50;a+)for(n=0;n<5;n+)P0=seg7disn;/P0为数码管段选端口if(n=1)DP=0;/显示小数点P2=scan_conn;delay1ms(5); /稳定显示P2=0xff; /确保下次写数据正确/通道加1dis4+;void main(void)Addr_channel=0x00; /通道地址初始为0AD_Init(); SCON=0X00; /串口初始化while(1)AD_samp();display(); 注意事项：1、 对AD7705用串行0方式写入和读出数据时要对数据进行倒序处理。2、 对AD7705用串行0方式写入和读出数据