多路湿温度巡检仪毕业设计

1、基于AT89C51单片机的多路湿温度巡检仪的设计,学生姓名：第五组 专业年级：电气1061班 指导老师：吴国中,设计主要内容,引言 AT89C51简介 系统硬件设计 系统软件设计 结论,1. 引言,随着电子技术的飞跃发展，数据采集巡回检测已成为日益重要的检测技术，广泛应用于工农业等需要同时检测温度、湿度和压力等场合。数据采集是工业控制等系统中的重要环节，普通电路已无法满足日常生活及工业的控制需求，通常采用一些功能相对独立的单片机系统来实现，作为测控系统不可缺少的部分，数据采集的性能特点直接影响到整个系统，日益增大的市场需求，需要我们在这个方面做出更大的努力，因而需要一套完善的解决方案。该设计正

2、是从生产需要出发，低成本的多路数据采集系统的设计，配以不同的传感器完成各类数据的采集、显示、控制与数据汇总保存。因此，数字式智能多路巡检仪具有十分广阔的现实市场和潜在的市场要求。,2. AT89C51单片机,2.1 AT89C51单片机的主要性能参数 AT89C51是一种低功耗，高性能的片内含有4KB快闪可编程/擦除只读存储器的8位COMS微控制器，使用高密度，非易失存储技术制造，并且与80C51引脚和指令系统完全兼容。芯片上的FPEROM允许在线编程或采用通用的非易失存储编程器对存储器重复编程。,2. 2 AT89C51单片机的结构及特点 AT89C51采用40引脚的双列直插式封装(DIP)

3、形式，内部由CPU，4 KB的ROM，256B的RAM，2个16位的定时计数器T0和T1，4个8位的IO端口和一个全双工串行通信口等部分组成。AT89C51单片机具有系统结构简单，成本低，可靠性高，低功耗等特点。特别是内部集成了4KB的FLASH程序存储器，使单片机系统的结构更加简单，也使其得到了广泛的应用。同时，它还具有高级语言编程的特点，指令丰富，软件开发简单 综上所述AT89C51单片机是一款性价比很高的单片机芯片，特别适合于仪器仪表的应用。所以本课题主要基于AT89C51单片机，设计一个多路传感器数据的测量与显示仪表。,3 系统硬件设计,硬件总体结构： 硬件部分是整个仪表的重要部分，其

4、设计的好坏直接影响到整机的性能，本仪器以AT89C51单片机为核心。整个硬件系统分为以下几个模块：传感器模拟信号采集调理模块，A/D转换模块，键盘及显示模块，单片机系统模块及报警控制模块。,单片机系统,键盘,A/D 转 换 模 块,LED显示器,多 路 模 拟 开 关,信 号 采 集,显示器： 单片机应用系统中使用的显示器主要有发光二极管显示器，简称LED(Light Emitting Diode);液晶显示器，简称LCD(Liquid Crystal Display),和CRT 显示器。 LED的发光频率和颜色取决于制造的材料，一般常用红色，偶尔也用黄色或绿色。发光二极管LED是智能化测量控

5、制仪表中简单而常用的输出设备，通常用来指示机器的状态或其他信息。它的优点是耗电省，配置灵活，接口方便，价格低，寿命长，对电流电压的要求不高及容易实现多路等，因而在智能化测量控制仪表中获得了广泛的应用。 LCD是一种被动显示器，它本身并不发光，只是调节光的亮度。目前常用的LCD是根据液晶的扭曲向列效应原理制成的，可得到黑底白字或白底黑字的显示形式。对于采用电池供电的便携式智能化测控仪表，考虑到低功耗的要求，常常需要采用液晶显示器，它体积小，重量轻，功耗极低，因此在仪器仪表中的应用十分广泛。但是必须借助外来光显示。 CRT显示器可以进行图形显示，但是接口较复杂，成本也较高。 在16路温度巡检仪中只

6、需要显示5位数字形式的温度和路数，可以不必使用价格较高的CRT；四位LED的工作电流位240mA左右，由于使用交流电源供电，足以提供LED显示器所需要的功率，对于LED而言，仅有五位，体积也很小，这样比较LED和LCD的诸多特点，本系统选择LED显示器。,键盘 键盘是一组按键的组合，它的主要作用是控制系统的工作状态以及向系统中输入数据和命令，有编码式键盘和非编码式键盘两类。 编码式键盘除了按键之外，还包括了产生键码的硬件电路、去抖动电路和多键、窜键保护电路。每按下一个键，能自动产生这个键的键码，与此同时，产生一个脉冲信号，通知CPU接收。这种键盘使用方便，接口程序简单，但是需要较多的硬件电路，

7、价格较贵，一般的单片机应用系统较少使用。 非编码式键盘仅由排成行、列矩阵形式的按键组成，按键的作用只是简单的实现接点的接通或断开，键的去抖动、键的编码的形成和键识别等均由软件来完成。由于它经济实用，在单片机应用系统中广泛采用。 经过以上对比，可以采用非编码式键盘。,3.1 多路信号采集模块,模拟信号放大电路,多路信号采集通道的选择,多路模拟输入电路图,3.2 A/D转换模块,为了把温度、湿度等信号采集电路测出的模拟信号转换成数字信号送CPU处理，本系统选用了A/D转换器ADC0804，它精度高，速度快。由于ADC0804芯片只有一路输入，而本系统检测的多路信号输入，故选用多路选择电子开关CD4

8、051，可输入多路模拟量。,多路模拟开关及A/D 转换模块电路图,3.3 单片机系统,AT89C51单片机基本工作电路图,3.4 键盘控制电路,键盘控制电路由按键及其接口构成，键盘是单片机最简单的输入设备。常用键盘分为独立式键盘和矩阵式键盘。 本系统的输入控制简单，采用独立式键盘及接口电路。输入电路由4个按钮开关、4个10欧的限流电阻组成；键扫描识别采用软件查询的方法。,3.5 LED数码管显示模块,在本系统中，需要显示6位数字，显示数字位数较多，而且需要循环显示。综合比较静态显示方式和动态显示方式，同时结合本设计的实际情况，选择动态显示方式。显示模块中单片机AT89C51的P0.0-P0.7

9、端作为数据输出，连接到两个锁存器74HC573对应的输入端D0-D7。6位数码管段选线并联在一起与其中一个锁存器U1的Q0-Q7端相连，6为数码管位选与另一个锁存器U2的Q0-Q5端相连。锁存器U1的锁存端与单片机P2.6端相连，锁存器U2的锁存端与单片机P2.7端相连。,3.6 报警控制模块,报警控制电路由单片机AT89C51的P3.3端作输出，通过一个限流电阻与三极管C945的基极相连接。三极管C945集电极连接压电蜂鸣器的一端。压电蜂鸣器的另一端连接电源。报警控制电路如下图所示。,4 系统软件设计,在本程序的设计中，A/D转换是通过每次转换完成后单片机延时接收转换结果，并将转换结果送入处理器的存储器中保存；因为在硬件结构时，就采用了独立键盘的结构，所以键盘子程序采用查询方式，以保证处理器始终都在监视键盘的动作；显示子程序采用单独的子程序，作为主程序的调用子程序，以保证LED管的连续显示。,信号采集子程序流程图,键盘扫描子程序流程图,显示子程序流程图,报警控制子程序流程图,多路巡回显示功能流程图,结论,数字式多路智能巡检仪具有温度、湿度、流量等信号的采集、显示、简单的人机对话及报警功能。它的可测范围广，适用性强，具有很大的实用价值。 本系统主要用于采集、显示和监控被测数据信息，不具备控制调节功能。但能够进行硬件和软件功能扩展。在硬件扩展后，通过软件编程实现控制功能扩展。