基于單片機(jī)的8路溫度巡檢儀的畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、答案研究院標(biāo)準(zhǔn)資料研究所 5985771848路溫度巡檢儀設(shè)計(jì)任務(wù)：8路溫度巡檢儀可以測量0-300 oC范圍內(nèi)的8路輸入溫度值，并能在5位LED數(shù)碼管上輪流顯示，最高位顯示通道數(shù)。測量最大分辨率為0.05 oC。方案確定：8路溫度巡檢儀電路由A/D轉(zhuǎn)換，多路數(shù)據(jù)選擇，數(shù)據(jù)處理及顯示控制組成。電路原理圖如圖所示。A/D采集由集成電路AD7705組成，數(shù)據(jù)選擇開關(guān)由CD4051組成,地址線決定對(duì)哪一路進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換.擴(kuò)展的外圍芯片采用串行接口芯片,使整個(gè)系統(tǒng)體積小,功耗低,有極好的可維護(hù)性和較強(qiáng)的抗干擾性能。單片機(jī)晶振為12M，AD7705的時(shí)鐘線接單片機(jī)的LAE端，它將產(chǎn)生2M的時(shí)鐘。單片機(jī)P0

2、口為數(shù)碼管的段碼，P2口為位選。P3.0為A/D數(shù)據(jù)輸入端，采用串行通信的方式0進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀入。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)：1、A/D采樣模塊：在這一部分電路中，AD7705是用于低頻測量系統(tǒng)的前端器件，它分辨率高，且有節(jié)電模式，能夠滿足高精度和低功耗的要求。此外，AD7705片內(nèi)還有數(shù)字濾波電路、校準(zhǔn)電路和補(bǔ)償電路，因而能更好地保證高精度的實(shí)現(xiàn)溫度測量。 AD7705使用5V單電源，它有兩個(gè)模擬差分輸入通道，在電源為5V、參考電壓為3.3V. AD7705可直接接收傳感器產(chǎn)生的小信號(hào)以進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換并輸出串行數(shù)字信號(hào)。它采用技術(shù)來實(shí)現(xiàn)16位AD轉(zhuǎn)換。采樣速率由MCLKIN端的主時(shí)鐘和放大器的可變?cè)鲆鎭頉Q定。

3、實(shí)際上，AD7705同時(shí)可以對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行片內(nèi)放大、調(diào)制轉(zhuǎn)換和數(shù)字濾波處理。其數(shù)字濾波器的阻帶可編程控制，以便調(diào)節(jié)濾波器的截止頻率和輸出數(shù)據(jù)更新速率。關(guān)于AD7705基準(zhǔn)電壓的選擇中，為了測量的精度，沒有直接將電源電壓作為基準(zhǔn)電壓，而是選用專門的穩(wěn)壓集成芯片ASM1117.并且要進(jìn)行去耦處理。該模塊的電路圖如右圖所示。2、數(shù)據(jù)選擇模塊： 該系統(tǒng)選用的CD4051相當(dāng)于一個(gè)單刀八擲開關(guān)，開關(guān)接通哪一通道，由輸入的3位地址碼ABC來決定?！癐NH”是禁止端，當(dāng)“INH”=1時(shí)，各通道均不接通。此外，CD4051還設(shè)有另外一個(gè)電源端VEE，以作為電平位移時(shí)使用，從而使得通常在單組電源供電條件下工作的

4、CMOS電路所提供的數(shù)字信號(hào)能直接控制這種多路開關(guān)，并使這種多路開關(guān)可傳輸峰峰值達(dá)15V的交流信號(hào)。例如，若模擬開關(guān)的供電電源VDD=5V，VSS=0V，當(dāng)VEE=5V時(shí)，只要對(duì)此模擬開關(guān)施加05V的數(shù)字控制信號(hào)，就可控制幅度范圍為5V5V的模擬信號(hào)。 該系統(tǒng)選用兩快CD4051,作為8路通道的選擇，因?yàn)锳/D7705的模擬輸入是以差分信號(hào)的方式輸入，所以將兩塊CD4051的地址線（A.B.C）分別連到一起，使輸入的差分信號(hào)同時(shí)選通。U3與U4的第3管腳分別接AD7705的模擬輸入端。該模塊的具體電路圖如下圖所示，在實(shí)際應(yīng)用中，為了使得它們的導(dǎo)通特性相同，要選擇同一型號(hào)的CD4051.3、數(shù)碼

5、管顯示模塊：該系統(tǒng)用動(dòng)態(tài)掃描的方式進(jìn)行顯示。在硬件設(shè)計(jì)中將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪一位數(shù)碼管有效。選亮數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)掃描顯示。動(dòng)態(tài)掃描顯示的原理是輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應(yīng)的位選，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺暫留作用，使人的感覺好像各位數(shù)碼管同時(shí)都在顯示。動(dòng)態(tài)顯示的亮度比靜態(tài)顯示要差一些，所以在選擇限流電阻時(shí)應(yīng)略小于靜態(tài)顯示電路中的。該方案與靜態(tài)顯示相比，硬件電路比較復(fù)雜，成本較高。動(dòng)態(tài)顯示模塊電路圖如下圖所示.在該電路中選用限流電阻為330,但一定要加上它，因?yàn)槊恳粋€(gè)段碼的發(fā)光二極管所能承受的最大電流為10mA-20mA。在電源電壓為5V時(shí)，如果不加限流電阻，則流

6、過發(fā)光二極管的電流會(huì)有幾百毫安，這樣很快會(huì)燒壞發(fā)光二極管。還需要說明的一點(diǎn)是，該系統(tǒng)選用共陽極數(shù)碼管，這樣在段碼控制端口（P0口）為低電平時(shí)數(shù)碼管導(dǎo)通點(diǎn)亮。為什么選用共陽極數(shù)碼管呢？因?yàn)?1單片機(jī)中或者是其它的一些集成電路中，它的灌電流要大于其輸出電流，所以要選用共陽極數(shù)碼管，讓P0口以灌電流的方式提供驅(qū)動(dòng)電流，以提高驅(qū)動(dòng)能力。還需要特別說明的一點(diǎn)是，用端口不能直接去驅(qū)動(dòng)每個(gè)數(shù)碼管的位選端口，因?yàn)?1單片機(jī)的每個(gè)端口只能提供20mA的電流，如果去驅(qū)動(dòng)的話，會(huì)很快燒壞單片機(jī)的端口。系統(tǒng)硬件電路圖系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)：程序設(shè)計(jì)思想是首先上電復(fù)位AD7705，配置AT89C51單片機(jī)的串行接口，然后將AD7

7、705的通道1原始化，留心讀寫數(shù)據(jù)之前必須調(diào)用重新排序子程序。查詢DRDY引腳，如果為低電平，則讀通道數(shù)據(jù)寄存器，把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為溫度值，再調(diào)顯示子程序，調(diào)延時(shí)，返回，繼續(xù)采集數(shù)據(jù)，查詢DRDY，顯示，直到結(jié)束。主函數(shù)系統(tǒng)上電后，對(duì)AD7705進(jìn)行初始化。然后調(diào)用顯示子函數(shù)和A/D轉(zhuǎn)換測量子函數(shù)進(jìn)入循環(huán)，系統(tǒng)默認(rèn)依次循環(huán)顯示8個(gè)通道的電壓值，每個(gè)通道的數(shù)據(jù)顯示時(shí)間在0.5s左右，溫度測量的周期為4s。主函數(shù)執(zhí)行流程圖如圖（）所示。開始調(diào)用A/D轉(zhuǎn)換子函數(shù)初始化調(diào)用顯示子函數(shù) 主程序流程圖顯示子函數(shù) 顯示功能采用動(dòng)態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn)5為數(shù)碼管的數(shù)值顯示。測量所得的A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)放在8個(gè)定義的ad_data

8、8內(nèi)存單元中，測量所得的A/D數(shù)據(jù)在在顯示時(shí)需經(jīng)過轉(zhuǎn)換變成十進(jìn)制BCD碼。列掃描采用掃描字代碼，每位LED顯示時(shí)間為1ms，每路溫度數(shù)據(jù)顯示時(shí)間為0.5秒。模/數(shù)轉(zhuǎn)換測量子函數(shù) 模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換測量子函數(shù)用來控制對(duì)AD7705和CD4051的八路模擬輸入的微小信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并將對(duì)應(yīng)的數(shù)值移入內(nèi)存單元。程序流程圖如圖所示。開始啟動(dòng)一次轉(zhuǎn)換地址小于8？CD4051地址加一YN返回A/D轉(zhuǎn)換測量子函數(shù)流程圖程序清單： #include#define Addr_channel P1 /八路通道地址端口typedef unsigned char uchar; /用關(guān)鍵字宏定義，其效率高typed

9、ef unsigned int uint;sbit DRDY=P32;sbit DP=P07;/*內(nèi)存單元定義*/code 以節(jié)省內(nèi)存單元uchar code seg710=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90; /0-9 段碼譯碼數(shù)組uchar code scan_con5=0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe; /4位列掃描控制字0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xefuint data ad_data8=0x0000,0x0000,0x0000,0x0000,0x0000,0x0000,0x0000,0x0

10、000; /8個(gè)通道AD數(shù)據(jù)內(nèi)存單元uint_data ad_data_buff3=0x0000,0x0000,0x0000;uchar data dis5=0x00,0x00,0x00,0x00,0x00; /4個(gè)顯示單元和1個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元/*延時(shí)1ms函數(shù)*/減運(yùn)算以節(jié)省代碼存儲(chǔ)空間void delay1ms(uint t)uint i,j;for(i=t;i0;i-)for(j=120;j0;j-); /*對(duì)八位數(shù)據(jù)進(jìn)行倒序處理函數(shù)*/uchar reverse_order(uchar old_dat)uchar i,new_dat;new_dat=old_dat&0x01; /取要轉(zhuǎn)換

11、數(shù)據(jù)最底位for(i=0;i7;i+) new_dat=1; /數(shù)據(jù)的第二位移到最底位new_dat|=(old_dat&0x01); return new_dat;/*向AD7705寫一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)*/void Write_AD_reg(uchar dat)SBUF=dat;while(!TI); /等待發(fā)送完成TI=0;/*從AD7705讀出兩個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，AD轉(zhuǎn)換值*/返回值為unsigned int 類型uint Read_AD_reg()uchar low8,high8;uint AD_out;SCON=0x00;Write_AD_reg(0x1C); /讀數(shù)據(jù)通道 0x38whil

12、e(DRDY); /為低電平時(shí)讀取數(shù)據(jù)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); /對(duì)讀回的高8位倒序low8 =reverse_order(low8);AD_out=high8;AD_out=8;AD_out|=low8;return AD_out;/*對(duì)AD7705初始化*/void AD_Init(void) /用串行數(shù)據(jù)輸入時(shí)一定要將數(shù)據(jù)進(jìn)行倒序處理Write_AD_reg(0X04);/寫0X20到通信寄存器,

13、選擇通道ANI(+)和ANI(-),下一個(gè)寄存器指向時(shí)鐘寄存器。.倒序:0X04Write_AD_reg(0X30); /寫0X0C到時(shí)鐘寄存器,接2M時(shí)鐘，時(shí)鐘二分頻，輸出跟新率50Hz. 倒序: 0X30Write_AD_reg(0x08);/寫0x10到通信寄存器,到通信寄存器,下一個(gè)寄存器指向設(shè)置寄存器.倒序:0X08/Write_AD_reg(0x62);/寫0x46到設(shè)置寄存器,自動(dòng)校準(zhǔn),單極性,gain=1;緩沖模式,FASYNC=0. 倒序:0X62/Write_AD_reg(0x6E);/寫0x76到設(shè)置寄存器,自動(dòng)校準(zhǔn),單極性,gain=64;緩沖模式,FASYNC=0.

14、倒序:0X6EWrite_AD_reg(0x76);/寫0x6e到設(shè)置寄存器,自動(dòng)校準(zhǔn),單極性,gain=32;緩沖模式,FASYNC=0. 倒序:0X76/*溫度采樣函數(shù)*/void AD_samp(void)uchar i,m,n;uchar j=0; int k;Addr_channel=j;for(i=0;i8;i+) ad_data_buff0=Read_AD_reg(); /在此也可以做中值濾波處理 ad_data_buff1=Read_AD_reg(); ad_data_buff2= Read_AD_reg(); for(m=0;m3;m+) for(n=0;nvalue_buf

15、n+1) k= ad_data_buffn; ad_data_buffn=ad_data_buffn+1; value_bufn+1=k; ad_datai= ad_data_buff 1; /使模擬開關(guān)選通可靠，起延時(shí)的作用 j+;Addr_channel=j; Addr_channel=0x00;/*顯示處理函數(shù)*/void display(void)uchar m,n;float h;uint a,k,d;dis4=0x01; /通道初值為0for(m=0;m8;m+) h=ad_datam/65535.0;k=h*300;dis3=k/100; /對(duì)溫度值取百位數(shù)dis2=k/10%1

16、0;/對(duì)溫度值取十位數(shù)dis1=k%10; /對(duì)溫度值取個(gè)位數(shù)d=h*30000+5;/對(duì)溫度小數(shù)部分的百分位四舍五入以精確到小數(shù)點(diǎn)后一位dis0=d/10%10; /取溫度擴(kuò)大100倍四舍五入后的十位數(shù) for(a=0;a50;a+)for(n=0;n5;n+)P0=seg7disn;/P0為數(shù)碼管段選端口if(n=1)DP=0;/顯示小數(shù)點(diǎn)P2=scan_conn;delay1ms(5); /穩(wěn)定顯示P2=0xff; /確保下次寫數(shù)據(jù)正確/通道加1dis4+;void main(void)Addr_channel=0x00; /通道地址初始為0AD_Init(); SCON=0X00; /串口初始化while(1)AD_samp();display(); 注意事項(xiàng)：1、 對(duì)AD7705用串行0方式寫入和讀出數(shù)據(jù)時(shí)要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行倒序處理。2、 對(duì)AD7705用串行0方式寫入和讀出數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)DIN