基于51單片機(jī)的溫度采集系統(tǒng)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上基于51單片機(jī)的溫度采集系統(tǒng)前言隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，溫度測(cè)量控制系統(tǒng)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)及人們的日常生活中扮演著一個(gè)越來(lái)越重要的角色，它對(duì)人們的生活具有很大的影響，所以溫度采集控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究有十分重要的意義。 本次設(shè)計(jì)的目的在于學(xué)習(xí)基于51單片機(jī)的多路溫度采集控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本流程。本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)作為數(shù)據(jù)處理與控制單元，為了進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，單片機(jī)控制數(shù)字溫度傳感器，把溫度信號(hào)通過(guò)單總線從數(shù)字溫度傳感器傳遞到單片機(jī)上。單片機(jī)數(shù)據(jù)處理之后，發(fā)出控制信息改變報(bào)警和控制執(zhí)行模塊的狀態(tài)，同時(shí)將當(dāng)前溫度信息發(fā)送到LED進(jìn)行顯示。本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多路溫度信號(hào)采集與顯示，可以使用

2、按鍵來(lái)設(shè)置溫度限定值，通過(guò)進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的運(yùn)算處理，發(fā)出控制信號(hào)達(dá)到控制蜂鳴器和繼電器的目的。 我所采用的控制芯片為AT89c51，此芯片功能較為強(qiáng)大，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。通過(guò)對(duì)電路的設(shè)計(jì)，對(duì)芯片的外圍擴(kuò)展，來(lái)達(dá)到對(duì)某一車間溫度的控制和調(diào)節(jié)功能。 關(guān)鍵詞：溫度 多路溫度采集 驅(qū)動(dòng)電路 AbstractWith the rapid development of modern information technology, temperature measurement control system in industry, agriculture and Peoples Daily life pla

3、ys a more and more important role in peoples life, and it has great influence, so temperature gathering the design of control system and research has the extremely vital significance. The design aims to study omulti-channel based on 51 single-chip microcomputer control system design temperature gath

4、ering the basic process. This design USES the single chip microcomputer as the data processing and control unit, in order to perform the data processing, SCM control digital temperature sensor, the temperature signal through a single bus from digital temperature sensor transfer to the single. Single

5、-chip microcomputer data processing, making control information change after police and the control performs module, and the current state of temperature information sent to LED displayed. This system can realize multiple temperature signal acquisition and display, you can use the buttons to set the

6、 temperature limit value, through the operational treatment temperature data, making control signal to control the purpose of the buzzer and relays. I adopted the control chip for AT89c51, the chip function is relatively strong, can satisfy the design requirement. Through the circuit design of the p

7、eripheral expansion of chips, to achieve a workshop of temperature control and adjustment function. Keywords: temperature multi-channel temperature gathering drive circuit正文1、 溫度控制器電路設(shè)計(jì) 本電路由89C51單片機(jī)溫度傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809、竄入并出移位寄存74LS164、數(shù)碼管、和LED顯示電路等組成。由熱敏電阻溫度傳感器測(cè)量環(huán)境溫度，將其電壓值送入ADC0809的IN0通道進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換所得的數(shù)字

8、量由數(shù)據(jù)端D7-D0輸出到89C51的P0口，經(jīng)軟件處理后將測(cè)量的溫度值經(jīng)單片機(jī)的RXD端竄行輸出到74LS164，經(jīng)74LS164 竄并轉(zhuǎn)換后，輸出到數(shù)碼管的7個(gè)顯示段，用數(shù)字形式顯示出當(dāng)前的溫度值。89C51的P2.0、P2.1、P2.2分別接入ADC0809通道地址選擇端A、B、C，因此ADC0809的IN0通道的地址為F0FFH。輸出驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)由p1.0輸出，4個(gè)LED為狀態(tài)指示，其中，LED1為輸出驅(qū)動(dòng)指示，LED2為溫度正常指示，LED3為高于上限溫度指示，LED4為低于下限溫度指示。當(dāng)溫度高于上限溫度值時(shí)，有p1.0輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)外設(shè)電路工作，同時(shí)LED1亮、LED2滅、L

9、ED3亮、LED4滅。外設(shè)電路工作后，溫度下降，當(dāng)溫度降到正常溫度后，LED1亮、LED2亮、LED3滅、LED4滅。溫度繼續(xù)下降，當(dāng)溫度降到下限溫度值時(shí)，p1.0信號(hào)停止輸出，外設(shè)電路停止工作，同時(shí)LED1滅、LED2滅、LED3滅、LED4亮。當(dāng)外設(shè)電路停止工作后，溫度開始上升，接著進(jìn)行下一工作周期。 2、 溫度控制器程序設(shè)計(jì) 本軟件系統(tǒng)有1個(gè)主程序，6個(gè)子程序組成。6個(gè)子程序?yàn)槎〞r(shí)/計(jì)數(shù)器0中斷服務(wù)程序、溫度采集及模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序ADCON、溫度計(jì)算子程序CALCU、驅(qū)動(dòng)控制子程序DRVCON、十進(jìn)制轉(zhuǎn)換子程序METRICCON及數(shù)碼管顯示子程序DISP。 （1） 主程序 主程序進(jìn)行系統(tǒng)初

10、始化操作，主要是進(jìn)行定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初始化。 （2） 定時(shí)/計(jì)數(shù)器0中斷服務(wù)程序 應(yīng)用定時(shí)計(jì)數(shù)器0中斷的目的是進(jìn)行定時(shí)采樣，消除數(shù)碼管溫度顯示的閃爍現(xiàn)象，用戶可以根據(jù)實(shí)際環(huán)境溫度變化率進(jìn)行采樣時(shí)間調(diào)整。每當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，調(diào)用溫度采集機(jī)模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序ADCON，得到一個(gè)溫度樣本，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，傳送給89C51單片機(jī)，然后在調(diào)用溫度計(jì)算子程序CALCU，驅(qū)動(dòng)控制子程序DRVCON，十進(jìn)制轉(zhuǎn)換子程序MERTRICCON，溫度數(shù)碼顯示子程序DISP。 （3） 溫度采集及模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序ADCON 該子程序進(jìn)行溫度采樣并將其轉(zhuǎn)換為8位數(shù)字量傳送給89C51的P0口。采樣得到的溫度數(shù)據(jù)存放在片內(nèi)RAM的2

11、0H單元中。 （4） 溫度計(jì)算子程序CALCU 根據(jù)熱敏電阻的分度值和電路參數(shù)計(jì)算出出一張溫度表，存放在DATATAB數(shù)據(jù)表中，由于篇幅關(guān)系，本程序只給出0-49的溫度數(shù)據(jù)。一個(gè)溫度有兩個(gè)字節(jié)組成，前一字節(jié)為溫度值，后一字節(jié)為該溫度所對(duì)應(yīng)的熱敏電阻上的電壓的數(shù)字量。根據(jù)采樣值，通過(guò)查表及比較的方法計(jì)算出當(dāng)前的溫度值，并將其存入片內(nèi)RAM的21H單元。采用查表法計(jì)算溫度值時(shí)為了克服熱敏電阻的阻值溫度特性曲線的非線性，提高測(cè)量精度。 （5） 驅(qū)動(dòng)控制子程序DRVCON 該子程序調(diào)節(jié)溫度，當(dāng)溫度高于上限溫度時(shí)（本程序設(shè)為30）， P1.0輸出驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)外設(shè)工作降溫；當(dāng)溫度下降到下限溫度時(shí)（本

12、程序設(shè)為25），P1.0停止輸出，溫度上升，周而復(fù)始；工作狀態(tài)有LED1-LED4指示。 （6） 十進(jìn)制轉(zhuǎn)換子程序METRICCON 將存放于內(nèi)部RAM21H單元的當(dāng)前溫度值得二進(jìn)制數(shù)形式轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)（BCD碼）形式，以便輸出顯示，轉(zhuǎn)換結(jié)果存放在片內(nèi)RAM的32H單元（百位）、31H（十位）、30H單元（個(gè)位）。 （7） 數(shù)碼顯示子程序DISP 該子程序利用89C51串口的方式0串行移位寄存器工作方式，將片內(nèi)RAM的30H、31H、32H單元的BCD碼查表轉(zhuǎn)換為七段碼后由RXD端串行發(fā)出去，然后經(jīng)74LS164串并轉(zhuǎn)換，將七段值傳送給數(shù)碼管，以十進(jìn)制形式顯示出當(dāng)前溫度值。 根據(jù)以上分析畫出的

13、部分程序設(shè)計(jì)流程圖如圖1-0至圖1-4所示。開始在0000H處放置一條長(zhǎng)跳轉(zhuǎn)指令LJMP MAIN跳轉(zhuǎn)到主程序在0000H處放置一條長(zhǎng)跳轉(zhuǎn)指令LJMP T0INT跳轉(zhuǎn)到T0中斷服務(wù)程序圖1-0 部分程序設(shè)計(jì)流程圖的設(shè)計(jì)框架主程序計(jì)數(shù)寄存器R1賦初值10TMOD賦初值01HT0工作于定時(shí)方式1軟啟動(dòng)堆棧指針SP賦初值60HSETB TR0啟動(dòng)T0工作P1口賦初值FFH，所有指示燈全滅TH0賦初值3CH，TL0賦初值B0H，T0定時(shí)100msIE賦初值82H，T0允許中斷動(dòng)態(tài)停機(jī)圖1-1 主程序流程圖T0中斷服務(wù)程序溫度采樣時(shí)間間隔到否T0重裝初值調(diào)用數(shù)碼管顯示子程序DISP調(diào)用十進(jìn)制轉(zhuǎn)換子程序M

14、ETRICCON調(diào)用驅(qū)動(dòng)控制子程序DRVCON調(diào)用溫度計(jì)算子程序CALCU調(diào)用溫度采用及模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序ADCON中斷返回YN圖1-2 T0中斷服務(wù)程序流程圖溫度采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序?qū)DC0809啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)將轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)存于片內(nèi)RAM20H單元返回轉(zhuǎn)換結(jié)束否圖1-3 溫度采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序流程圖溫度數(shù)據(jù)表索引值寄存器R2賦初值01H溫度數(shù)據(jù)表首地址送DPTR查表取出某一溫度的電壓數(shù)據(jù)取出表中前一溫度值將該溫度值存于21H單元查表取出該溫度值將該溫度值存于21H單元索引值加2返回返回當(dāng)前溫度電壓值與查表取得的某一溫度電壓值比較溫度計(jì)算子程序相等小于大于圖1-4 溫度計(jì)算子程序流程圖

15、3、具體內(nèi)容（1）溫度控制器電器原理圖設(shè)計(jì)按以上分析及相關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)出的溫度控制器電路原理圖如圖1-5所示。圖1-5 溫度控制電路原理圖（2）溫度數(shù)據(jù)表在圖1-5所示的電路中，熱敏電阻的連接如圖1-6所示。R8100k圖1-6 熱敏電阻的連接本設(shè)計(jì)所使用的熱敏電阻的分度表及ADC0809轉(zhuǎn)換后的電壓數(shù)字量見附表1-1所示轉(zhuǎn)換后的電壓數(shù)字量的計(jì)算方法為：熱敏電阻與R8并并聯(lián)后的總電阻：R=（Rt*R8）/（Rt+R8）R與R7串聯(lián)電路中R的分壓值（即輸入ADC0809的模擬量）：V=5R/（R+R7）5V被分成256等分（8位量化），則每份的電壓值：=5/256輸入的模擬量電壓經(jīng)8位量化后的數(shù)字量

16、：D=V/例如，熱敏電阻在溫度為20時(shí)的阻值為62.254千歐，則根據(jù)上述方法計(jì)算出的電壓數(shù)字量為169，注意在計(jì)算中R7用實(shí)測(cè)值19.6千歐代入進(jìn)入計(jì)算。在實(shí)際做該電路時(shí)，可根據(jù)自己所選擇的熱敏電阻的分度表計(jì)相關(guān)電路參數(shù)，按上述方法計(jì)算出ADC0809轉(zhuǎn)換后的各溫度對(duì)應(yīng)的電壓數(shù)字量。程序中的溫度數(shù)據(jù)表構(gòu)成：1個(gè)溫度數(shù)據(jù)占2個(gè)字節(jié)，前一字為溫度值，后一個(gè)字節(jié)為該溫度下熱敏電阻上的模擬電壓轉(zhuǎn)換成德8位數(shù)字量。如在20時(shí)，熱敏電阻對(duì)應(yīng)的電壓數(shù)字量為169，則20，169組成一個(gè)溫度為20的溫度數(shù)據(jù)。按這樣方法組成的0-49的溫度數(shù)據(jù)表如下：DATATAB：DB 0，194，1 ，193 ，2 ，1

17、92， 3， 191，4，190 DB 5，189，6， 188， 7 ，187， 8， 186，9，185 DB10，184，11，182，12，181，13，180，14，178 DB 15，177，16，175，17，174，18，173，19，171DB 20，169，21，168，22，166，23，165，24，163DB 25，161，26，159，27，158，28，156，29，154DB 30，152，31，150，32，149，33，147，34，145DB 35，143，36，141，37，139，38，147，39，135DB 40，133，41，131，42，129

18、，43，127，44，125DB 45，123，46，121，47，118，48，116，49，114在溫度采樣機(jī)模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序中，采樣得到的當(dāng)前溫度下熱敏電阻上的數(shù)字電壓存于20H單元，在溫度計(jì)算子程序中通過(guò)查表的方法從表中的第一個(gè)溫度（0）下熱敏電阻上的數(shù)字電壓開始，依次取出各溫度下熱敏電阻上的十字電壓，與與存于20H單元的當(dāng)前溫度下熱敏電阻上的的數(shù)字電壓比較，如小于當(dāng)前溫度的數(shù)字電壓，則在取出下一溫度的數(shù)字電壓與當(dāng)前溫度的數(shù)字電壓比較；直到大于或等于當(dāng)前的溫度數(shù)字電壓，比較結(jié)束。如大于則取出前一溫度作為當(dāng)前溫度存于21H單元，如等于則將該溫度作為但前溫度存于20H單元。這種溫度計(jì)算方法，

19、避免了溫度特性曲線的非線性對(duì)溫度計(jì)算精確性的影響，計(jì)算出的溫度非常精確。（3）溫度控制程序設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中，晶體振蕩器頻率為6MHz，T0定時(shí)時(shí)間為100ms，T0工作于方式1，則T0的初值為：X=（最大計(jì)數(shù)值M定時(shí)時(shí)間t/及其周期Tm）=216 -100ms/2us=15536=3CB0H按以上任務(wù)分析設(shè)計(jì)出的源程序如下：ORG 0000H;跳轉(zhuǎn)到主程序LJMP MAIN;ORG 000BH;LJMP T0INT;跳轉(zhuǎn)到T0中斷服務(wù)程序；主程序ORG 0100H;MAIN:MOV R1,#10; T0 100馬上定時(shí)溢出計(jì)數(shù)寄存器R1賦初值10MOV P1,#0FFH; 所有指示燈滅MOV S

20、P,#60H; 堆棧指針賦初值60HMOV TMOD,#01H; T0定時(shí)、方式1、軟啟動(dòng)MOV TL0,#0B0H; T0賦初值MOV TH0,#3CH;MOV IE,#82H; 開放T0中斷SETB TR0; 啟動(dòng)T0SJMP $;定時(shí)/計(jì)數(shù)器0中斷服務(wù)程序ORG 0200H;T0INT:DJNZ R1,NEXT; T0溢出10次，即1s進(jìn)一次采樣處理LCALL ADCON; 調(diào)用溫度采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序LCALL CALCU; 調(diào)用溫度計(jì)算子程序LCALL DRVCON; 調(diào)用驅(qū)動(dòng)控制子程序LCALL METRICCON; 調(diào)用十進(jìn)制轉(zhuǎn)換子程序LCALL DISP; 調(diào)用數(shù)碼管顯示子程序

21、MOV R1,#10; R1重賦值10NEXT:MOV TL0,#0B0H; T0重裝初值MOV TH0,#3CH;RETI;溫度采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序ORG 0300H;ADCON:MOV DPTR,#0F0FFH; 選通ADC0809通道0MOV A,#00H;MOVX DPTR,A; 啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換HERE:JNB P3.3,HERE; 判斷數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是否結(jié)束，沒結(jié)束則等待MOVX A,DPTR; 讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)MOV 20H,A; 將從ADC0809中讀取的當(dāng)前溫度下熱敏電阻上的電壓值存于20H單元RET ；溫度計(jì)算子程序ORG 0400H;CALCU:MOV R2,#01H; R2為數(shù)

22、據(jù)表的索引值寄存器MOV DPTR,#DATATAB; 溫度數(shù)據(jù)表首地址送DPTRNEXT1:MOV A,R2; 索引值送AMOVC A,A+DPTR; 查表取出某一溫度的數(shù)字電壓值CJNE A,20H,K1; 與當(dāng)前溫度的數(shù)字電壓值比較DEC R2; 等于當(dāng)前溫度的數(shù)字電壓值，則查表取出該溫度值作為當(dāng)前溫度值MOV A,R2;MOVC A,A+DPTR;LJMP K3;K1:JNC K2; 大于當(dāng)前溫度的數(shù)字電壓值，則繼續(xù)取出下一溫度的數(shù)字電壓進(jìn)行比較DEC R2; 小于當(dāng)前溫度的數(shù)字電壓值，則查表取出前一個(gè)溫度值作為當(dāng)前溫度值DEC R2DEC R2MOV A,R2;MOVC A,A+DP

23、TR;LJMP K3;K2:INC R2;INC R2;LJMP NEXT1;K3:MOV 21H,A; 將當(dāng)前溫度值存于21H單元RET;DATATAB;DB 0,194,1,193,2,192,3,191,4,190；溫度數(shù)據(jù)表 DB 5,189,6,188,7,187,8,186,9,185DB 10,184,11,182,12,181,13,180,14,178DB 15,177,16,175,17,174,18,173,19,171DB 20,169,21,168,22,166,23,165,24,163DB 25,161,26,159,27,158,28,156,29,154DB

24、30,152,31,150,32,149,33,147,34,145DB 35,143,36,141,37,139,38,137,39,135DB 40,133,41,131,42,129,43,127,44,125DB 45,123,46,121,47,118,48,116,49,114驅(qū)動(dòng)控制子程序ORG 0500H;DRVCON:MOV A,21H; 取出當(dāng)前溫度值CJNE A,#30,J1; 與上限溫度值（30）比較LJMP GO;J1:JNC DRV1; 若高于上限溫度，則輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，同時(shí)高于上限溫度指示燈點(diǎn)亮CJNE A,#25,J2; 與顯現(xiàn)溫度（25）比較LJMP GO;J2

25、:JC DRV2; 弱低于下限溫度，則驅(qū)動(dòng)信號(hào)停止輸出，同時(shí)點(diǎn)亮低于下限溫度的指示燈LJMP GO;DRV1:CLR P1.0;SETB P1.1;CLR P1.2;SETB P1.3;LJMP OVER;DRV2:SETB P1.0SETB P1.1;CLR P1.2;SETB P1.3;LJMP OVER;DRV2:SETB P1.0;SETB P1.1;SETB P1.1;SETB P1.2;CLR P1.3;LJMP OVER;GO:CLR P1.1; 在下線溫度（25）至上限溫度（30）之間，則驅(qū)動(dòng)信號(hào)保持前面狀態(tài)，同時(shí)溫度正常指示燈點(diǎn)亮SETB P1.2;SETB P1.3;OVE

26、R:RET;；十進(jìn)制轉(zhuǎn)換子程序ORG 0600H;METRICCON:MOV R3,#00H; 將存于21H單元中的當(dāng)前溫度轉(zhuǎn)換為BCD碼MOV R4,#00H; 百位存于32H單元，十位存于31H單元，個(gè)位存于30H單元MOV A,21H;CLR C;W1:SUBB A,#100;JC W2;INC R4;AJMP W1;W2:ADD A,#100;CLR C;W3:SUBB A,#10;JC W4;INC R3;AJMP W3;W4:ADD A,#10;MOV 30H,A;MOV 31H,R3;MOV 32H,R4;RET;；數(shù)碼管顯示子程序ORG 0700H;DISP:MOV R5,#0

27、3H; 將存于32H單元、31H單元、30H單元中的溫度BCD碼查表轉(zhuǎn)換為七段碼MOV R0,#30H; 通過(guò)串行通信方式0輸出驅(qū)動(dòng)3個(gè)數(shù)碼管，顯示當(dāng)前溫度MOV DPTR,#TAB;LOOP:MOV A,R0;MOVC A,A+DPTR;MOV SBUF,A;WAIT:JNB T1,WAIT;CLR T1;INC R0;DJNZ R5,LOOP;RET;TAB:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH；七段碼數(shù)據(jù)表附表：1-1熱敏電阻分度表及經(jīng)ADC0809轉(zhuǎn)換后的電壓數(shù)字量溫度（）熱敏電阻阻值（千歐）轉(zhuǎn)換后的電壓數(shù)字量0161.6081941153.63081932146.08331923138.94351914132.019011905125.80251896119.7608