1、溫度采集與顯示系統(tǒng)的設(shè)計溫度采集與顯示系統(tǒng)的設(shè)計姓名： 學(xué)號：摘要：由于人體不能精準(zhǔn)的感受到環(huán)境中的溫度，而溫度采集系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確、及時、全面地反映環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，因而本論文設(shè)計了基于8051單片機控制技術(shù)的溫度采集與顯示系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過溫度傳感器將檢測到的溫度信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，該模擬量電壓經(jīng)8路AD0809輸出數(shù)字量電壓值送給單片機。根據(jù)AD值與溫度之間的關(guān)系利用查表和插值法得出溫度值。并且這些數(shù)值都能實時顯示在顯示屏上。1、 設(shè)計內(nèi)容及意義溫度采集與顯示系統(tǒng)在人們的日常生活中的應(yīng)用越來越廣泛，如花卉栽培溫濕度控制、大棚溫室控制系統(tǒng)、糧庫溫室控制系統(tǒng)、現(xiàn)代化居室溫濕度控制等等。隨著半

2、導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，熱敏電阻作為一種新型感溫元件應(yīng)用越來越廣泛。他具有體積小、靈敏度高、重量輕、熱慣性小、壽命長以及價格便宜等優(yōu)點。單片機在測控系統(tǒng)中的作用是對信息進(jìn)行處理、運算和發(fā)出控制命令等，但所要處理的信息是從外界拾取的，拾取的信號可以分為開關(guān)量和模擬量兩種。開關(guān)量只需放大、整形和電平轉(zhuǎn)換等處理后，即可直接送入單片機系統(tǒng)。但輸入量如果是模擬量，處理的復(fù)雜程度就大大地增加了，由于模擬輸入信號一般很微弱，需要進(jìn)行放大，對于一個測控范圍較大的儀器，還要有多級可變放大電路。另外，在放大有用信號的同時，干擾信號也被同時放大，還要進(jìn)行必要的濾波處理。所以要設(shè)計出一個真正實用的單片機測控系統(tǒng)，必須先設(shè)

3、計好適用的前向通道。根據(jù)被測對象輸出信號的類型、大小、數(shù)量不同，前向通道的結(jié)構(gòu)類型也各不相同。本系統(tǒng)基于51單片機設(shè)計的溫度采集與顯示系統(tǒng)是A/D轉(zhuǎn)換器、熱敏電阻溫度傳感器、LCD顯示屏及相應(yīng)接口的綜合應(yīng)用。2、 整體設(shè)計原理及方案圖2.1 整體系統(tǒng)框圖該系統(tǒng)是以NTC型熱敏電阻為傳感器的信號采集端，將溫度信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，再經(jīng)ADC0809進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，進(jìn)一步將電壓信號轉(zhuǎn)換成單片機可以處理的00HFFH數(shù)字信號，并保證溫度與數(shù)字信號實時同步，經(jīng)單片機8051進(jìn)行數(shù)據(jù)處理（查表和線性插值法），再進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成與實際溫度相符合的數(shù)字信號，并在LCD顯示屏上實時跟蹤顯示。1、顯示模塊方案選擇：方案

4、一：數(shù)碼管顯示，采用動態(tài)掃描的方式。優(yōu)點是編程容易，硬件電路調(diào)試簡單，顯示兩部分也比較好控制。缺點是顯示的內(nèi)容不夠豐富，本系統(tǒng)需要實時顯示電壓AD值，放大后的十進(jìn)制值以及溫度值，實驗臺上提供的數(shù)碼管數(shù)就達(dá)不到實時顯示的效果。方案二：用LCD液晶顯示器顯示，優(yōu)點是功耗低，還能顯示更多的字符，有著良好的人機界面，缺點是控制比較復(fù)雜。實驗臺上提供的是OCMJ2*8的中文模塊系列液晶顯示器，內(nèi)含漢字字庫和英文字庫，可以實漢字、ASCII碼的同屏顯示，能夠達(dá)到實時顯示的效果。2、 AD0809設(shè)計AD0809型8位MOS型A/D轉(zhuǎn)換器，可實現(xiàn)8路模擬信號的分時采集，片內(nèi)有8路模擬選通開關(guān)，以及相應(yīng)的通道

5、地址鎖存用譯碼電路，其轉(zhuǎn)換時間為100微秒左右。圖2.2 AD0809邏輯圖由圖2.2可知，該輸出公式為：（實驗臺上基準(zhǔn)電壓為5V）圖2.3 AD0809時序圖如圖2.3，其工作過程是：1) 在IN0IN7上可分別接上要測量轉(zhuǎn)換的8路模擬量信號。該系統(tǒng)只需要將熱敏電阻溫度傳感器的電壓輸出端接IN0。2) 將ADDAADDC端給上代表選擇測量通道的代碼。該系統(tǒng)選通通道0。3) 將ALE由低電平置為高電平，從而將ADDAADDC送進(jìn)的通道代碼鎖存，經(jīng)譯碼后通道0的模擬量送給內(nèi)部轉(zhuǎn)換單元。4) 給START一個正脈沖。當(dāng)上升沿時，所有內(nèi)部寄存器清零。下降沿時，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，STAR

6、T保持低電平。5) EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。在上述的A/D轉(zhuǎn)換期間，可以對EOC進(jìn)行不斷測量，當(dāng)EOC為高電平時，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束。否則，表明正在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。 6) 當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，將OE設(shè)置為1，這時D0D7的數(shù)據(jù)便可以讀取了。OE0，D0D7輸出端為高阻態(tài)，OE1，D0D7端輸出轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)。3、數(shù)據(jù)處理部分-查表和線性插值法熱敏電阻為一種阻值隨溫度變化的電阻，按其變化關(guān)系可分為兩類：正溫度系數(shù)（簡稱PTC）和負(fù)溫度系數(shù)（簡稱NTC）。PTC元件的阻值隨溫度的上升而上升，NTC元件的阻值隨溫度的上升而下降。本模塊中使用的為NTC型熱敏電阻,在常溫(25)下其阻值為10K，其阻值與溫度的關(guān)系

7、、阻值與電壓的關(guān)系、電壓值與電壓AD值得關(guān)系如下表所示：溫度（）-30-20-100102025304050阻值（K）176.096.2954.8532.4119.8012.4710.008.0665.3423.618電壓（V）0.268817200.470411130.771010021.178967221.677852342.225189142.52.767629803.259027503.67161110電壓AD1424396086114128142167188溫度（）60708090100110120130140150阻值（K）2.5021.7631.2650.92260.68340.

8、51580.39420.30480.23820.1881電壓（V）3.999360104.250616334.438526404.577664654.680158004.754749994.810375014.852107754.883670954.90768641電壓AD205218228235240244247249250252在上面列的表格中，溫度與阻值的關(guān)系是已知的，電壓是根據(jù)式3-1得出的，電壓的AD值是根據(jù)式2-1得出的。 電壓V與電壓AD的關(guān)系： （2-1）圖2.4 電壓AD值與溫度關(guān)系折線圖根據(jù)圖2.4可用線性插值法在線性區(qū)間建立函數(shù)關(guān)系，隨著電壓的改變輸出溫度值。3、 硬件電

9、路圖圖3.1 熱敏電阻溫度采集電路圖圖3.1中J1、J2、J3分別對應(yīng)于模塊上的V1、Vzero、Vout插孔，R3對應(yīng)與 ZERO電位器，用于偏置電壓調(diào)節(jié)；R9對應(yīng)于GAIN電位器，用于增益調(diào)節(jié)。 使用時，可先將電路增益調(diào)節(jié)為1，具體做法如下：調(diào)節(jié)ZERO電位器，使Vzero=0V，用萬用表分別測量V1、Vout端電壓，調(diào)節(jié)GAIN電位器，使V1=Vout，此時電路增益為1。由此可得出電壓與電阻之間的關(guān)系： （3-1）4、 程序設(shè)計流程圖圖4.1 主函數(shù)程序流程圖 圖4.2 LCD顯示流程圖圖4.3 A/D轉(zhuǎn)換流程圖圖4.3 中斷服務(wù)程序5、 問題和不足出現(xiàn)的問題及解決方法：在數(shù)據(jù)處理部分，

10、之前是建立電壓值V與溫度值T的關(guān)系來顯示溫度，發(fā)現(xiàn)再怎么細(xì)分線性部分，輸出的溫度誤差還是很大，而且顯示的溫度值一直在跳變。于是決定找電壓值A(chǔ)D與溫度之間的關(guān)系，這樣減小了誤差，顯示的溫度值也幾乎不再跳變了。不足之處：實驗臺提供的可調(diào)輸出電壓的范圍是0-4.5V，正確來說顯示的溫度范圍應(yīng)為-35至90。這樣選定的線性區(qū)間才能較小誤差，更趨近與表格提供的數(shù)值。所以，更細(xì)分的取線性部分得到的數(shù)值會更好。6、 總結(jié)通過此次實習(xí)，使我對所學(xué)知識進(jìn)行了實踐。掌握了A/D轉(zhuǎn)換芯片性能及編程方法、單片機系統(tǒng)中擴展LCD顯示的方法以及溫度傳感器和LCD的工作原理及綜合應(yīng)用。在數(shù)據(jù)處理部分學(xué)會了線性插值法。在編寫

11、程序時，也發(fā)現(xiàn)對一些程序中的函數(shù)的處理不夠合理，在自己的多次運行下，還是能夠?qū)崿F(xiàn)溫度監(jiān)控的功能。本次單片機實訓(xùn)讓我很有成就感，并對以前所學(xué)的單片機知識做了一個小結(jié)。附件#include #include #include #include #define uchar unsigned char #define ulong unsigned long #define uint unsigned int #define Port_address XBYTE0X0CFA0sbit REQ=P35;/請求信號，高電平有效sbit BUSY=P34;/忙檢測sbit EOC=P32;/轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，EO

12、C=1-轉(zhuǎn)換結(jié)束,EOC=0-正在轉(zhuǎn)換 void delay1ms(uint time) /延遲子程序1uint ii;uint jj;for (ii=0;iitime;ii+)for(jj=0;jj200;jj+);void delay(uint time) /延遲子程序2uint ii;uint jj;for (ii=0;iitime;ii+) for(jj=0;jj=0)qian=date/1000;bai=date%1000/100;shi=date%1000%100/10;ge=date%10; write_ASCII_8x16(10,16,0x2b);/顯示正號+write_ASC

13、II_8x16(11,16,0x30+qian); write_ASCII_8x16(12,16,0x30+bai);write_ASCII_8x16(13,16,0x2E);/顯示小數(shù)點write_ASCII_8x16(14,16,0x30+shi);write_ASCII_8x16(15,16,0x30+ge);if(date=14&da=24&da=39&da=60&da=86&da=142&da=167&da=188&da=209&da=248)t=15000;return t;void main()int r=0;uint v,da;config(); /中斷初始化lcd_init();/顯示屏初始化AD_init();/啟動通道0delay(700);clear_lcd();delay(700); write_chinese(0,0,46,34); /顯示溫度采集系統(tǒng) write_chinese(1,0,22,40);write_chinese(2,0,18,41); write_chinese(3,0,28,15);write_chinese(4,0,47,21); write_chi