機電一體化畢業(yè)論文--基于單片機溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計

1、<p>　　畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書</p><p>　　2007 年 1 月 6 日</p><p>　課題名稱：基于單片機溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計 </p><p>　學(xué)生姓名：</p><p>　系 別：電子工程與物理

2、系 </p><p>　專 業(yè)：電子信息工程 </p><p>　指導(dǎo)教師：</p><p>　　xx本科畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告書</p><p>　　注：此表由學(xué)生本人填寫，一式三份，一份留系里存檔，指導(dǎo)老師和本人各保存一份</p><p>　　xx本科畢業(yè)論文（設(shè)計）評審表<

3、;/p><p>　　說明：評定成績分為優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五個等級，實評總分90—100分記為優(yōu)秀，80—89分記為良好，70—79分記為中等，60—69分記為及格，60分以下記為不及格。</p><p>　　說明：評定成績分為優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五個等級，實評總分90—100分記為優(yōu)秀，80—89分記為良好，70—79分記為中等，60—69分記為及格，60分以下記為不及格

4、。</p><p>　　xx本科畢業(yè)論文（設(shè)計）答辯記錄表</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要II</b></p><p>　　AbstractIII</p><p><b>　　1 引言1</b>

5、;</p><p><b>　　2 緒 論3</b></p><p>　　2.1 問題的提出3</p><p>　　2.2 設(shè)計目的及系統(tǒng)功能3</p><p>　　3 第二章 硬件電路設(shè)計4</p><p>　　3.1 硬件設(shè)計思路4</p><p>　　3

6、.2 總體設(shè)計框圖4</p><p>　　3.3 單元電路設(shè)計4</p><p>　　3.3.1 89C51單片機4</p><p>　　3.3.2 溫度采集及調(diào)理電路5</p><p>　　3.3.3 鍵盤及數(shù)碼管顯示電路8</p><p>　　3.3.3.1 LED顯示器8</p><

7、;p>　　3.3.3.2 7279可編程鍵盤顯示器接口芯片8</p><p>　　4 第三章 軟件設(shè)計9</p><p>　　4.1 程序流程圖設(shè)計9</p><p>　　4.2 程序設(shè)計15</p><p>　　4.2.1 A/D轉(zhuǎn)換15</p><p>　　4.2.2 鍵盤及數(shù)碼管顯示15<

8、/p><p>　　4.3 調(diào)試與測試19</p><p><b>　　5 結(jié)論20</b></p><p><b>　　6 參考文獻1</b></p><p><b>　　附錄：程序清單3</b></p><p>　　基于單片機的溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計&

9、lt;/p><p>　　電子信息工程專業(yè) 2003級 xx</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　近年來，單片機以其功能強、體積小、使用方便、性能價格比高等優(yōu)點,在實時控制、自動測試、智能儀表、計算機終端、遙測通訊、家用電器等許多方面得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　本設(shè)計采用單片機8

10、9C51作為控制核心，對多點溫度進行采集。通過集成溫度傳感器AD590將溫度值轉(zhuǎn)換為電量輸出。由ADC0809實現(xiàn)模擬信號的數(shù)字化。同時，外接可編程鍵盤顯示器接口芯片7279通過小鍵盤實現(xiàn)多點溫度值的切換顯示；可以利用小鍵盤設(shè)定溫度的最大值和最小值，對于超過最大值或低于最小值的溫度數(shù)據(jù)通過揚聲器進行報警。</p><p>　　關(guān)鍵詞：單片機；溫度采集；報警</p><p>　　The De

11、sign of Temperature Gathering System Based on Single Chip Micyoco</p><p>　　Electronics and Information Engineering Grad 2003 KongXiangheng</p><p><b>　　Abstract</b></p><

12、p>　　Recently, SCM (Single Chip Micyoco) is widely used in real-time control, automatism testing, computer terminal, remote communication, home appliances by strong function, small bulk, used convenient and high capabi

13、lity-price ratio.</p><p>　　This design adopts SCM89C51 by way of controlling core; it can gather several different temperature signals. Through the integration temperature sensor A/D590, it converts temperat

14、ure value to electricity signal; and then switches the analog signals for digital signals by ADC809. At the same time, the programmable keyboard/display port chip7279 can display the different temperature value. It also

15、can enactment the maxim and minimum temperature value by the small keyboard. When the gathered tempe</p><p>　　Key words: SCM; temperature gathering; alarm</p><p><b>　　引言</b></p>

16、;<p>　　自從1976年Intel公司推出第一批單片機以來，80年代單片機技術(shù)進入快速發(fā)展時期，近年來，隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機繼續(xù)朝快速、高性能方向發(fā)展，從4位、8位單片機發(fā)展到16位、32位單片機。單片機主要用于控制，它的應(yīng)用領(lǐng)域遍及各行各業(yè)，大到航天飛機，小至日常生活中的冰箱、彩電，單片機都可以大顯其能。單片機在國內(nèi)的三大領(lǐng)域中應(yīng)用得十分廣泛：第一是家用電器業(yè)，例如全自動洗衣機、智能玩具；第二是通訊業(yè)，包

17、括電話、手機和BP機等等；第三是儀器儀表和計算機外設(shè)制造，例如軟盤、硬盤、收銀機、電表。除了上述傳統(tǒng)領(lǐng)域外，汽車、電子工業(yè)在國外也是單片機應(yīng)用十分廣泛的一個領(lǐng)域。它成本低、集成度高、功耗低、控制功能多能靈活的組裝成各種智能控制裝置，由它構(gòu)成的智能儀表解決了長期以來測量儀器中的誤差的修正、線性處理等問題。</p><p>　　單片機將微處理器、存儲器、定時/計數(shù)器、I/O接口電路等集成在一個芯片上的大規(guī)模集成電路，

18、本身即是一個小型化的微機系統(tǒng)。單片機技術(shù)與傳感與測量技術(shù)、信號與系統(tǒng)分析技術(shù)、電路設(shè)計技術(shù)、可編程邏輯應(yīng)用技術(shù)、微機接口技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計算機操作系統(tǒng)、匯編語言程序設(shè)計、高級語言程序設(shè)計、軟件工程、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)字信號處理、自動控制、誤差分析、儀器儀表結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造工藝等的結(jié)合，使得單片機的應(yīng)用非常廣泛。同時，單片機具有較強的管理功能。采用單片機對整個測量電路進行管理和控制，使得整個系統(tǒng)智能化、功耗低、使用電子元件較少、

19、內(nèi)部配線少、成本低，制造、安裝、調(diào)試及維修方便。</p><p>　　溫度作為作物生長一個非常重要的參數(shù)，溫度的變化影響作物的發(fā)芽、幼苗的成長、作物的開花、果實的成熟等等。對于不同的作物，其適宜的生長溫度總是在一個范圍。超過這個范圍，作物或許會活著，但是其生長的規(guī)律將發(fā)生明顯的變化。這對于我們所希望的要求作物能夠優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的愿望相距甚遠，所以我們必須實時獲取作物生長的環(huán)境溫度。對于，超過作物生長適宜范圍的溫度能夠

20、報警。同時，我們也希望作物的適宜溫度范圍可以由檢測人員根據(jù)實際情況加以改變。同時，由于作物分布空間的狹小，各點的溫度在同一時間上可能存在差異，所以對于溫室必須采取多點采集，以保證能夠更準確的獲知作物生長的實時溫度。</p><p>　　本設(shè)計就是基于單片機89C51設(shè)計的實時溫度采集儀。采用ADC0809最多可以采集8路溫度數(shù)據(jù)。通過小鍵盤實現(xiàn)對不同路溫度數(shù)據(jù)的切換顯示。同時，也可利用小鍵盤實現(xiàn)溫度最大最小值的設(shè)

21、定。對于超過此限的溫度數(shù)據(jù)將產(chǎn)生報警信號。</p><p><b>　　緒 論</b></p><p><b>　　問題的提出 </b></p><p>　　我國農(nóng)業(yè)正處于從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向優(yōu)質(zhì)、高效、高產(chǎn)為目的的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)化的新階段。農(nóng)業(yè)環(huán)境綜合控制作為農(nóng)作物速生、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的手段是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要標志。農(nóng)業(yè)設(shè)施的自動檢

22、測與控制是我國科研急待發(fā)展的項目。 </p><p>　　溫度是植物生長的重要環(huán)境條件，影響植物生命周期的各個發(fā)育階段，從種子萌發(fā)、幼苗的生長、生殖直至成熟和休眠，包括了每一個酶反應(yīng)、每一個代謝過程。它也影響植物細胞結(jié)構(gòu)的完整性，特別是影響膜的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，直接關(guān)系到植物的生存。植物能生長的溫度比能生存的溫度范圍要小得多，在某些溫度條件下，植物也許能活著，但不一定能

23、生長，故溫室中對于溫度的檢測很重要。此外，溫室內(nèi)的作物茂密形成群體時，溫室的空間分布變得復(fù)雜。室內(nèi)平均溫度顯然不同于作物冠層下的氣溫，而冠層內(nèi)氣溫的分布也不會是均勻的。事實上溫度的空間分布受室外氣候因子、室內(nèi)調(diào)控方式、植物群體的綜合影響，以至于室內(nèi)空氣溫度在水平方向和垂直方向上往往都不相同。為此，本文設(shè)計了一個能多路采集、顯示的溫度采集系統(tǒng),對于超出作物適宜生長范圍的溫度發(fā)出警報。</p><p>　　設(shè)計目的及

24、系統(tǒng)功能 </p><p>　　本設(shè)計的目的是以單片機為核心設(shè)計出一個8路溫度采集系統(tǒng)。通過本課題設(shè)計，綜合運用單片機及接口技術(shù)、微機原理、微電子技術(shù)，鍛煉動手操作能力，綜合運用能力，學(xué)習(xí)論文的寫作方法和步驟。</p><p>　　設(shè)計的溫度采集系統(tǒng)有以下功能：</p><p>　　1. 測溫范圍：0℃~50℃</p><p>　　2．

25、測溫分辨力：≤0.2℃</p><p>　　3. 測溫準確度：≤0.5℃</p><p>　　4. 測溫點數(shù)：可以擴展到8點</p><p>　　5. 溫度顯示：采用4個7段數(shù)碼管</p><p>　　6. 溫限可進行靈活設(shè)定</p><p><b>　　7. 超限報警</b></

26、p><p>　　第二章 硬件電路設(shè)計</p><p><b>　　硬件設(shè)計思路</b></p><p>　　本設(shè)計用溫度傳感器將被測溫度轉(zhuǎn)換為電量，經(jīng)過放大濾波電路處理后，由模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，再與單片機相連，通過可編程鍵盤顯示接口芯片實現(xiàn)溫度限值的設(shè)定。最后通過小鍵盤控制數(shù)碼管顯示所需要的某路溫度值。</p><p

27、><b>　　總體設(shè)計框圖</b></p><p>　　總體設(shè)計框圖如圖1所示。說明如下：</p><p>　　1.被測量經(jīng)過溫度傳感器轉(zhuǎn)換為電量，再放大后送給A/D轉(zhuǎn)換器。</p><p>　　2.電量經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)值，送給89C51單片機，89C51單片機根據(jù)設(shè)計目的完成相應(yīng)的軟件處理。</p><p&g

28、t;　　3.處理完畢后，送鍵盤顯示處理芯片，然后再由數(shù)碼管顯示。</p><p>　　4.如果溫度超過所設(shè)溫度限值，轉(zhuǎn)報警處理程序。</p><p>　　5.由小鍵盤控制所需顯示路數(shù)的溫度。</p><p><b>　　總體設(shè)計框圖</b></p><p><b>　　單元電路設(shè)計</b></

29、p><p><b>　　89C51單片機</b></p><p>　　89C51為字長8位的單片微型計算機，由中央處理器、內(nèi)部RAM、內(nèi)部ROM、兩個16位的定時計數(shù)器、四個8位的I/O口（P0、P1、P2、P3）、一個全雙工的串行口、五個中斷源以及時鐘等組成。它具有速度快、功能強、功耗底、抗干擾性好、價格低廉等特點。它是標準的40引腳雙列直插封裝（DIP）形式。<

30、/p><p><b>　　溫度采集及調(diào)理電路</b></p><p>　　常用的溫度傳感器有：熱電偶、熱敏電阻、集成電路溫度傳感器及鉑電阻。</p><p><b>　　溫度傳感器的選擇</b></p><p>　?。?）傳感器的比較：熱電偶靈敏度較低，但能在很寬廣的范圍內(nèi)使用。熱敏電阻的工作溫度范圍較

31、窄，但靈敏度高有利于檢測微小溫差，其輸出特點是非線性，檢測時需要線性化裝置。廉價的集成電路溫度傳感器性能離散度很大，用于高精度測量時必須進行校準。測溫鉑電阻溫度系數(shù)的離散度很小，精確度高靈敏度也較好，但價格昂貴。</p><p>　　集成電路溫度傳感器和熱敏電阻、熱電偶相比，最大特點是輸出線性好，測溫精度較高。感溫部分、傳感器驅(qū)動電路、信號處理電路均集成化并封裝在一個小型管殼內(nèi)，使用方便。AD590是一種兩端集成

32、電路溫度傳感器，由于具有高阻抗的電流輸出，使它在長距離傳輸過程中對壓降不敏感，作為電流輸出型的溫度傳感器，具有很強的抗外界干擾能力，且價格適中。其輸出電流和絕對溫度成正比?；谝陨蟽?yōu)點，本設(shè)計采用AD590作為溫度傳感器。</p><p>　　（2）AD590的特點</p><p>　　僅需+4V到+30V的直流工作電壓，不需要傳送器、濾波器和線性化電路。</p><p

33、>　　一致性非常好，當溫度為298.2K（+25℃）時，AD590均輸出穩(wěn)恒電流298.2μA，隨溫度升高或降低以1μA/1.0K增減輸出電流，因而AD590很容易互換。</p><p>　　是電流輸出而不是電壓輸出，具有良好的干擾抑制比，只需很小的功率（1.5mW）。</p><p>　　電源電壓漂移和波紋不敏感。電源電壓+5V變到+10V僅引起1μA最大電流變化。</p&g

34、t;<p>　　電氣上耐用，可承受正向44V和反向20V的電壓而不損壞，不必擔心管腳接錯。</p><p><b>　　測量電路設(shè)計</b></p><p>　　AD590將溫度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流后，需要有電流電壓轉(zhuǎn)換電路（如圖2），其中電容C起濾波作用。該電路中，考慮到測溫范圍是0度到50度，而ADC0809輸出電壓范圍為0～5V，故電阻R2取3.3K，

35、R3取15K，其中R2是可變電阻，精度高于R3。R4取100K，R5取50K，R4是可變電阻，精度高于R5，電阻R6取33K。運放是溫度電壓變換電路，為測試方便，設(shè)計時將0度時的輸出電壓定為0V，每升高100mV，與電壓之間的關(guān)系為：</p><p>　　U=K（T-T0）V[1]</p><p>　　式中：K為比例系數(shù)，K=0.98V/℃，T為環(huán)境溫度，單位為℃，T0為測溫下限0℃<

36、;/p><p><b>　　溫度采集及調(diào)理電路</b></p><p>　　當T=+50℃和T=0℃時，變換電路輸出電壓上限為Umax=5V，電壓下限Umin=0V 時，實現(xiàn)的辦法是：首先調(diào)整R2，使得I1=273.2μA，當溫度為0℃時，通過AD590的電流I2=273.2μA，此時I3=0μA，R4，R5上無壓降，即輸出電壓為0V；當環(huán)境溫度為50℃時，流過AD590

37、的電流為323.2μA，此時I3=I2-I1=50μA，調(diào)整R4，使R4+R5=98K，有（R4+R5）I3=4.9V。同樣，可以計算出其余各溫度所對應(yīng)的輸出電壓。</p><p>　　系統(tǒng)對放大電流要求低失調(diào)、低漂移、高精度，可選用高精度集成運放。OP07為低失調(diào)電壓、低失調(diào)電流和低漂移的超低失調(diào)運算放大器，其增益和共模抑制比高，噪聲小，是一種通用性強的運算放大器。本設(shè)計采用它作為運放。OP07電源電壓范圍為&

38、#177;3～±18V。</p><p><b>　　模—數(shù)轉(zhuǎn)換電路</b></p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換用于實現(xiàn)模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。按轉(zhuǎn)換原理可分為四種，即：計數(shù)式A/D轉(zhuǎn)換器、雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器和并行式A/D轉(zhuǎn)換器。目前使用較多的為后三種。雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器具有高精度、抗干擾性好、價格低廉等特點，但速度較慢，經(jīng)常應(yīng)用于對速

39、度要求不高的儀表中；逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器在精度、速度和價格上都適中，是目前最常用的A/D轉(zhuǎn)換器；并行式A/D轉(zhuǎn)換器是一種用編碼技術(shù)實現(xiàn)的高速A/D轉(zhuǎn)換器其速度最快，價格也最高，使用于要求較高的場合。</p><p>　　綜上，本設(shè)計選用逐次逼近式8位A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809。</p><p>　　ADC0809的主要技術(shù)特性和指標：</p><p><b

40、>　　·分辨率：8位。</b></p><p>　　·轉(zhuǎn)換時間：取決于芯片時鐘頻率。</p><p>　　·單一電源：+5V。</p><p>　　·模擬輸入電壓范圍：單極性0～5V，雙極性+5V或+10V。</p><p>　　·具有可控三態(tài)輸出鎖存器。</p>

41、<p>　　·啟動轉(zhuǎn)換控制脈沖式（正脈沖），上升沿使內(nèi)部所有寄存器清“0”，下降沿使A/D轉(zhuǎn)換器開始。</p><p>　　ADC0809其片內(nèi)有8路模擬開關(guān)，可輸入八個模擬量，單極性，量程為0～5V,典型的轉(zhuǎn)換度為100μS。片內(nèi)具有三態(tài)輸出緩沖器，可直接與CPU總線接口。設(shè)計中只使用了IN0一路模擬通道，可擴展到8路。</p><p>　　電路連接主要涉及兩個問

42、題。一是八路模擬通道信號選擇，二是A/D轉(zhuǎn)換完成后轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送。解決方案如下：</p><p>　　1.八路模擬通道選擇：ADC0809有A、B、C三根地址線，分別接地址鎖存器的低三位地址，只要把三位地址寫入ADC0809中的地址鎖存器，就實現(xiàn)了模擬通道選擇。對于系統(tǒng)來說，地址鎖存器是一個輸入口，為了把三位地址寫入，還要提供口地址。</p><p>　　2.轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送：A/D轉(zhuǎn)換后得

43、到的是數(shù)字量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)應(yīng)傳送給單片機進行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問題是如何確認A/D轉(zhuǎn)換的完成，因為只有確認數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成后，才能進行傳送。解決此問題的方式有三種；定時傳送方式、查詢方式、中斷方式。設(shè)計中采用的是查詢方式：ADC0809由EOC端發(fā)出表明轉(zhuǎn)換完成的信號，軟件測試EOC的狀態(tài)，即可確知轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進行數(shù)據(jù)傳送。（如圖3）：</p><p>　　89C51和ADC0809的連接</p&g

44、t;<p>　　鍵盤及數(shù)碼管顯示電路 </p><p><b>　　LED顯示器</b></p><p>　　顯示器中的發(fā)光二極管共有兩種接法：共陰極接法和共陽極接法。一般發(fā)紅光的LED每段流過5mA的平均電流，就可以有比較滿意的亮度，7mA電流會更亮些，10mA以上就不會更亮多少，但長期運行于10mA以上會縮短其壽命。小尺寸的LED顯示器每段只有一個發(fā)

45、光二極管，其正向壓降約為1.5V，一般不大于2V。在選擇LED借口器件時需考慮器件的驅(qū)動能力和顯示數(shù)據(jù)的設(shè)置方式。對一般儀器儀表中使用的LED顯示器而言，其驅(qū)動電流往往為5～15mA，因此選用普通的TTL器件即可滿足要求。對稍大電流的LED驅(qū)動，選擇7407或75452等器件作為后續(xù)的驅(qū)動器件。</p><p>　　顯示器有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種方式。所謂靜態(tài)顯示就是顯示字符的各段連續(xù)通過電流，使所有的字段連續(xù)發(fā)

46、光。所謂動態(tài)顯示就是所需顯示字段斷續(xù)通以電流，因而其發(fā)光是不連續(xù)的。在需要多個字符同時顯示時，可以輪流給每一個字符通以電流，逐次把所需顯示的字符顯示出來。在每點亮一個字符后，必須持續(xù)通電一段時間，使之發(fā)光穩(wěn)定，然后再點亮另一個字符，如此依次掃描所有的字符。由于掃描顯示速度較快，每秒可重復(fù)多次（為了不產(chǎn)生閃爍，可每秒掃描50次左右）。雖然在同一時刻只有一個字符通電，由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象和發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，卻感覺每個字符都在穩(wěn)定地顯示

47、。這種巡回掃描顯示器的操作要靠程序控制。動態(tài)顯示的亮度隨電流平均值的增大而增強，其亮度大體上等同于通過同樣大的電流的靜態(tài)顯示亮度。</p><p>　　設(shè)計中由于有4個LED，采用動態(tài)掃描的方法進行顯示，即逐個地循環(huán)地點亮各位顯示器。這樣雖然在任一時刻只有一位顯示器被點亮，但是由于人眼具有視覺殘留效應(yīng)，看起來與全部顯示器持續(xù)點亮效果完全一樣。</p><p>　　7279可編程鍵盤顯示器接

48、口芯片</p><p>　　7279芯片是一種專用于鍵盤顯示器的接口器件，它能對顯示器自動掃描、識別鍵盤上閉合鍵的鍵號，提高CPU的工作效率。7279包括鍵盤輸入和顯示輸出兩個部分。鍵盤部分提供的掃描方式，可以和具有64個按鍵和傳感器的陣列相連，能自動消除開關(guān)抖動以及對n鍵同時按下采取保護。</p><p>　　7279芯片有40引腳，由單一+5V電源供電。其功能有：①對鍵盤進行管理控制；

49、②對LED顯示器的控制及對顯示數(shù)據(jù)，顯示方式的管理。其主要有以下幾部分組成：I/O控制器和數(shù)據(jù)緩沖器、控制和定時寄存器及定時控制、掃描計數(shù)器、回復(fù)緩沖器及鍵盤去抖動和控制電路、FIFO/傳感器RAM和狀態(tài)電路、顯示器地址寄存器及顯示RAM。 </p><p>　　利用7279芯片組成鍵盤接口時，平時并不需占用CPU時間，每當按下鍵后，即向CPU申請中斷，在中斷服務(wù)程序中查詢哪個鍵按下，在轉(zhuǎn)到相應(yīng)鍵的處理程序，因

50、此這種鍵盤接口得到了廣泛的應(yīng)用。鍵盤及顯示電路原理圖（如圖4）:</p><p>　　鍵盤及顯示電路原理圖</p><p><b>　　第三章 軟件設(shè)計</b></p><p><b>　　程序流程圖設(shè)計</b></p><p>　　由于本設(shè)計程序較為復(fù)雜，所以在設(shè)計過程中對一些使用較多的程序段采用

51、子程序進行設(shè)計，這些子程序包括：7279初始化子程序、A/D轉(zhuǎn)換子程序、顯示更新子程序、讀鍵值子程序、讀當前溫度子程序、比較子程序、溫限設(shè)定子程序、報警子程序、延時子程序等。主程序流程圖如圖5所示。</p><p><b>　　主程序流程圖</b></p><p>　　各子程序的流程圖（如圖6，7，8，9，10，11，12，13）所示：</p><

52、p>　　顯示子程序（DISP1）流程圖 </p><p>　　圖7 比較程序流程圖 </p><p>　　圖8 十-十六進制轉(zhuǎn)換子程序流程圖</p><p>　　圖9 鍵中斷處理顯示子程序KEY2</p><p>　

53、　圖10 溫度比較子程序（COMP1）</p><p>　　圖11 報警中斷子程序</p><p>　　圖12 鍵值處理子程序流程圖（SPEC）</p><p>　　圖13 溫度采樣及處理子程序（READTEMP、READAD）</p><p><b>　　程序設(shè)計</b></p><p><

54、;b>　　A/D轉(zhuǎn)換</b></p><p>　　ADC0809的START端為A/D轉(zhuǎn)換啟動信號。ALE端為通道選擇地址的鎖存信號。開發(fā)系統(tǒng)中已將它們相連，這樣同時鎖存通道地址并開始A/D采樣轉(zhuǎn)換，故啟動A/D轉(zhuǎn)換需如下指令：</p><p>　　MOV DPTR ,#PORT(通道的端口地址)</p><p>　　MOV @DPTR,A<

55、/p><p>　　第一條語句在本程序中是以分支程序的形式體現(xiàn)的。第二條語句A中的內(nèi)容為何是不重要的，這是一次虛擬寫。</p><p><b>　　鍵盤及數(shù)碼管顯示</b></p><p>　　在數(shù)碼顯示方面，需要由軟件來置緩沖區(qū)和提供字型代碼。</p><p>　　緩沖區(qū)在內(nèi)部RAN中，用于存放顯示的數(shù)字或字符，其單元個數(shù)與

56、LED顯示器位數(shù)相同。本設(shè)計程序中，緩沖區(qū)單元與顯示器的對應(yīng)關(guān)系如下：</p><p>　　動態(tài)掃描是從左向右進行的，則緩沖區(qū)首址為40H。在顯示之前，是通過查表程序得到字型代碼的。</p><p>　　表中的共陰極代碼對應(yīng)的字型如下：</p><p>　　字型 共陰極代碼 字型 共陰極代碼</p><p>　　0

57、 3FH 6 7DH </p><p>　　1 06H 7 07H </p><p>　　2 5BH 8 7FH </p><p>　　3 4FH 9 6FH &l

58、t;/p><p>　　4 66H A 77H </p><p>　　5 6DH B 7CH </p><p>　　ADRES3：存放待顯示的字符的代碼的首地址，ADRES3對應(yīng)于最左邊的顯示器即LED0。</p><p>　　ADRES4：按下

59、鍵的鍵值存放首地址。</p><p>　　ADRES5：字型碼存放首地址。</p><p>　　1.7279初始化子程序</p><p>　　7279初始化子程序包括：把0D1H寫入“清楚命令”積存器，以便把顯示RAM 全部清零，把程序時鐘命令字34H（分頻系數(shù)為10）寫入“程序時鐘命令字”積存器，以便7279對CLK分頻后得到100Khz內(nèi)部時鐘，把00H寫入“鍵

60、盤、顯示方式設(shè)置積存器”，用于規(guī)定7279工作于左輸入、8位顯示、編碼掃描；雙鍵互鎖開中斷、等待鍵盤中斷。設(shè)INTO為中斷輸入引腳。程序如下：</p><p>　　INIT7279: </p><p><b>　　CLR EA</b></p><p>　　CLR P1.0 ;7279 CS選通&

61、lt;/p><p>　　MOV DPTR,#100H</p><p>　　MOV A,#0D1H</p><p>　　MOVX @DPTR,A ;清除命令字</p><p>　　MOV DPTR,#0 ;DPTR 指向狀態(tài)口</p><p>　　WAIT1: MOVX A,@DPTR

62、 ;查詢當前狀態(tài)</p><p>　　JB ACC.7,WAIT1 ;清除RAM未結(jié)束則等待</p><p>　　MOV DPTR,#100H</p><p>　　MOV A,#2AH</p><p>　　MOVX @DPTR,A ;對CLK進行10分頻得到100KHZ</p><

63、;p><b>　　CLR A</b></p><p>　　MOVX @DPTR,A ;置8位顯示-左入-編碼掃描-雙鍵互鎖</p><p>　　SETB P1.0 ;禁止訪問7279</p><p>　　SETB EX0 ;允許INT0中斷</p><p>

64、;　　SETB IT0 ;INT0為邊沿觸發(fā)</p><p>　　SETB EA ;開中斷</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　2.顯示更新子程序</b></p><p>　　這段程序先讀取字符代碼，把代碼與字型碼首地

65、址相加得到將要顯示的字型碼地址，最后讀出字型碼送至7279顯示。程序如下：</p><p>　　DISP1: </p><p>　　MOV R2,#4 ;4位顯示</p><p>　　MOV R0,#ADRES3 ;取顯示代碼首址</p><p>　　MOV DPTR,#100

66、H</p><p>　　MOV A,#90H ;從0單元寫段碼，地址自動加1</p><p>　　CLR P1.0 ;選通7279</p><p>　　MOVX @DPTR,A ;向7279送"寫顯示RAM命令"</p><p>　　LOOP1:MOV A,@R

67、0 ;讀顯示代碼</p><p>　　INC DPTR,#ADRES5</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR ;轉(zhuǎn)換成字型碼</p><p>　　MOV DPTR,#0</p><p>　　MOVX @DPTR,A ;送出顯示</p><p>　　DJNZ

68、 R2,LOOP1 ;4個字符未顯示完則繼續(xù)</p><p>　　SETB P1.0 ;禁止訪問7279</p><p>　　ADRES5: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,7DH,07H</p><p>　　DB 7FH,6FH,77H,7CH</p><p><b>　　RET&

69、lt;/b></p><p><b>　　讀鍵值子程序</b></p><p>　　這段程序采用查詢方式，利用7279自動掃描識別鍵盤上閉合的鍵號，同時顯示輸入鍵的鍵值。</p><p>　　KEY2: CLR P1.0</p><p>　　MOV DPTR,#PORT+1</p><p>

70、　　MOV A,#0D1H</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　WREP: LCALL DISP1</p><p>　　MOV DPTR,#PORT+1</p><p>　　MOVX A,@DPTR</p><p>　　ANL A,#07H</p><p><

71、b>　　JZ WREP</b></p><p>　　KEYN: MOV DPTR,#PORT</p><p>　　MOVX A,@DPTR</p><p><b>　　MOV R1,A</b></p><p>　　ANL A,#07H</p><p><b>　　MOV

72、 R2,A</b></p><p><b>　　MOV A,R1</b></p><p>　　ANL A,#38H</p><p><b>　　RR A</b></p><p><b>　　RR A</b></p><p><b>

73、　　RR A</b></p><p><b>　　MOV R3,A</b></p><p>　　CJNE R3,#00H,LINE1</p><p><b>　　MOV A,R2</b></p><p><b>　　LJMP QUIT</b></p>

74、<p>　　LINE1:CJNE R3,#01H,LINE2</p><p><b>　　MOV A,R2</b></p><p>　　ADD A,#04H</p><p><b>　　LJMP QUIT</b></p><p><b>　　LINE2:</b><

75、;/p><p><b>　　MOV A,R2</b></p><p>　　ADD A,#08H</p><p><b>　　QUIT: RET</b></p><p><b>　　讀當前溫度子程序</b></p><p>　　本段程序?qū)Σ杉降臏囟刃盘栠M行處

76、理，獲取當前溫度值。</p><p><b>　　READTEMP:</b></p><p>　　MOV R1, #0</p><p>　　MOV R2, #0</p><p>　　MOV R0, #16</p><p><b>　　RLOOP:</b></

77、p><p>　　CALL READAD</p><p>　　ADD A, R2</p><p>　　MOV R2, A</p><p><b>　　JNC GN1</b></p><p><b>　　INC R1</b></p><p>

78、<b>　　GN1:</b></p><p>　　DJNZ R0, RLOOP</p><p>　　MOV A, R2</p><p><b>　　SWAP A</b></p><p>　　ANL A, #0FH</p><p>　　XCH A, R1<

79、/p><p><b>　　SWAP A</b></p><p>　　ANL A, #0F0H</p><p>　　ORL A, R1 ; A = R1R2/16</p><p>　　MOV B, #(HIGHTEMP-LOWTEMP)</p><p><b&g

80、t;　　MUL AB</b></p><p>　　MOV A, B ; /256</p><p>　　ADD A, #LOWTEMP</p><p>　　MOV CURTEMP, A</p><p><b>　　RET </b></p><p>

81、<b>　　調(diào)試與測試</b></p><p>　　在設(shè)計中使用的是匯編語言，由于它是一種面向硬件的語言，不象高級語言那樣接近于人們習(xí)慣的自然語言，比較難于理解。編好程序最基本的要求是對硬件和指令使用掌握得準確無誤。由于我的知識水平所限，加之對匯編語言的掌握不夠。在調(diào)試過程中常常出現(xiàn)，程序看似合理，但就是不能出現(xiàn)正確結(jié)果。這促使我一遍又一遍的分析各個方面，仔細學(xué)習(xí)相關(guān)資料，耐心地查找原因。在

82、調(diào)試過程中遇到的部分問題如下：</p><p>　　1.片內(nèi)RAM地址不對。在剛開始編寫程序時，沒有注意給一些變量給的地址相互沖突，有的甚至不是在用戶RAM區(qū)。這使得我在調(diào)試程序時，出現(xiàn)了好多錯誤。</p><p>　　2.子程序調(diào)用不對。由于本設(shè)計程序較為復(fù)雜，故子程序較多。在子程序調(diào)用的過程中出現(xiàn)了好多因標號、寄存器數(shù)據(jù)重復(fù)或者混淆的錯誤。經(jīng)調(diào)試才發(fā)現(xiàn)這些錯誤，最后逐一詳細排查，方才解

83、決。</p><p>　　3.功能實現(xiàn)有問題。在A/D采樣程序編制的過程中，對于數(shù)據(jù)處理開始算法有問題。在溫度最大最小值設(shè)定過程中，從鍵盤輸入的數(shù)據(jù)獲取后，我直接存到了數(shù)據(jù)存儲單元，未進行十-十六進制轉(zhuǎn)換。在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)不對，后查看程序才發(fā)現(xiàn)了我的疏忽。</p><p>　　4.硬件與軟件銜接有問題。由于，軟件與硬件設(shè)計分開進行。雖然，先進行硬件設(shè)計，后進行軟件設(shè)計，軟件設(shè)計也是在硬件設(shè)計完

84、成的基礎(chǔ)上進行的，但是由于軟件與硬件調(diào)試無法同步完成，只能通過實驗箱模擬調(diào)試。由于，實驗箱電路與設(shè)計電路有出入。所以，這部分完成的不夠。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　本論文立足于溫室的溫度分布特點，綜合運用單片機、接口技術(shù)、微機原理及微電子技術(shù)，將測量電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、報警電路和顯示電路整和在一起，設(shè)計了一個能實現(xiàn)多路采集、顯示的溫

85、度采集系統(tǒng)。</p><p>　　這次設(shè)計使我受益匪淺，初步體驗了怎樣把一個項目分成幾個子項目去做的設(shè)計過程。尤其是對程序流程和匯編語言的設(shè)計有了更進一步的認識。</p><p>　　本設(shè)計已經(jīng)基本完成硬件設(shè)計和軟件編制工作，但由于時間和經(jīng)驗的不足，技術(shù)知識有限，該檢測系統(tǒng)真正地應(yīng)用于溫室溫度采集，還需要進一步的擴展和完善，主要有以下幾方面：</p><p>　　1

86、. 進行數(shù)據(jù)采集的傳感器部分是用89C51實驗開發(fā)系統(tǒng)中的電位器來模擬的，文中設(shè)計的溫度測量電路只停留在理論階段，在實際的各種復(fù)雜的物理和化學(xué)環(huán)境下，能否達到預(yù)期的技術(shù)指標，還有待于更深入、具體地結(jié)合實際進行研究和實踐。</p><p>　　2. 單片機只能進行溫度的采集，不能進一步的對數(shù)據(jù)進行分析而得出結(jié)論。若把多個單片機和一臺有信息處理能力的PC機連接起來作為一個系統(tǒng)，也就是將單片機作為下位機安放在各個溫室單

87、元，進行數(shù)據(jù)的實時采集；將PC機作為上位機進行動態(tài)的顯示、存儲、打印和數(shù)據(jù)處理。經(jīng)這樣擴展后的系統(tǒng)可以發(fā)揮更大的作用。</p><p>　　3. 影響農(nóng)作物生長的重要環(huán)境因素有多個，除溫度外還有濕度、光照、CO2 濃度等，因此對于多個因素的檢測具有更為實用的價值。本設(shè)計只是向多因素的檢測邁出了微小的一步。</p><p>　　4. 作為一個完整的、可用的儀器，還需要考慮實際電壓的波動，進行

88、電壓波動的預(yù)處理。同時，作為一個可以應(yīng)用的儀器，必須考慮其抗干擾能力。在完成產(chǎn)品制作的過程中，對于電路的仿真、PCB的制作以及最終成品的完成都需要花費很大的工夫。由于時間及知識水平所限，我沒有考慮或完成這些工作。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　李時惠.計算機多點溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).北京：計算技術(shù)與自動化，2001，20（1）-

89、71-74</p><p>　　趙鋒，紀建偉，李芳，于玉真.GIC-Ⅲ型日光溫室智能監(jiān)控系統(tǒng)的研制與應(yīng)用.沈陽：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2004，35（3）-253-255</p><p>　　丁文彥，徐江寧.節(jié)能型日光溫室控制系統(tǒng)的研制.沈陽：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2001，32（2）-131-133</p><p>　　薛小鈴，吳壽強.數(shù)字式溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計.福建：閩江

90、學(xué)院學(xué)報，2003.24（2）-53-57.</p><p>　　徐鳳霞，趙成安.AT89C51單片機溫度控制系統(tǒng).齊齊哈爾：齊齊哈爾大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版.2004.20（1）-64-66</p><p>　　國強，王淑均.高精度恒溫連續(xù)可調(diào)型穩(wěn)控器的設(shè)計.哈爾濱：應(yīng)用科技，2003，30（4）-1-3</p><p>　　鮑亞萍.對大棚溫室控制技術(shù)的探討.現(xiàn)代化農(nóng)

91、業(yè)，2000（2）-31-31</p><p>　　聶毅，聶暉.植物溫室單片機控制系統(tǒng).微計算機信息，2002，18（8）-36-37，39</p><p>　　蘇惠蓮，陳強.單片機在農(nóng)作物溫室中的應(yīng)用.福建電腦，2003（7）-64-65</p><p>　　郭文川.單片機原理與接口技術(shù).西北農(nóng)林科技大學(xué)機電學(xué)院.2003.7</p><p&g

92、t;　　盧勝利主編.智能儀器設(shè)計與實現(xiàn).重慶：重慶大學(xué)出版社，2003：144-150</p><p>　　王新賢主編.通用集成電路速查手冊.濟南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2002</p><p>　　何希才，伊兵，杜煜. 新型實用電子電路.北京：電子工業(yè)出版社，1998</p><p>　　楊寶清，宋文貴.實用電路手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2002.5</p&

93、gt;<p>　　于楓，宋占偉，李海富.電子工程師制圖與制版技術(shù)——protel99SE應(yīng)用.北京：科學(xué)技術(shù)出版社，2004</p><p>　　趙保經(jīng)主編.中國集成電路大全.接口集成電路.北京：國防工業(yè)出版社，1986</p><p>　　[17] ATMEL .8-bit Microcontroller with 2Kbytes Flash AT89C2051.</

94、p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　轉(zhuǎn)眼之間就要畢業(yè)了。我的畢業(yè)設(shè)計也完成了。</p><p>　　通過這次做畢業(yè)設(shè)計，我重新學(xué)習(xí)了單片機、接口技術(shù)、電子技術(shù)等專業(yè)知識，同時也鍛煉了動手操作能力、綜合運用能力。這也使我認識到了自己的不足，明確了以后需要學(xué)習(xí)的地方。</p><p>　　本文是在x

95、x老師的悉心指導(dǎo)下完成的。在完成畢業(yè)設(shè)計的過程中，陳老師始終給我認真的指導(dǎo)。xx老師嚴謹務(wù)實的治學(xué)態(tài)度和敬業(yè)精神使我終身受益。同時，我也得到了好多同學(xué)的幫助，使得我的畢業(yè)設(shè)計能夠順利完成。</p><p>　　最后，謹此向xx老師和所有關(guān)心、幫助過我的同學(xué)、朋友表示最誠摯的謝意！</p><p><b>　　附錄：程序清單</b></p><p&g

96、t;　　LOWTEMP EQU 0 ;A/D 0</p><p>　　HIGHTEMP EQU 50 ;A/D 255</p><p>　　BE EQU 70H ;最大值、最小值存放</p><p>　　LU EQU 75H ;路數(shù)存放</p

97、><p>　　PORT EQU 01B20H ;7279端口地址</p><p>　　ADPORT EQU 1B000H ;A/D端口地址</p><p>　　CURTEMP EQU 51H ;當前溫度</p><p>　　ADRES3 EQU 40H

98、;待顯示字符的代碼首地址</p><p>　　ADRES4 EQU 45H ;按下鍵的鍵值存放首地址</p><p>　　ORG 4000H</p><p>　　LJMP START</p><p>　　INIT7279: ;7279初始化子程序</p><

99、;p><b>　　CLR EA</b></p><p>　　CLR P1.0 ;7279 CS選通</p><p>　　MOV DPTR,#100H</p><p>　　MOV A,#0D1H</p><p>　　MOVX @DPTR,A ;清除命令字</

100、p><p>　　MOV DPTR,#0 ;DPTR 指向狀態(tài)口</p><p>　　WAIT1: MOVX A,@DPTR ;查詢當前狀態(tài)</p><p>　　JB ACC.7,WAIT1 ;清除RAM未結(jié)束則等待</p><p>　　MOV DPTR,#100H</p>&l

101、t;p>　　MOV A,#2AH</p><p>　　MOVX @DPTR,A ;對CLK進行10分頻得到100KHZ</p><p><b>　　CLR A</b></p><p>　　MOVX @DPTR,A ;置8位顯示-左入-編碼掃描-雙鍵互鎖</p><p>　

102、　SETB P1.0 ;禁止訪問7279</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　DISP1:</b></p><p>　　MOV R2,#4 ;4位顯示</p><p>　　MOV R0,#ADRES3

103、 ;取顯示代碼首址</p><p>　　MOV DPTR,#100H</p><p>　　MOV A,#90H ;從0單元寫段碼，地址自動加1</p><p>　　CLR P1.0 ;選通7279</p><p>　　MOVX @DPTR,A ;向7279送&quo

104、t;寫顯示RAM命令"</p><p>　　LOOP1:MOV A,@R0 ;讀顯示代碼</p><p><b>　　INC R0</b></p><p>　　MOV @A+DPTR ;轉(zhuǎn)換成字型碼</p><p>　　MOV DPTR,#0</p&

105、gt;<p>　　MOVX @DPTR,A ;送出顯示</p><p>　　DJNZ R2,LOOP1 ;4個字符未顯示完則繼續(xù)</p><p>　　SETB P1.0 ;禁止訪問7279</p><p>　　ADRES5: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,7DH,07H&l

106、t;/p><p>　　DB 7FH,6FH,77H,7CH</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　KEY2: CLR P1.0</p><p>　　MOV DPTR,#PORT+1</p><p>　　MOV A,#0D1H</p><p>

107、;　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　WREP: LCALL DISP1</p><p>　　MOV DPTR,#PORT+1</p><p>　　MOVX A,#07H</p><p>　　JZ WREP</p><p>　　KEYN: MOV DPTR,#PORT</p>

108、<p>　　MOVX A,@DPTR</p><p>　　MOV R1,A</p><p>　　ANL A,#07H</p><p>　　MOV R2,A</p><p>　　MOV A,R1</p><p>　　ANL A,#38H</p><p><

109、b>　　RR A</b></p><p><b>　　RR A</b></p><p><b>　　RR A</b></p><p>　　MOV R3,A</p><p>　　CJNE R3,#00H,LINE1</p><p>　　

110、MOV A,R2</p><p>　　LJMP QUIT</p><p>　　LINE1:CJNE R3,#01H,LINE2</p><p>　　MOV A,R2</p><p>　　ADD A,#04H</p><p>　　LJMP QUIT</p><p><b&g

111、t;　　LINE2:</b></p><p>　　MOV A,R2</p><p>　　ADD A,#08H</p><p><b>　　QUIT: RET</b></p><p><b>　　READAD:</b></p><p>　　MOV DPT

112、R, #ADPORT+LU-1</p><p><b>　　CLR A</b></p><p>　　MOVX @DPTR, A ; START A/D</p><p>　　MOV A, #80</p><p>　　DJNZ ACC, $ ; DELAY</p><

113、;p>　　MOVX A, @DPTR</p><p><b>　　MOV B,A</b></p><p>　　MOV A,#0FFH</p><p><b>　　CLR C</b></p><p><b>　　SUBB A,B</b></p>

114、<p><b>　　RET</b></p><p><b>　　READTEMP:</b></p><p>　　MOV R1, #0</p><p>　　MOV R2, #0</p><p>　　MOV R0, #16</p><p><b>

115、;　　RLOOP:</b></p><p>　　CALL READAD</p><p>　　ADD A, R2</p><p>　　MOV R2, A</p><p><b>　　JNC GN1</b></p><p><b>　　INC R1</b&

116、gt;</p><p><b>　　GN1:</b></p><p>　　DJNZR0, RLOOP</p><p>　　MOV A, R2</p><p><b>　　SWAP A</b></p><p>　　ANL A, #0FH</p>&

117、lt;p>　　XCH A, R1</p><p><b>　　SWAP A</b></p><p>　　ANL A, #0F0H</p><p>　　ORL A, R1 ;A = R1R2/16</p><p>　　MOV B, #(HIGHTEMP-LOWTEM

118、P)</p><p><b>　　MUL AB</b></p><p>　　MOV A, B ; /256</p><p>　　ADD A, #LOWTEMP</p><p>　　MOV CURTEMP, A</p><p><b>　

119、　RET</b></p><p>　　SPEC: MOV BE,#00H</p><p>　　MOV BE+1,#00H</p><p>　　LCALL KEY2</p><p>　　ANL A,#0FH</p><p>　　MOV BE,A</p><p>　　S

120、PEC1: LCALL KEY2 ;獲取鍵值</p><p>　　ANL A,#0FH ;取低四位</p><p>　　MOV R2,A</p><p>　　MOV BE+1,A</p><p>　　LCALL DISP1 ;顯示

121、更新數(shù)據(jù)</p><p>　　MOV A,BE</p><p><b>　　SWAP A</b></p><p>　　MOV BE,A</p><p>　　MOV A,BE+1</p><p>　　ORL A,BE</p><p>　　MOV BE,A

122、</p><p>　　LCALL HD ;調(diào)用10-16進制轉(zhuǎn)換程序</p><p>　　MOV A,R2</p><p>　　CJNE A,#0CH,SPEC</p><p>　　MOV A,BE</p><p><b>　　RET</b><