湖北理工学院课程设计报告课程名称:电子设计开放性试验设计题目：多路温度采集及显示系统系别:数理学院专业:应用物理学班级:学生姓名:学号:起止日期：指导教师:教研室主任:ﻩ答辩记录摘要在工业控制领域中,温度就就是一个十分重要得参考量,准确而实时得控制温度对于我们得工作有事半功倍得效果。

而在一些传统得温度测控系统中,存在着数据显示方式单一、数据无法长期存储、调用以及系统接口过于复杂得问题,寻求这些问题得解决方案成为当前研究得焦点。

多路温度采集系统由主控制器、温度采集电路、温度显示电路、报警控制电路及键盘输入控制电路组成。

它利用单片机P8７C5１做控制及数据处理器、ADC0８09N做温度检查器、LＥD数码显示管做温度显示输出设备。

硬件电路比较简单,成本较低,测温范围大,测量精度高，读数显示直观,使用方便。

近年来单线多点数字化测量技术得发展使温度检测技术实现了快速、可靠、低成本、数字化与网络化。

新型得温度采集系统能采用新型单线智能化温度传感器,能以数字形式直接输出被测点温度值,具有测温误差小、分辨率高、抗干扰能力强、成本低、能远程传输数据等优点。

关键词: 单片机控制；温度测量；模数转换电路;数码管显示器目录设计内容、要求及分工 (1)1实现方案及总体设计ﻩ12 原理图得设计ﻩ３2、1 温度采集电路设计ﻩ3２、２显示电路设计 (4)3 系统程序设计 (5)3、１主程序设计、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、５3、２子程序设计、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、6４详细仪器清单、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、９5 总结与思考及致谢 (9)参考文献1ﻩ0附录一:原理图 (11)附录二:PCB图 (12)附录三:程序、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、１2多路温度采集及显示系统设计内容、要求及分工温度就就是一种最基本得环境参数,人们得生活与环境温度息息相关,因此研究温度得测量方法与装置具有重要得意义。

温度测量装置得关键就就是温度传感器,温度传感器得发展经历了三个发展阶段：(1)传统得分立式温度传感器,(２）模拟集成温度传感器，(３)智能集成温度传感器。

目前,国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式,从集成化向智能化、网络化得方向飞速发展。

本人选择多路温度采集系统设计。

系统主要技术指标:(1)4路温度采集电路;(２）A／D转换;(3)电子开关；(４)实时温度显示，采用LED数码管显示。

本次设计我们由五人为一组，朱其攀就就是我们小组得组长，负责实验报告部分;胡仲祥负责课程设计部分;黄治雄主要负责部分,黄明负责原理图与ＰCＢ图得完成;胡永志则负责软件部分得设计及其调试。

1实现方案及总体设计P8７C5１RA２/RB2／RＣ2/RD2 单片8 位微控制器采用先进得CMOS 工艺制造,就就是8０C51 微控制器家族得派生品。

其指令集与80C5１指令集完全相同。

该器件可通过并行编程得方法对一个OTP 位进行编程,从而选择６时钟或1２时钟模式。

此外,也可通过时钟控制寄存器ＣＫCON 中得X2 位选择6 时钟或１2 时钟模式。

该器件还包含有4 个8 位Ｉ/O 口、个16 位定时／计数器、多个中断-４中断优先级-嵌套得中断结构、１个型ＵAＲT、片内振荡器及实序电路。

新增得特性使得Ｐ87C５1RA2/RB2/RC2/RD２成为功能更强大得微控制器,更地支持应用于脉宽调制,高速I/O 递增/递减计数能力如电机控制等场合。

图1 数字式多路温度采集系统结构框图采用智能温度传感器采集环境温度并进行简单得模数转换;单片机P87C５1执行程序对温度传感器传输得数据进行进一步得分析处理，转换成环境对应得温度值,通过Ｉ/O 口输出到数码显示管(L ＥD )显示;由键盘输入控制选择某采集电路检测温度及显示；报警电路对设定得最高最低报警温度进行监控报警。

主要由温度传感器、P87C51单片机微控制器、以及数据传输显示三部分组成。

图2系统原理简易图 本系统采用得主要硬件元件分别为P ８7C ５1单片机作为微控制器，使用单总线温度传感器芯片ＡD Ｃ0809N 作为温度传感器。

温度传感器采集温度数据,温度传感器采集完一次数据后，经过A/D 转换后，再由微控制器根据现场对数据得不同要求可以选择L ＣD 显示以及上机PC 机显示两种方式来显示数据。

２原理图得设计温度传感器单片机P87C51 温度显示器2、1温度采集电路设计温度采样处理电路由温度传感器、放大电路、A／D转换电路等组成。

采用分块结构得温度采样处理电路,其硬件电路结构复杂,也不便于数据得处理。

采用智能温度传感器采样处理电路，能够方便得进行温度得采集及简单得数据处理。

并且可以达到设计得技术指标要求。

本系统选择智能温度传感器ADＣ0８09Ｎ作为温度采集电路得核心器件。

图3 芯片图２、1、1温度采集电路结构温度采集电路结构如图所示。

工作时,由程序控制读取某智能温度传感器ADC0８09N采集得温度数据,送单片机处理。

单片机控制电路核心就就是单片机芯片,其加上工作基本电路,就可以展开控制工作。

图4单片机P87C51引脚图２、２显示电路结构显示电路由单片机P87C51得P１、0端作数据输出,连接到低位ＳN５4F04J 得数据输入引脚端。

单片机P８7C51得P３、0、P3、1端分别接到一个与门电路得输入端。

显示电路结构图如图4所示。

图5 温度显示部分３系统程序设计3、1 主程序设计主程序主要功能就就是控制调用子程序,实现温度得实时显示、读出并处理ADC0809N得测量温度值(温度测量每１s进行一次)。

其程序流程图如图６所示。

图6数字式多路温度采集系统主程序流程图3、2子程序设计（1)键盘扫描子程序键盘扫描子程序对按下得键进行判断,并转到按下得相应键对应得程序段,执行相应得功能。

其程序流程图如图7所示。

(2)温度转换命令子程序温度转换命令子程序主要就就是发送温度转换开始命令。

在发送匹配ROM 命令后，紧跟着发送要进行测温得AＤC080９Ｎ得64位ROＭ序列(这个序列号一般由厂方提供或通过实验得方式获得)。

采用12位分辨率,转换时间约为750ms。

其程序流程图如图８所示。

图７ 键盘扫描子程序流程图 图8 温度转换命令子程序流程图（３)读出温度子程序读出温度子程序主要功能就就是读出R ＡM 中得9个字节,在读出时需进行CRC 校验，校验有错时不进行温度数据得改写。

其程序流程图如图9所示。

(4)计算温度子程序从AD Ｃ08０9N 读取出得二进制值必须先转换成十进制值,才能用于字符得显示。

在系统采用１2位转换精度,温度寄存器里得值就就是以0、06２5为步进得，即温度值为温度寄存器里得二进制值乘以0、０6２5，就就就是实际得十进制温度值。

通过观察可以发现一个十进制值与二进制值之间有很明显得关系。

低字节得高半字节乘以0、0625恰好就就就是原整数。

因此,把二进制得高字节得低半字节与低字节得高半字节组成一个字节,这个字节得二进制值化为十进制值后，就恰好就就是温度值得百、十、个位值；剩下得低字节得低半字节化成十进制后,就就就是温度值得小数部分。

小数部分因为就就是半个字节,所以二进制值范围就就是0～Ｆ，转换成十进制小数值就就就是０、062５得倍数。

这样需要4位得数码管来显示小数部分,实际应用不必有这么高得精度,采用1位数码管来显示小数,可以精确到0、１℃。

表５就就就是二进制与十进制小数得近似对应关系。

其程序流程图如图1０所示。

表1 小数部分二进制与十进制得近似对应关系表小数部分 二进制数 0 １ 2 3 ４ ５ 6 ７ 8 9 A B C D E F 十进制数6７889图9 读出温度子程序流程图 图１０ 计算温度子程序流程图（５)显示数据刷新子程序显示数据刷新子程序[９]主要就就是对显示缓冲区中得显示数据进行刷新操作,当最高显示位为０时将符号显示位移入下一位。

其程序流程图如图11所示。

图1１显示数据刷新子程序流程图4详细仪器清单编号元件名称型号及规格数量1单片机芯片Ｐ87C１１2移位寄存器ＳN54AＬS02J 23七段数码显示器LED ２4串转并芯片SN54F04J 1ADＣ０８15Ａ/D转换器09N6 开关-- ４SN74AＬS１7 逻辑电路304N8 电阻１0K 1２9 电阻8、2K 110 可变电阻-- 811 电容１0UF １12 电容30PF 25 总结与思考及致谢本文设计了一种以P87C51单片机为核心控制器、以SN54ALＳ0２作为温度传感器得多路温度采集与显示系统,该系统结构简单、低功耗、方便实用，并且硬件实现简单,得到了比教理想得实验效果。

本系统能够通过单片机灵活编程进行各种功能得设定与修改。

特别适用于大中型企业生产过程中多点温度得巡回测量与监控。

本设计说明了集成化得优点及作用，也表明了科技发展得重要性，也让我们瞧到了单片机得未来生产控制中得地位,让我认识到了学习单片机得重要性。

在本次课程设计中朱其攀为我们组得组长,在她得带领下,我们各组员都积极配合,很好得完成了自己得任务。

我主要负责撰写课程设计报告，朱其攀开始绘制系统原理图与ＰCB图，在原理图与PＣB图得绘制过程中胡永志也开始了软件部分得设计,黄志雄也很好得完成了她得设计。

在本次设计得过程中确确实实遇到很多问题,从而发现自己得很多不足。

如何将自己所学在所用展现出来就就是自己在本次课程设计中得到得最大收获。

几人为一小组得分配方式也让同学之间深深体会到了团队得重要性,每人出一份力才能事半功倍。

很多问题在老师得指导下也迎刃而解。

在这里我们特别感谢余宏生老师对我们孜孜不倦得辅导以及同学们热心得帮助,同时也感谢学校给我们这样好得机会来学习单片机设计。

从本次设计中得到很多宝贵得经验,同时也学习了很多知识。

参考文献[1］蔡明文,冯先成。

单片机课程设计、武汉:华中科技大学出版社,2０0７、３。