基于STC89C52单片机智能温度测量仪设计

基于STC89C52单片机智能温度测量仪设计

一、选题简介、意义

温度测量是现代检测技术的重要组成部分，在保证产品质量、节约能源和安全生产等方面起着关键的作用。因此，能够确保快速、准确地测量温度的技术及其装置普遍受到各国的重视。近年来，利用单片机智能化温度传感器以实现温度信息的在线检测已成为温度检测技术的一种发展趋势。

本课题拟定以温度传感器与单片机有机结合，构成了一种智能化温度检测系统。该系统具有性能可靠、测温准确、结构简单、造价低廉等特点，并兼具线路简单、使用灵活、抗干扰性好、等优点，可在工程实际中得到广泛应用。

二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）

课题研究：基于单片机智能温度测量仪

主要研究的内容：温度传感器与单片机有机结合，构成了一种智能化温度检测系统，实现温度采集。

要解决的问题：该智能温度测量仪由上位机和下位机两部分组成，下位机实现温度的检测，通过上位机控制下位机进行现场温度采集。

预期目标：温度值既可以送回主控PC进行数据处理，由LED显示，实现显示温度值。

研究步骤：1：温度测量仪的工作原理及性能

2：显示电路及串口电路设计

3：上位机界面设计

4：上位机编程

5：下位机设计电路原理图

6：下位机编程

方法及措施： 1：通过上网搜索单片机有关知识，了解温度测量仪

2：在图书馆查阅单片机和温度传感器技术相关书籍

3：不理解的问题会请教指导老师

三、设计（论文）体系、结构（大纲）

系统总体构成图如下：

该装置系统包括传感器模块，单片机控制模块，显示器模块，报警模块等。当该系统开始工作后电源模块指示其工作状态。传感器模块开始采集数据并将数据传送给单片机，单片机模块将采集的数据处理，将处理后的数据传送到显示器模块显示出信息，同时将数据由串口传送给GSM/GPRS模块，该模块通过短信或者数据上传信息，将信息以短息模式发送到手机或者以数据上传到服务器。

第一章绪论 2

1.1课题研究的背景及意义 2

1.2设计的主要目标任务 2

1.3 方案的选择 3

第二章系统设计 4

2.1 系统总体设计 4

2.2选用芯片简介 4

第三章系统电路设计 9

3.1使用工具软件简介 9

3.2电路原理分图 9

3.3电路原理总图 13

第四章软件设计 14

4.1软件工具简介 14

4.2设计总体思路 15

4.3上位机程序设计 15

第五章电路仿真 17

5.1仿真软件简介 17

5.2仿真结果分析 18

第六章总结 19

致谢 20

参考文献 21

附录一 22

附录二 23

附录三 27

第一章绪论

1.1课题研究的背景及意义

随着经济与社会的如气球般的膨胀发展，单片机技术早已步入到我们生活、学习、工作等各个领域，对它的使用技能也已经比较成熟了。在工业生产中，温度是主要的被控参数之一，与之相关的跟踪温度控制是生产过程中经常遇到的控制问题，因此一些工艺生产的过程中，对温度的控制要求很严格，因为它直接影响着工艺品生产的质量。产品一般以单片机做成的，会使它用到的外围器件会很少，但是能实现的功能却很广阔，广泛到可以在工业、农业等方面得到深入的应用。鉴于此，特用单片机设计电路。

温度控制在现实生活中已经有着广泛的应用。现代生活中的冶金、化工生产、电力工程、造纸行业和机械制造以及食品加工等诸多领域中，对各类加热炉以及热处理炉、锅炉和反应炉中的温度，人们都必须进行检测和控制。因而设计一种较为理想控制系统是非常有价值的。

单片机的应用与发展正不断地走入深处，迫使传统控制检测也日新月异变得更加完善。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机通常被用作一个中心元件来使用，仅依靠单片机方面的知识是不充分的，硬件的具体结构也应该熟练的掌握，实现软件与硬件的结合，并且能够加以完善。美国DALLAS公司生产的数字化的温度传感器芯片，具有结构简单、抗干扰能力强、使用便捷、体积小、功耗小等特点。本次设计的温度控制系统， STC89C52单片机可运用在温度控制系统上，并利用DH11作为数字温度传感器，可任意设置温度的上下限报警，显示温度由显示屏实现，通过利用串口使得单片机与上位机的可以进行通信，并且实现对库房温度采集控制。

1.2设计的主要目标任务

(1)了解电子系统的设计途径，巩固和学习基础知识和专业知识；

(2)掌握数字温度传感器的测温原理，提高运用所学专业知识进行独立思考、分析与综合、处理实际问题的能力；

(3) 掌握串口通信协议及其程序编写方法，掌握正确的利用软件和硬件解决实际等问题以及正确的思维方法的基本技能；

(4)强化对单片机的认知，熟记分析解决问题的方法，进行计算等基本技能、调试的训练，具备一定量的实际工作能力。

(5) 学会运营Protel99se软件，进行电路原理图和PCB图的绘制。

(6) 学习用keil 等仿真软件进行电路设计与仿真。

(7) 通过实践工作，充分了解单片机行业的具体工作过程。

（8）通过上位机控制下位机进行现场温度采集，送到主控系统进行数据处理，由LCD显示，实现显示温度值。

1.3 方案的选择

方案一

由于本次设计的是温度检测电路，电阻之类的器件是可以使用的，利用感温效应，把被检测时，测温度变化的电压以及电流采集过来，并进行A/D转换，就可用单片机进行数据处理，在显示电路上就可以将被测的温度显示出来，这种设计要用到A/D转换电路，其中还牵扯到电阻与温度的对应值计算，因此感温电路工作起来比较麻烦。当对采集信号进行放大时，很容易受温度的影响，出现较大的偏差。

方案二

考虑到要使用温度传感器，所以在单片机电路设计中，多数都是使用传感器，因此这是大家都能容易想到的，所以可采用温度传感器，温度传感器能够很容易且直接读取被测温度值，并且进行转换。它要求的电路设计简单、，精度高、软硬件都容易实现，同时使用的单片机的接口能够便于系统的再次扩展，充分符合设计要求。

从以上两种方案，可以很容易看出来，采用方案二，电路的设计比较简单、费用也比较低、可靠性能高、软件设计比较简单，故儿采用了方案二。

总结

本文根据当前智能控制技术发展的现状，结合系统技术指标和实际要求，设计了基于 AT89C52 单片机用于工业现场的智能控制器。利用 Altium Designer 完成了智能控制器的硬件原理图和 PCB 设计，利用智能控制理论中的控制算法和单片机接口软件设计技术进行了智能控制器的软件设计。

研究工作总结如下：

（1）通过分析当前智能控制技术的发展现状，设计了基于 AT89C52 单片机的控制器方案。

（2）对控制系统的设计和实现方法进行了探索，详细论述了系统的结构与设计，并详细介绍了系统软硬件的组成与实现。

（3）通过综合仿真，可以看出系统超调量明显减小，其快速性也明显提高，同时可使调节时间缩短，从而全面地改善了系统的动态性能。

由于时间等因素的限制，设计工作还有未尽之处，需要在以后的工作中加以完善，主要体现在以下几方面：

1.在条件允许的情况下，智能控制器中的微处理器可以采用功能更强的处理器，以提高系统整体性能并减少外围器件数量。

2.硬件板卡生产出来之后，应进行软硬件联合调试，这样才能真正验证整体设计的正确性。