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摘要:本文对温度采集与报警系统的现状与适用性进行分析,并针对目前温度采集报警系统的缺陷与不足进行改进,主要在温度适用范围与报警温度值的设定上面做了部分改进。
关键词:温度采集;报警系统适用性
该系统采用AT89C51作为微控制器,使用4€?矩阵式键盘作为用户输入设备,采用DS18B20作为温度感应设备。系统从键盘录入用户输入的数据并保存到数据存储器中,将温度感应器所采集到的温度根据用户设定的模式与用户的数据进行比较,并用两位LED将所采集到的温度值进行显示,在一定控制模式下,当温度超过用户的预设定值时则打开报警电路。
温度采集与报警系统是单片机系统运用的典型,本系统涉及到计算机系统结构、计算机组成原理、MSC-51系列单片机等方面的知识,是课程学习的典型实践。
该系统中涉及硬件电路的设计与软件结构的设计,其中硬件电路,采用AT89C51单片机作为微控制器;采用4€?矩阵式键盘作为系统与用户的交互界面中的输入设备,用户从键盘上输入预设模式与预设温度值,输入值存储在预先指定的数据空间,从而规定单片机的报警方式与极限值;采用温度感应器来采集温度值,将采集到的温度值进行处理并存入指定的数据存储空间中。
在软件方面,本系统采用汇编语言作为程序设计语言,系统开机之后对各个功能部件进行初始化,之后读取温度值信息,并在LED数码管上显示出来,如此在读数-显示之间循环,键盘输入采用中断方式,当用户想设置或者更改模式时只需从键盘上进行操作,而不需对系统进行复位操作,每次输入三个数据[格式为:预设模式,预设温度值(2位)。
温度采集与报警系统中,首先应从硬件设计着手,只有在硬件电路较为完善的前提下才能进行下一步的软件设计,硬件电路为软件程序的运行提供必要的条件。温度采集与报警系统需要对温度进行实时的采集,这其中涉及到了温度传感器,选用适用温度范围较广,采集温度较高的温度传感器是这一系统得以实现预设功能的重要条件;采集回来的温度值经数据线提交给单片机,单片机对所得温度信息进行处理后通过LED数码管显示出来,当达到用户设定的一定极限时应能及时报警,这其中又涉及到了单片机、数码管、报警器以及让用户输入数据的键盘电路。
单片机发展到今天,已经有很多型号。常见的单片机有Intel公司的MCS-51、151、251系列;ZILOG的Z8系列;Philips公司的80C51和51XA系列;Motorola的68HC05/08系列;Microchip公司的PIC16XX系列单片机;Atmel的89C51系列;Winbond的78E51系列等。相比之下,较早进入我国市场的是Intel的MCS-51型单片机。以MSC-51为基础,人们根据各种不同功能的需要,又开发了各种型号的单片机。首先是功耗低、高性能的89C51。AT89C系列和51完全兼容,但内含4K字节的快擦写可编程/擦除只读存储器,可以电擦写1000次以上。AT89C系列单片机价格也便宜,使用方便。它的时钟频率高达200MHZ,芯片上的E2PROM允许在线(+5V)电擦除、电写入,此外还支持软件选择的两种掉电工作方式,非常适用于电池供电的场合。
测量温度的时候,通常使用线性(NTC)温度传感器。线性温度传感器就是线性化输出的负温度系数(简称NTC)热敏元件,它实际上是一种线性温度-电压转换元件,就是说在通以工作电流(100€%eA)的条件下,元件的电压值随温度呈线性变化,从而实现了非电量到电量的线性转换。
这种温度传感器其主要特点是在工作温度范围内温度-电压关系为一直线,这使得二次开发测量、控制电路的设计,将无需线性化处理,就可以完成测量或控温电路的设计,从而简化仪表的设计和调试。
非挥发的温度报警触发器TH和TL:DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2RAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。当温度到达低温或高温的时候,温度报警触发器会发出警报。
静态显示是指数码管显示某一字段时,相应的发光二极管恒定导通或恒定截止。就是在同一时刻是稳定不变的。这种显示方式的各位数码管相互独立,公共端恒定接地(共阴极)或接正电源(共阳极)。每个数码管的8个字段分别与一个8位I/O接口相连,I/O端口只要有字形代码输出,相应字符即显示出来,并保持不变,直到I/O端口输出新的字形代码。采用静态显示方式,虽然具有较高的显示亮度,占用CPU时间少,编程简单等优点,但其占用的端口线多,硬件电路复杂。
与静态显示方式不同,动态显示方式是把段选线的对应位连接到一起,接到一个8位输出I/O口线上,每一位的位选线接到一根独立的I/O口线上。显示时段选码由同一8位I/O口输出,具体哪一位显示由位选码决定。由于段选码并联在一起,因此同一时刻只能有一位LED显示字符,其他位不显示,即只能有一位位选线有效。为了能显示N位字符,必需N位LED数码管等间隔时间轮流发光显示,只要显示间隔时间比较短,利用人眼视觉暂留的特点可造成N位同时显示的效果。
参考文献:
[1]李勇:一个多串口多线程数据采集系统软件的设计与实现[J];微计算机信息;2006年16期
[2]湛洪然:一种相位信号发生器的设计方法[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2006年01期
[3]郭彪,骆远福,孔淼,李作武;AD7730在高精度电子称中的应用[J];兵工自动化;2005年02期
关键词:温度采集;报警系统适用性
该系统采用AT89C51作为微控制器,使用4€?矩阵式键盘作为用户输入设备,采用DS18B20作为温度感应设备。系统从键盘录入用户输入的数据并保存到数据存储器中,将温度感应器所采集到的温度根据用户设定的模式与用户的数据进行比较,并用两位LED将所采集到的温度值进行显示,在一定控制模式下,当温度超过用户的预设定值时则打开报警电路。
温度采集与报警系统是单片机系统运用的典型,本系统涉及到计算机系统结构、计算机组成原理、MSC-51系列单片机等方面的知识,是课程学习的典型实践。
该系统中涉及硬件电路的设计与软件结构的设计,其中硬件电路,采用AT89C51单片机作为微控制器;采用4€?矩阵式键盘作为系统与用户的交互界面中的输入设备,用户从键盘上输入预设模式与预设温度值,输入值存储在预先指定的数据空间,从而规定单片机的报警方式与极限值;采用温度感应器来采集温度值,将采集到的温度值进行处理并存入指定的数据存储空间中。
在软件方面,本系统采用汇编语言作为程序设计语言,系统开机之后对各个功能部件进行初始化,之后读取温度值信息,并在LED数码管上显示出来,如此在读数-显示之间循环,键盘输入采用中断方式,当用户想设置或者更改模式时只需从键盘上进行操作,而不需对系统进行复位操作,每次输入三个数据[格式为:预设模式,预设温度值(2位)。
温度采集与报警系统中,首先应从硬件设计着手,只有在硬件电路较为完善的前提下才能进行下一步的软件设计,硬件电路为软件程序的运行提供必要的条件。温度采集与报警系统需要对温度进行实时的采集,这其中涉及到了温度传感器,选用适用温度范围较广,采集温度较高的温度传感器是这一系统得以实现预设功能的重要条件;采集回来的温度值经数据线提交给单片机,单片机对所得温度信息进行处理后通过LED数码管显示出来,当达到用户设定的一定极限时应能及时报警,这其中又涉及到了单片机、数码管、报警器以及让用户输入数据的键盘电路。
单片机发展到今天,已经有很多型号。常见的单片机有Intel公司的MCS-51、151、251系列;ZILOG的Z8系列;Philips公司的80C51和51XA系列;Motorola的68HC05/08系列;Microchip公司的PIC16XX系列单片机;Atmel的89C51系列;Winbond的78E51系列等。相比之下,较早进入我国市场的是Intel的MCS-51型单片机。以MSC-51为基础,人们根据各种不同功能的需要,又开发了各种型号的单片机。首先是功耗低、高性能的89C51。AT89C系列和51完全兼容,但内含4K字节的快擦写可编程/擦除只读存储器,可以电擦写1000次以上。AT89C系列单片机价格也便宜,使用方便。它的时钟频率高达200MHZ,芯片上的E2PROM允许在线(+5V)电擦除、电写入,此外还支持软件选择的两种掉电工作方式,非常适用于电池供电的场合。
测量温度的时候,通常使用线性(NTC)温度传感器。线性温度传感器就是线性化输出的负温度系数(简称NTC)热敏元件,它实际上是一种线性温度-电压转换元件,就是说在通以工作电流(100€%eA)的条件下,元件的电压值随温度呈线性变化,从而实现了非电量到电量的线性转换。
这种温度传感器其主要特点是在工作温度范围内温度-电压关系为一直线,这使得二次开发测量、控制电路的设计,将无需线性化处理,就可以完成测量或控温电路的设计,从而简化仪表的设计和调试。
非挥发的温度报警触发器TH和TL:DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2RAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。当温度到达低温或高温的时候,温度报警触发器会发出警报。
静态显示是指数码管显示某一字段时,相应的发光二极管恒定导通或恒定截止。就是在同一时刻是稳定不变的。这种显示方式的各位数码管相互独立,公共端恒定接地(共阴极)或接正电源(共阳极)。每个数码管的8个字段分别与一个8位I/O接口相连,I/O端口只要有字形代码输出,相应字符即显示出来,并保持不变,直到I/O端口输出新的字形代码。采用静态显示方式,虽然具有较高的显示亮度,占用CPU时间少,编程简单等优点,但其占用的端口线多,硬件电路复杂。
与静态显示方式不同,动态显示方式是把段选线的对应位连接到一起,接到一个8位输出I/O口线上,每一位的位选线接到一根独立的I/O口线上。显示时段选码由同一8位I/O口输出,具体哪一位显示由位选码决定。由于段选码并联在一起,因此同一时刻只能有一位LED显示字符,其他位不显示,即只能有一位位选线有效。为了能显示N位字符,必需N位LED数码管等间隔时间轮流发光显示,只要显示间隔时间比较短,利用人眼视觉暂留的特点可造成N位同时显示的效果。
参考文献:
[1]李勇:一个多串口多线程数据采集系统软件的设计与实现[J];微计算机信息;2006年16期
[2]湛洪然:一种相位信号发生器的设计方法[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2006年01期
[3]郭彪,骆远福,孔淼,李作武;AD7730在高精度电子称中的应用[J];兵工自动化;2005年02期