四川师范大学成都学院本科毕业设计
多通道温度采集系统的设计
摘要： 温度测量与控制技术在工业、农业、国防等行业有着广泛的应用。利用单片机技术的温度测控系统以其体积小，可靠性高，利用 AD5741做模数转换器精度非常高的优点而被广泛采用。本文对该测控系统进行了分析与设计。本系统主要包括五大模块：温度信号发生器、 A/D 转换采集模块、主控模块、键盘、显示模块。 本文重点对测控系统的硬件、软件的组成进行了分项、模块化逐步分析设计。在硬件上对各部分电路一一进行了理论分析与方案论证进行了设计，完成了该系统的硬件电路。在软件设计上根据硬件电路和采集系统所需要实现的功能，进行软件设计，经过反复的调试、修改，最终完成了该采集系统的软件设计。通过硬件与软件的密切配合，最终设计完成达到了题目所要求的技术参数与功能。
关键词 ： 单片机 AD5741 软件系统 硬件系统
I
四川师范大学成都学院本科毕业设计
The Design Of More Channel Temperature Collection System
Abstract: the temperature survey and the control in profession and so on industry, agriculture,
national defense has the widespread application. Using monolithic integrated circuit technology temperature observation and control system by its volume small, the reliability is high is widely used,specially,the high conversion precion of A/D574 .This article has carried on the analysis design to this observation and control system.This system contains five large module :the temperature signal generator 、A/D conwersion and collection module、main control module、keyboard and display module.The article emphases face tothe system’s buildup of hardware and software and carry through Subentry、modualrize and one-step analyse and design.In the hardware part ,we go along with theiretics analyse and project demonstrate,Then,design and succed the hardware circuit.In the software part,face to the function carry out of hareware circuit and collection system,then design the software system and run、rework、succeed the softwre syetem’s design.at last,through the hardware and the software,achieve the technology parameter and funtion require of the whole syetem.
Keyword: Single Chip Microcomputer、 AD7451、 Hardware、 Software
目 录
II
四川师范大学成都学院本科毕业设计
硬件设计框图3 ................................................................................................................................................... 5 键盘控制子系统流程图11 ................................................................................................................................ 12 （三）相关程序的设计..................................................................................................................................... 12 我们以初始化和工作方式选择程序及显示程序为例，其他不详述。 ......................................................... 12 1. 初始化和工作方式选择程序的设计 系统上电时，初始化程序将70h～77h内存单元清零，P2口置0。 ORG0000H LJMPSTART ORG0003H RETI ORG000BH RETI ORG0013H RETI ORG001BH RETI ORG0023H RETI ORG002BH RETI CLERMEMIO:CLRA MOVP2,A MOVR0,#7OH MOVR2,#0DH LOOPMEM:MOV@R0,A INCR0 DJNZR2,LOOPMEM MOV20H,#00H MOVA,#0FFH MOVP0,A MOVP1,A MOVP2,A RET START:LCALLCLEARMEMIO；初始化 LCALLTEST；测量一次 LCALLDISPLAY；显示数据一次 AJMPMAIN NOP ；PC值出错处理 NOP NOP LJMPSTART 2. 显示程序的设计 显示子程序采用动态扫描法实现四位共阴极数码管的数值显示，测量所得的Ａ／Ｄ转换数据放在70h～77h内存单元中，测量数据在显示时转换为温度值十进制BCD码放在78h～7bh内存单元中，其中7bh存放通道标志数。寄存器R3用作八路循环控制，R0用作显示数据地址指针。 DISPLAY:JB00H,DISP11；标志位为1，则转单路显示控制程序 MOVR3,#08H；8路信号循环显示控制子程序 MOVR0,#70H；显示数据初值70H~77H MOV7BH,#00H；显示通道数初始值 DISLOOP1:LCALLYNCD；显示数据转为三位BCD码存入7AH，79H，78H MOVR2,#0FFH；每路显示时间控制在4ms*255，约1s DISLOOP2:LCALLDISP；调四位显示程序 LCALLKEYWORK1；按键检测 DJNZR2,DISLOOP2 INCR0；显示下一路 INC7BH；通道数据加1 DJNZR3,DISLOOP1 RET DISP11:MOVA,7BH；单路显示控制子程序 SUBBA,#01H MOV7BH,A ADDA,#70H MOVR0,A DISLOOP11:LCALLTUNBCD；显示数据转为三位BCD码存入7AH，79H，78H MOVR2,#0FFH；每路显示时间控制在4ms*25 DISLOOP22:LCALLDISP；调四位显示程序 LCALLKEYWORK2；按键检测 DJNZR2,DISLOOP22 INC7BH；通道显示数据加1 RET .................................................................... 12
一、前言????????????????????????????????1 二、单片机多通道温度采集系统分析与设计?????????????????2 （一） 总体分析?????????????????????????????2 （二）AT89C51单片机的性能及应用????????????????????2 （三） 控制框图的设计系统????????????????????????3 （四）设计系统的功能描述????????????????????????3 三、总体方案??????????????????????????????4 （一） 方案的比较和论证选择???????????????????????4 （二）系统硬件设计框图?????????????????????????4 （三） F/V 现场温度信号发生器的设计??????????????????5 1．频率信号发生器???????????????????????????5 2．F/V 频率电压变换电路的设计?????????????????????6 （四） 多路采集器的设计?????????????????????????6 （五）单片机系统模块的设计???????????????????????7 1．单片机电源电路模块的设计??????????????????????7 2．键盘控制及显示电路模块的设计????????????????????7 （六）与上位机的通信电路连接??????????????????????8 （七）整体单片机系统的连接???????????????????????9 四、系统软件设计程序??????????????????????????10
III
四川师范大学成都学院本科毕业设计
（一）CPU 内部与外部资源分配?????????????????????10 （二）程序流程图????????????????????????????11 （三） 相关程序的设计?????????????????????????12 1．初始化和工作方式选择程序的设计???????????????????12 2．显示程序的设计??????????????????????????? 12 （四）串口通讯?????????????????????????????13 五、系统的抗干扰技术??????????????????????????14 （一） 硬件抗干扰技术?????????????????????????14 （二）软件抗干扰技术??????????????????????????14 六、系统的调试?????????????????????????????15 （一） 调试仪器????????????????????????????15
（二）调试方法???????????????????????????15
七、总 结???????????????????????????????17 谢辞?????????????????????????????????18 附录?????????????????????????????????19 参考文献???????????????????????????????23
IV
四川师范大学成都学院本科毕业设计
一、前言
温度测量在工业、农业，国防等行业有着广泛的应用，而且随着科学技术的发展对温度测量的精度要求愈来愈高。由于AT89C51单片机的精度不是很高，它的测温范围在0~100℃之间，可以应用在对温度精度要求不高的各种现场。
单片机多通道温度采集系统采用集成温度传感器满足温度测量，并将温度信号转换成电流，转换为电压信号，通过放大电路最终交由模/数转换芯片转换成数字信号经单片机处理并经输出驱动电路显示于共阴极数码管。该测量仪可实现多点（8点）不同区域测量，单通道，循环测量。还具有超温报警和自动控制功能，当温度超过某一设定值时，系统控制继电器来关闭加温设备。
除此之外，考虑到测控会用于工业生产当中，可靠性要求比较重要，并要具有抗干扰能力和避免、消除干扰的能力，以保证系统平稳工作。
由以上大致分析，整个系统控制将由AT89C51单片机为核心构成。选用AD7451作为模/数转换芯片，各个检测信号、控制信号、显示信号可由单片机的I/O口进行，并由程序保证系统抗干扰的能力。
设计任务为：用单片机设计一个测温范围在0～100的多通道温度测量仪。设计要求：完成该系统的软硬件设计，学习掌握单片机采集系统的设计方法，提高学习新知识、新技能的能力，培养独立设计的能力。
1