A. STC89C52单片机如何读取PT100的温度值及硬件电路谢谢了
这个就是PT100采集信号使用的(三线制的), 可以将ADC_PT100输入到ADC0809里进行信号采集,PT100-1接信号,其他两端接地使用即可。然后ADC0809的输出端接您的单片机就可以了。
B. 基于单片机的温度数据采集系统设计
单片机课程设计任务书
题目:基于单片机的温度数据采集系统设计
一.设计要求
1.被测量温度范围:0~500℃,温度分辨率为0.5℃。
2.被测温度点:4个,每2秒测量一次。
3.显示器要求:通道号1位,温度4位(精度到小数点后一位)。
显示方式为定点显示和轮流显示。
4.键盘要求:
(1)定点显示设定;(2)轮流显示设定;(3)其他功能键。
二.设计内容
1.单片机及电源管理模块设计。
单片机可选用AT89S51及其兼容系列,电源管理模块要实
现高精密稳压输出,为单片机及A/D转换器供电。
2.传感器及放大器设计。
传感器可以选用镍铬—镍硅热电偶(分度号K),放大器要实现热电偶输出的mV级信号到A/D输入V级信号放大。
3.多路转换开关及A/D转换器设计。
多路开关可以选用CD4052,A/D可选用MC14433等。
4.显示器设计。
可以选用LED显示或LCD显示。
5.键盘电路设计。
实现定点显示按键;轮流显示按键;其他功能键。
6.系统软件设计。
系统初始化模块,键盘扫描模块,显示模块,数据采集模块,标度变换模块等。
引言:
在生产和日常生活中,温度的测量及控制十分重要,实时温度检测系统在各个方面应用十分广泛。消防电气的非破坏性温度检测,大型电力、通讯设备过热故障预知检测,各类机械组件的过热预警,医疗相关设备的温度测试等等都离不开温度数据采集控制系统。
随着科学技术的发展,电子学技术也随之迅猛发展,同时带动了大批相关产业的发展,其应用范围也越来越广泛。近年来单片机发展也同样十分迅速,单片机已经渗透到工业、农业、国防等各个领域,单片机以其体积小,可靠性高,造价低,开发周期短的特点被广泛推广与应用。传统的温度采集不仅耗时而且精度低,远不能满足各行业对温度数据高精度,高可靠性的要求。温度的控制及测量对保证产品质量、提高生产效率、节约能源、生产安全、促进国民经济的发展起到重要作用。在单片机温度测量系统中关键是测量温度,控制温度和保持温度。温度测量是工业对象的主要被控参数之一。本此题目的总体功能就是利用单片机和热敏原件实现温度的采集与读数,利用五位LED显示温度读数和所选通道号,实现热电转化,实现温度的精确测量。本设计是以Atmel公司的AT89S51单片机为控制核心,通过MC14433模数转换对所测的温度进行数字量变化,且通过数码管进行相应的温度显示。采用微机进行温度检测,数字显示,信息存储及实时控制,对于提高生产效率和产品质量、节约能源等都有重要作用。
目录:
一、系统总体功能及技术指标的描述........................................ 5
二、各模块电路原理描述............................................................. 5
2.1单片机及电源模块设计...................................................... 5
2.2、AT89S51引脚说明.......................................................... 7
2.3、数据采集模块设计........................................................ 11
2.4、多路开关......................................................................... 12
2.5、放大器............................................................................. 15
2.6、A/D转换器..................................................................... 16
2.7、显示器设计..................................................................... 21
2.8、键盘电路设计................................................................. 22
2.9、电路总体设计图........................................................... 22
三、软件流程图 ...................................................................... 24
四、程序清单.............................................................................. 25
五、设计总结及体会.................................................................... 31
六、参考资料................................................................................ 32
一、系统总体功能及技术指标的描述
1. 系统的总体功能:
温度数据采集系统,实现温度的采集与读书,利用五位LED显示温度读数和所选通道号,实现热电转化的原理过程。
被测量温度范围:0~500℃,温度分辨率为0.5℃。被测温度点4个,每2秒测量一次。显示器要求:通道号1位,温度4位(精度到小数点后一位)。显示方式为定点显示和轮流显示,可以通过按键改变显示方式。
2. 技术指标要求:
1.被测量温度范围:0~500℃,温度分辨率为0.5℃。
2.被测温度点:4个,每2秒测量一次。
3.显示器要求:通道号1位,温度4位(精度到小数点后一位)。
显示方式为定点显示和轮流显示。
4.键盘要求:
(1)定点显示设定;(2)轮流显示设定;(3)其他功能键。
二、各模块电路原理描述
2.1单片机及电源模块设计
如图所示为AT89S51芯片的引脚图。兼容标准MCS-51指令系统的AT89S51单片机是一个低功耗、高性能CHMOS的单片机,片内含4KB在线可编程Flash存储器的单片机。它与通用80C51系列单片机的指令系统和引脚兼容。
AT89S51单片机片内的Flash可允许在线重新编程,也可用通用非易失性存储编程器编程;片内数据存储器内含128字节的RAM;有40个引脚,32个外部双向输入/输出(I/O)端口;具有两个16位可编程定时器;中断系统是具有6个中断源、5个中断矢量、2级中断优先级的中断结构;震荡器频率0到33MHZ,因此我们在此选用12MHZ的晶振是比较合理的;具有片内看门狗定时器;具有断电标志POF等等。AT89S51具有PDIP、TQFP和PLCC三种封装形式[8]。
图5.1-1 AT89S51引脚图
上图就是PDIP封装的引脚排列,下面介绍各引脚的功能。
2.2、AT89S51引脚说明
P0口:8位、开漏级、双向I/O口。P0口可作为通用I/O口,但须外接上拉电阻;作为输出口,每各引脚可吸收8各TTL的灌电流。作为输入时,首先应将引脚置1。P0也可用做访问外部程序存储器和数据存储器时的低8位地址/数据总线的复用线。在该模式下,P0口含有内部上拉电阻。在FLASH编程时,P0口接收代码字节数据;在编程效验时,P0口输出代码字节数据(需要外接上拉电阻)。
P1口:8位、双向I/0口,内部含有上拉电阻。P1口可作普通I/O口。输出缓冲器可驱动四个TTL负载;用作输入时,先将引脚置1,由片内上拉电阻将其抬到高电平。P1口的引脚可由外部负载拉到低电平,通过上拉电阻提供电流。在FLASH并行编程和校验时,P1口可输入低字节地址。在串行编程和效验时,P1.5/MO-SI,P1.6/MISO和P1.7/SCK分别是串行数据输入、输出和移位脉冲引脚。
P2口:具有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P2口用做输出口时,可驱动4各TTL负载;用做输入口时,先将引脚置1,由内部上拉电阻将其提高到高电平。若负载为低电平,则通过内部上拉电阻向外部输出电流。CPU访问外部16位地址的存储器时,P2口提供高8位地址。当CPU用8位地址寻址外部存储时,P2口为P2特殊功能寄存器的内容。在FLASH并行编程和校验时,P2口可输入高字节地址和某些控制信号。
P3口:具有内部上拉电阻的8位双向口。P3口用做输出口时,输出缓冲器可吸收4各TTL的灌电流;用做输入口时,首先将引脚置1,由内部上拉电阻抬位高电平。若外部的负载是低电平,则通过内部上拉电阻向输出电流。在与FLASH并行编程和校验时,P3口可输入某些控制信号。P3口除了通用I/O口功能外,还有替代功能,如表5.3-1所示。
表5.3-1 P3口的替代功能
引脚
符号
说明
P3.0
RXD
串行口输入
P3.1
TXD
串行口输出
P3.2
/INT0
外部中断0
P3.3
/INT1
外部中断1
P3.4
T0
T0定时器的外部的计数输入
P3.5
T1
T1定时器的外部的计数输入
P3.6
/WR
外部数据存储器的写选通
P3.7
/RD
外部数据存储器的读选通
RST:复位端。当振荡器工作时,此引脚上出现两个机器周期的高电平将系统复位。
ALE/ :当访问外部存储器时,ALE(允许地址锁存)是一个用于锁存地址的低8位字节的书粗脉冲。在Flash 编程期间,此引脚也可用于输入编程脉冲()。在正常操作情况下,ALE以振荡器频率的1/6的固定速率发出脉冲,它是用作对外输出的时钟,需要注意的是,每当访问外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。如果希望禁止ALE操作,可通过将特殊功能寄存器中位地址为8EH那位置的“0”来实现。该位置的“1”后。ALE仅在MOVE或MOVC指令期间激活,否则ALE引脚将被略微拉高。若微控制器在外部执行方式,ALE禁止位无效。
:外部程序存储器读选取通信号。当AT89S51在读取外部程序时, 每个机器周期 将PSEN激活两次。在此期间内,每当访问外部数据存储器时,将跳过两个信号。
/Vpp:访问外部程序存储器允许端。为了能够从外部程序存储器的0000H至FFFFH单元中取指令,必须接地,然而要注意的是,若对加密位1进行编程,则在复位时,的状态在内部被锁存。
执行内部程序应接VCC。不当选择12V编程电源时,在Flash编程期间,这个引脚可接12V编程电压。
XTAL1:振荡器反向放大器输入端和内部时钟发生器的输入端。
XTAL2:振荡器反相放大器输出端[9]。
电源模块设计
在影响单片机系统可靠性的诸多因素中,电源干扰可谓首屈一指,据统计,计算机应用系统的运行故障有90%以上是由电源噪声引起的。为了提高系统供电可靠性,交流供电应采用交流稳压器,防止电源的过压和欠压,直流电源抗干扰措施有采用高质量集成稳压电路单独供电,采用直流开关电源,采用DC-DC变换器。本次设计决定采用MAXim公司的高电压低功耗线性变换器MAX 1616作为电压变换,采用该器件将输入的24V电压变换为5V电压,给外围5V的器件供电。MAX1616具有如下特点:
1.4~28V电压输入范围。
2.最大80uA的静态工作电流。
3.3V/5V电压可选输出。
4.30mA输出电流。
5.2%的电压输出精度。
电源管理模块电路图如下:
本电路采用该器件将输入的24V电压变成5V电压,给外围5V的器件供电,其中二极管D1是保护二极管,防止输入电压接反可能带来的对电路的影响和破坏。
C. 51单片机的温度采集系统设计
第一章 确定系统功能与性能
本系统的功能主要有数据采集、数据处理、输出控制。能对0~1000 �0�2c范围内的各种电加热炉的温度进行精密测量,同时,四位LED显示器直接跟踪显示被控对象的温度值,准确度高,显示清晰,稳定可靠,使用方便(在具体设计编程、调试过程中,为了调试方便,编程把温度范围设在0~100 �0�2c)。
本系统的原理框图如下图所示。
数据采集部分能完成对被测信号的采样,显示分辨率0.1�0�2c,测量精度0.1�0�2c,控制精度0.1�0�2c,可以实现采集信号的放大及A/D转换,并自动进行零漂校正,同时按设定值、所测温度值、温度变化速率,自动进行FID参数自整定和运算,并输出0~10mA控制电流,配以主回路实现温度的控制。数据处理分为预处理、功能性处理、抗干扰等子功能。输出控制部分主要是数码管显示控制。
第二章 确定系统基本结构及硬件设计
本单片机应用系统结构是以单片机为核心外部扩展相关电路的形式。确定了系统中的单片机、存储器分配及输入/输出方式就可大体确定出单片机应用系统的基本组成。
1)单片机选用MCS-51系统的8031
8031是INTEL公司MCS-51系列单片机中最基本的产品,它采用INTEL公司可靠的CHMOS工艺技术制造的高性能8位单片机,属于标准的MCS-51的HCMOS产品。它结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征,标准MCS-51单片机的体系结构和指令系统。
8031内置中央处理单元、128字节内部数据存储器RAM、32个双向输入/输出(I/O)口、2个16位定时/计数器和5个两级中断结构,一个全双工串行通信口,片内时钟振荡电路。但80C31片内并无程序存储器,需外接ROM。
此外,8031还可工作于低功耗模式,可通过两种软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下,保存RAM数据,时钟振荡停止,同时停止芯片内其它功能。8031有PDIP(40pin)和PLCC(44pin)两种封装形式。
主要功能特性:
· 标准MCS-51内核和指令系统
· 外部程序存储器ROM地址空间64kB
· 32个可编程双向I/O口
· 128x8bit内部RAM(可扩充64kB外部存储器)
· 2个16位可编程定时/计数器
· 时钟频率3.5-16MHz
· 5个中断源
· 5.0V工作电压
· 全双工串行通信口
· 布尔处理器
· 2层优先级中断结构
· 兼容TTL和CMOS逻辑电平
· PDIP(40)和PLCC(44)封装形式
D. 请问AVR单片机中“输入捕获功能”怎么用有例子最好!
DSP(digital signal processor)是一种独特的微处理器,是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号,转换为0或1的数字信号,再对数字信号进行修改、删除、强化,并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性,而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序,远远超过通用微处理器,是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度,是最值得称道的两大特色。 DSP微处理器(芯片)一般具有如下主要特点: (1)在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法; (2)程序和数据空间分开,可以同时访问指令和数据; (3)片内具有快速RAM,通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问; (4)具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持; (5)快速的中断处理和硬件I/O支持; (6)具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器; (7)可以并行执行多个操作; (8)支持流水线操作,使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。 当然,与通用微处理器相比,DSP微处理器(芯片)的其他通用功能相对较弱些。 DSP优点: 对元件值的容限不敏感,受温度、环境等外部参与影响小; 容易实现集成;VLSI 可以分时复用,共享处理器; 方便调整处理器的系数实现自适应滤波; 可实现模拟处理不能实现的功能:线性相位、多抽样率处理、级联、易于存储等; 可用于频率非常低的信号。 DSP缺点: 需要模数转换; 受采样频率的限制,处理频率范围有限; 数字系统由耗电的有源器件构成,没有无源设备可靠。 但是其优点远远超过缺点。
DSP技术的应用
语音处理:语音编码、语音合成、语音识别、语音增强、语音邮件、语音储存等。 图像/图形:二维和三维图形处理、图像压缩与传输、图像识别、动画、机器人视觉、多媒体、电子地图、图像增强等。 军事;保密通信、雷达处理、声呐处理、导航、全球定位、跳频电台、搜索和反搜索等。 仪器仪表:频谱分析、函数发生、数据采集、地震处理等。 自动控制:控制、深空作业、自动驾驶、机器人控制、磁盘控制等。 医疗:助听、超声设备、诊断工具、病人监护、心电图等。 家用电器:数字音响、数字电视、可视电话、音乐合成、音调控制、玩具与游戏等。 生物医学信号处理举例: CT机示例
CT:计算机X射线断层摄影装置。(其中发明头颅CT英国EMI公司的豪斯菲尔德获诺贝尔奖。) CAT:计算机X射线空间重建装置。出现全身扫描,心脏活动立体图形,脑肿瘤异物,人体躯干图像重建。 心电图分析。
编辑本段AVR的主要特性
高可靠性、功能强、高速度、低功耗和低价位 , 一直是衡量单片机性能的重要指标,也是单片机占领市场、赖以生存的必要条件。 早期单片机主要由于工艺及设计水平不高、功耗高和抗干扰性能差等原因,所以采取稳妥方案:即采用较高的分频系数对时钟分频,使得指令周期长,执行速度慢。以后的 CMOS单片机虽然采用提高时钟频率和缩小分频系数等措施,但这种状态并未被彻底改观(51以及51兼容)。此间虽有某些精简指令集单片机(RISC)问世,但依然沿袭对时钟分频的作法。 AVR单片机的推出,彻底打破这种旧设计格局,废除了机器周期,抛弃复杂指令计算机(CISC)追求指令完备的做法;采用精简指令集,以字作为指令长度单位,将内容丰富的操作数与操作码安排在一字之中(指令集中占大多数的单周期指令都是如此),取指周期短,又可预取指令,实现流水作业,故可高速执行指令。当然这种速度上的升跃,是以高可靠性为其后盾的。 AVR单片机硬件结构采取8位机与16位机的折中策略,即采用局部寄存器存堆(32个寄存器文件)和单体高速输入/输出的方案(即输入捕获寄存器、输出比较匹配寄存器及相应控制逻辑)。提高了指令执行速度(1Mips/MHz),克服了瓶颈现象,增强了功能;同时又减少了对外设管理的开销,相对简化了硬件结构,降低了成本。故AVR单片机在软/硬件开销、速度、性能和成本诸多方面取得了优化平衡,是高性价比的单片机。 AVR单片机内嵌高质量的Flash程序存储器,擦写方便,支持ISP和IAP,便于产品的调试、开发、生产、更新。内嵌长寿命的EEProm可长期保存关键数据,避免断电丢失。片内大容量的RAM不仅能满足一般场合的使用,同时也更有效的支持使用高级语言开发系统程序,并可像MCS-51单片机那样扩展外部 RAM。 AVR单片机的I/O线全部带可设置的上拉电阻、可单独设定为输入/输出、可设定(初始)高阻输入、驱动能力强(可省去功率驱动器件)等特性,使的得I/O口资源灵活、功能强大、可充分利用。 AVR单片机片内具备多种独立的时钟分频器,分别供URAT、I2C、SPI使用。其中与8/16位定时器配合的具有多达10 位的预分频器,可通过软件设定分频系数提供多种档次的定时时间。AVR单片机独有的“以定时器/计数器(单)双向计数形成三角波,再与输出比较匹配寄存器配合,生成占空比可变、频率可变、相位可变方波的设计方法(即脉宽调制输出PWM)”更是令人耳目一新。 增强性的高速同/异步串口,具有硬件产生校验码、硬件检测和校验侦错、两级接收缓冲、波特率自动调整定位(接收时)、屏蔽数据帧等功能,提高了通信的可靠性,方便程序编写,更便于组成分布式网络和实现多机通信系统的复杂应用,串口功能大大超过MCS-51/96单片机的串口,加之AVR单片机高速,中断服务时间短,故可实现高波特率通讯。 面向字节的高速硬件串行接口TWI、SPI。TWI与I2C接口兼容,具备ACK信号硬件发送与识别、地址识别、总线仲裁等功能,能实现主/从机的收/发全部4种组合的多机通信。SPI支持主/从机等4种组合的多机通信。 AVR单片机有自动上电复位电路、独立的看门狗电路、低电压检测电路BOD,多个复位源(自动上下电复位、外部复位、看门狗复位、BOD复位),可设置的启动后延时运行程序,增强了嵌入式系统的可靠性。 AVR单片机具有多种省电休眠模式,且可宽电压运行(5-1.8V),抗干扰能力强,可降低一般8位机中的软件抗干扰设计工作量和硬件的使用量。 AVR单片机技术体现了单片机集多种器件(包括FLASH程序存储器、看门狗、EEPROM、同/异步串行口、TWI、SPI、A/D模数转换器、定时器/计数器等)和多种功能(增强可靠性的复位系统、降低功耗抗干扰的休眠模式、品种多门类全的中断系统、具输入捕获和比较匹配输出等多样化功能的定时器/计数器、具替换功能的I/O端口…… )于一身,充分体现了单片机技术的从“片自为战”向“片上系统SoC”过渡的发展方向。 综上所述,AVR单片机博采众长,又具独特技术,不愧为8位机中的佼佼者。
编辑本段AVR 最大特点
● 哈佛结构,具备1MIPS / MHz的高速运行处理能力; ● 超功能精简指令集(RISC),具有32个通用工作寄存器,克服了如8051 MCU采用单一ACC进行处理造成的瓶颈现象; ● 快速的存取寄存器组、单周期指令系统,大大优化了目标代码的大小、执行效率,部分型号FLASH非常大,特别适用于使用高级语言进行开发; ● 作输出时与PIC的HI/LOW相同,可输出40mA(单一输出),作输入时可设置为三态高阻抗输入或带上拉电阻输入,具备10mA-20mA灌电流的能力; ● 片内集成多种频率的RC振荡器、上电自动复位、看门狗、启动延时等功能,外围电路更加简单,系统更加稳定可靠; ● 大部分AVR片上资源丰富:带E2PROM,PWM,RTC,SPI,UART,TWI,ISP,AD,Analog Comparator,WDT等; ● 大部分AVR除了有ISP功能外,还有IAP功能,方便升级或销毁应用程序 AVR系列单片机的选型 AVR单片机系列齐全,可适用于各种不同场合的要求。AVR单片机有3个档次: 低档Tiny系列AVR单片机: 主要有Tiny11/12/13/15/26/28等; 中档AT90S系列AVR 单片机: 主要有AT90S1200/2313/8515/8535等; (正在淘汰或转型到Mega中) 高档ATmega系列AVR单片机: 主要有ATmega8/16/32/64/128( 存储容量为8/16/32/64/128 KB)以及ATmega8515/8535等。
我个人的观点,单片机是所有微处理器的基础,也是最容易掌握的,AVR单片机只是其中的一种。而DSP要比单片机复杂一些,主要应用在数字信号处理,其实是较复杂的单片机,当然,你要学会了DSP,单片机自然也就会了。至于就业问题,DSP要好一些。
E. 怎样使用AD590采集温度信号作为单片机的输入
AD590本身是电流输出(接近理想电流源),资料显示电流每变化1mA相当于温度变化1K。
只需要将电流输出接1只采样电阻(高精度金属电阻),就可以得到相应的电压信号,电压信号需要经【标定电路】(实际可以用分立元件或集成运放,构成可以调节输出零点、输出幅值的放大电路)处理。
AD590已经具有很好的线性度了,只要后面的电路不要产生非线性失真,最终所要的信号仍然具有良好的线性度。
甚至可以不要标定电路,利用单片机编程进行零点、上限、放大倍数的标定很方便嘛。
注意防干扰措施。
F. 单片机A/D温度采样
10位AD采样,那范围就是0~1024.则对应于0~5V的电压。
假设你的AD采集回来的数值是:200,那AD采样点的电压为:5V*(200/1024),约等于是0.97656v.
AD采样,通常都是高阻抗的,流入AD采样口的电流很小很小,可以将其忽略掉,则外部电路就是一个 R_18K R_2K R_100 Rx 串联的电路。
串联电路中电流相等,则:(5V-0.97656V)/(R_18K+R_2K) = 0.97656V/(R_100+Rx)
由上,计算得,NTC的阻值为:Rx = 4754Ω
查表,得,温度大约为是42度多一点点。
以上,总结一下公式就是:
Rx = 20000AD/(1024-AD) - 100
算得的Rx值,然后查温度阻值对应表,就可以得出温度值了。
G. 用单片机做了一个温度记录仪,数据记录的很奇怪,悬赏100解决
先别急,错误是有,但不离谱。
你发现没?错误是有规律的,就是把温度个位(Dec)+温度十分位发到下一行了,就是说数据串位而且有丢失。我有点不明白你怎么用VB读的数据,串口通信吗?你这样,不去发送存储的数据,就发固定数据,就大概能发现问题所在。