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电气自动化(单片机方面)毕业论文.docx
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电气自动化(单片机方面)毕业论文
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山西工程职业技术学院
基于单片机控制的温度采集 与
测量
系 别: 电气工程系
专 业: 电气自动化
班 级: 电 30
姓 名 XXX
学 号: XXXXXXXXXXXXXX
指导教师: 奥巴马
2011 年 5 月 20 日
摘 要
近年来,随着大规模集成电路的发展,单片机继续朝快速、高性能方向发展,从
4 位、8 位单片机发展到 16 位、32 位单片机。单片机主要用于控制,它的应用领域遍
及各行各业,大到航天飞机,小至日常生活中的冰箱、彩电,单片机都可以大显其能。
单片机技术与传感与测量技术、信号与系统分析技术、电路设计技术、可编程逻
辑应用技术、微机接口技术、数据库技术以及数据结构、计算机操作系统、汇编语言
程序设计、高级语言程序设计、软件工程、数据网络通信、数字信号处理、自动控制、
误差分析、仪器仪表结构设计和制造工艺等的结合,使得单片机的应用非常广泛。同
时,单片机具有较强的管理功能。采用单片机对整个测量电路进行管理和控制,使得
整个系统智能化、功耗低、使用电子元件较少、内部配线少、成本低,制造、安装、
调试及维修方便。
本设计是基于单片机 ATMAGE16 设计的实时温度采集仪,通过本次设计,我成
功的实现了利用单片机对温度的采集和测量。
关键词
单片机 ATMAGE16 DS18B20 ICCAVR
目 录
1 绪论........................................................................................................................................................1
1.1 课题背景.............................................................................................................................................1
1.2 设计目的及系统功能.........................................................................................................................1
2 ATMAGE16 特性..................................................................................................................................1
2.1 ATMAGE16 产品特性.......................................................................................................................1
2.2 引脚配置.............................................................................................................................................1
3 DS18B20 的设计 ...................................................................................................................................1
3.1 总体通信流程及通信协议.................................................................................................................1
3.2 DS18B20 温度测量软件的设计 ........................................................................................................1
3.3 多机通信软件的设计.........................................................................................................................1
3.4 DS18B20 工作时序问题 ....................................................................................................................1
4 电路的设计............................................................................................................................................1
4.1 温度测量电路的设计.........................................................................................................................1
4.2 串口通信电路的设计.........................................................................................................................1
5 分布式温度采集系统设计....................................................................................................................1
6 ICCAVR 制作环境及介绍......................................................................................................................1
6.1 ICCAVR 介绍....................................................................................................................................1
6.2 ICCAVR 向导....................................................................................................................................1
6.3 ICCAVR 的 IDE 环境 ......................................................................................................................1
结 论..........................................................................................................................................................1
参考文献......................................................................................................................................................1
致 谢..........................................................................................................................................................1
附件 1:总系统的原理图如下:...............................................................................................................1
附件 2:单片机 ATMAGE16 控制 DS18B20 的程序: ...........................................................................1
1 绪论
自从 1976 年 Intel 公司推出第一批单片机以来,80 年代单片机技术进入快速发展
时期,近年来,随着大规模集成电路的发展,单片机继续朝快速、高性能方向发展,
从 4 位、8 位单片机发展到 16 位、32 位单片机。单片机主要用于控制,它的应用领
域遍及各行各业,大到航天飞机,小至日常生活中的冰箱、彩电,单片机都可以大显
其能。单片机在国内的三大领域中应用得十分广泛:第一是家用电器业,例如全自动
洗衣机、智能玩具;第二是通讯业,包括电话、手机和 BP 机等等;第三是仪器仪表
和计算机外设制造,例如软盘、硬盘、收银机、电表。除了上述传统领域外,汽车、
电子工业在国外也是单片机应用十分广泛的一个领域。它成本低、集成度高、功耗低、
控制功能多能灵活的组装成各种智能控制装置,由它构成的智能仪表解决了长期以来
测量仪器中的误差的修正、线性处理等问题。单片机将微处理器、存储器、定时/计数
器、I/O 接口电路等集成在一个芯片上的大规模集成电路,本身即是一个小型化的微
机系统。单片机技术与传感与测量技术、信号与系统分析技术、电路设计技术、可编
程逻辑应用技术、微机接口技术、数据库技术以及数据结构、计算机操作系统、汇编
语言程序设计、高级语言程序设计、软件工程、数据网络通信、数字信号处理、自动
控制、误差分析、仪器仪表结构设计和制造工艺等的结合,使得单片机的应用非常广
泛。同时,单片机具有较强的管理功能。采用单片机对整个测量电路进行管理和控制,
使得整个系统智能化、功耗低、使用电子元件较少、内部配线少、成本低,制造、安
装、调试及维修方便。
目前单片机渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪
迹。导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传输,工业
自动化过程的实时控制和数据处理,广泛使用的各种智能 IC 卡,民用豪华轿车的安
全保障系统,录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制,以及程控玩具、电子宠物等等,
这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。
1.1 课题背景
分布式温度采集系统广泛应用在使用了中央空调的大型商场、厂房、办公大楼等
大型建筑内。本课题主要用温度传感器对环境温度实施实时监测,各结点控制单元可
将有关信息上传给计算机,本课题研究主要解决的问题为分布式控制结构设计、多单
片机串行通信、温度的采集与处理。
本设计是基于单片机 ATMAGE16 设计的实时温度采集仪,采用 DS18B20 可以采
集多路温度数据(本设计只用了 2 路),同时实时显示所采集到的温度值。在传统的温度
测量系统设计中,往往采用模拟技术进行设计,这样就不可避免地遇到诸如引线误差
补偿、多点测量中的切换误差和信号调理电路的误差等问题;而其中某一环节处理不当,
就可能造成整个系统性能的下降。随着现代科学技术的飞速发展,特别是大规模集成
电路设计技术的发展,微型化、集成化、数字化正成为传感器发展的一个重要方向。
美国 Dallas 半导体公司推出的数字温度传感器 DSl8B20,具有独特的单总线接口,仅
需要占用一个通用 I/O 端口即可完成与微处理器的通信;在-10~+85℃温度范围内具
有±O.01℃精度;用户可编程设定 9~12 位的分辨率。以上特性使得 DSl8B20 非常适用
于构建高精度、多点温度测量系统。
1.2 设计目的及系统功能
本设计的目的是以单片机为核心设计出一个分布式温度采集系统。在传统测量系
统中,传感器与计算机接口的连接是通过若干条导线连接。当传感器数量较多时,尤
其是信号线的长距离传输时,相互容易产生干扰。一个室内多点温度测量中,系统的
接线会非常多,导线往往不易铺设,使得测量工作非常困难。采用总线结构数字式传
感器,配合单片机及 PC 机串口进行长距离数据通信,则可以很容易解决这个问题,
该系统最多可以检测 256 路温度信号,在室内多点温度测量控制中能达到很好的效果。
通过本课题设计,综合运用单片机及接口技术、微机原理、通信协议,锻炼动手操作
能力,综合运用能力,学习论文的写作方法和步骤。
设计的温度控制系统有以下功能及特点:
(a)实现在一条数据总线上接多个DS18B20器件;
(b)测温范围0℃~99℃;
(c)温度显示:采用2个4位数码管,显示采样温度值; 并在电脑上一同显示;
(d)精度±0.01℃。
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