基于单片机的多点温度测量系统
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文章目录
- 前言
- 概要
- 功能设计
- 设计思路
- 软件设计
- 效果图
- 程序
- 文章目录
前言
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概要
基于单片机的多点温度测量系统设计是一个结合了硬件与软件的综合性项目，旨在实时监测和记录多个不同位置的温度数据。以下是对该设计的一个清晰概要：
一、系统概述
该系统以单片机为核心控制器，通过连接多个温度传感器实现多点温度的测量。每个温度传感器负责采集其所在位置的温度数据，并将数据传输给单片机进行处理和记录。单片机通过相应的算法对接收到的温度数据进行处理，并可以通过显示模块或无线通信方式将结果显示或传输给上位机。
二、硬件设计
单片机选型：
根据项目需求和性能要求，选用合适的单片机型号，如AT89C51、STM32等。单片机应具备足够的IO端口、处理速度和内存空间，以满足多点温度测量的需求。
温度传感器：
选用适合的温度传感器类型，如DS18B20。DS18B20是一种数字式温度传感器，具有精度高、抗干扰能力强、易于扩展等优点。它可以实现多点并联测量，通过一根数据线与单片机通信，占用端口少，适合多点测量系统。
数据传输模块：
设计合适的数据传输方式，将各个温度传感器采集到的温度数据传输给单片机。可以采用有线方式（如RS485、CAN总线等）或无线方式（如WiFi、蓝牙、LoRa等），根据实际场景和需求进行选择。
显示模块：
根据需要，设计显示模块用于实时显示各个点的温度数据。可以采用LCD或OLED显示屏等，通过单片机控制显示内容和格式。
其他硬件组件：
包括电源模块、连接线材、接口电路等，确保整个系统的稳定运行。
三、软件设计
编程语言选择：
常用的编程语言为C语言，因其功能强大、编译与运行调试方便、可移植性高且可读性好。
数据采集与处理：
编写单片机程序，实现对各个温度传感器数据的采集和读取。对采集到的数据进行必要的处理，如滤波、校正等，以提高测量精度和稳定性。
数据存储与记录：
设计数据存储方案，将处理后的温度数据保存在单片机的内存或外部存储设备中。可以设置定时记录或触发记录功能，以便后续分析和查询。
通信协议设计：
如果系统需要与上位机或其他设备进行通信，需要设计相应的通信协议。确定数据传输的格式、速率和校验方式等，确保数据的准确传输和解析。
上位机软件设计（可选）：
如果需要上位机对温度数据进行集中管理和监控，可以开发相应的上位机软件。该软件可以接收单片机发送的温度数据，并进行实时显示、数据分析和报警提示等功能。
四、系统特点与优势
多点测量：
通过连接多个温度传感器，可以实现对多个不同位置的温度测量，满足复杂环境中的温度监测需求。
精确可靠：
采用高精度的温度传感器和单片机控制，可以实现对温度的精确测量和稳定传输。
灵活扩展：
系统可以根据实际需求进行灵活扩展，增加更多的温度传感器和扩展功能。
易于维护：
系统结构简单，模块化设计使得维护更加便捷。
五、设计工具与软件
原理图设计软件：
如Altium Designer，用于设计硬件电路的原理图和PCB图。
仿真软件：
如Protues，用于在不实现硬件的情况下进行电路调试和仿真。
编程软件：
如KEIL，用于编写和调试C语言程序，生成烧录文件。
综上所述，基于单片机的多点温度测量系统设计是一个功能强大、易于扩展且维护便捷的系统，适用于各种需要多点温度监测的场合。
功能设计
通过单片机实现多路温度采集，使用LCD显示出来。
设计思路
设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；
调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；
比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；
软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。
软件设计
本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。
Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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效果图
程序
#include <reg52.h> //调用单片机头文件
#define uchar unsigned char //无符号字符型 宏定义 变量范围0~255
#define uint unsigned int //无符号整型 宏定义 变量范围0~65535
#include <intrins.h>
sbit K1=P1^0;
sbit K2=P1^1;
sbit K3=P1^2;
sbit K4=P1^3;
sbit beep = P1^7;
sbit SH = P3^5;
sbit ST = P3^6;
sbit DS = P3^7;
uchar num_jin;
uchar num_chu;
uchar num_car;
#include "lcd1602.h"
/***********************1ms延时函数*****************************/
void delay_1ms(uint q)
{
uint i,j;
for(i=0;i<q;i++)
for(j=0;j<120;j++);
}
void write_74hc595(unsigned int num)
{
int i;
ST = 0;
for(i=0; i<16; i++)
{
SH = 0;
if (num & 0x0001)
{
DS = 1;
}
else
{
DS = 0;
}
SH = 1;
num >>= 1;
}
ST = 1;
}
unsigned int num_2_led(unsigned int num)
{
int i;
unsigned int ret=0;
if (num > 16)
return 0xFFFF;
for(i=0;i<num;i++)
{
ret |= 1<<i;
}
return ret;
}
/***************主函数*****************/
void main()
{
init_1602();
write_string(1,0,"Jin: Chu:");
write_string(2,0,"Car: P:");
write_sfm2(1,4,num_jin);
write_sfm2(1,12,num_chu);
write_sfm2(2,4,num_car);
write_sfm2(2,12,16-num_car);
write_74hc595(0);
while(1)
{
key();
}
}
文章目录
目 录
摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结 论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致 谢 25