远程温度监测系统设计毕业论文.doc

远程温度监测系统设计毕业论文 目录 1 绪论 1 1.1 选题的目的和意义 1 1.2 国内外研究现状 1 1.3 本设计主要研究内容 3 2 设计要求与方案论证 4 2.1 设计要求 4 2.2 系统基本方案选择和论证 4 2.2.1 单片机芯片选择方案与论证 4 2.2.2 温度采集模块选择方案与论证 4 2.2.3 无线收发模块的选择方案与论证 5 2.2.4 显示模块的选择方案与论证 5 2.2.5 报警模块的选择方案与论证 5 2.3 电路设计最终方案的确定 6 3 系统的硬件设计与实现 8 3.1 系统硬件概述 8 3.2 主要单元电路的设计 8 3.2.1 单片机主控制模块的设计 8 3.2.2 温度采集电路模块的设计 10 3.2.3 无线收发电路模块的设计 11 3.2.4 显示电路模块的设计 13 3.2.5 报警电路模块的设计 14 3.2.6 电源电路设计 15 3.2.7 电路原理及说明 16 4 系统程序的设计 17 4.1 主程序的设计 17 4.2 发射系统程序的设计 19 4.3 传输程序的设计 19 4.4 温度采集程序的设计 19 4.5 显示程序的设计 20 5 硬件调试及测试结果 21 结论 24 致谢 25 参考文献 26 附录A 外文文献 27 附录B 电路图 48 附录C 元件清单 50 附录D 实物图 51 附录E 程序 52 1 绪论 1.1 选题的目的和意义 温度是工业生产中常见的被控参数之一。从食品生产到化工生产，从燃料生产到钢铁生产等等，无不涉及到对温度的控制，可见，温度控制在工业生产中占据着非常重要的地位，而且随着工业生产的现代化，对温度控制的速度和精度也会越来越高。近年来，温度控制领域发生了很大的变化，工业生产中对温度的控制不再局限于近距离或者直接的控制，而是需要进行远距离的控制，这就产生了远程温度控制。 远程控制的通信方式有多种，如通过微型计算机、有线网络、无线电等等。每一种方式都有其优点和缺点。利用无线电通信，方便、灵活，而且经济。它不需要像有线网络控制耗费巨大的通信资源，也不受网络速度的影响。 在温度控制的方法传统方法(包括经典控制和现代控制)在处理具有非线形或不精确特性的被控对象时十分困难。而温度系统为大滞后系统，较大的纯滞后可引起系统不稳定。21世纪科学技术的发展日新月异，科技的进步带动了测量技术的发展，现代控制设备的性能和结构发生了巨大的变化，我们已经进入了高速发展的信息时代，测量技术也成为当今科技的主流之一，被广泛地应用于生产的各个领域。 随着现代计算机和自动化技术的发展，作为各种信息的感知、采集、转换、传输相处理的功能器件，温度传感器的作用日益突出，成为自动检测、自动控制系统和计量测试中不可缺少的重要技术工具，其应用已遍及工农业生产和日常生活的各个领域。本设计就是为了满足人们在生活生产中对温度测量系统方面的需求 2 设计要求与方案论证 2.1 设计要求 （1）温度监测范围：室温-55.0～℃； （2）接收系统显示温度实际值，收发距离：20米以内（以测试值为准）； （3）可以人工设定报警温度上、下限定值； （4）超过温度限定值时蜂鸣器报警和发光报警。 2.2 系统基本方案选择和论证 2.2.1 单片机芯片选择方案与论证 方案一：采用FPGA（现场可编程门阵列）作为系统的控制器。FPGA可实现各种复杂的逻辑功能，规模大，密度高，它将所有的器件集成在一块芯片上，减小了体积，提高了稳定性，并可用EDA软件仿真、在线调试，易于进行功能扩展，响应速度快。但成本高，同时由于引脚较多，电路板的布线比较复杂，加重了电路设计和实现焊接的工作。因此不采取此方案。 方案二：采用8位单片机作为主要的控制芯片。8位单片机具有价格比较便宜，并且技术比较成熟，低功耗，易于购买等优点，但是8位机程序执行速度比较慢，内部资源比16位单片机少很多。考虑到本系统对程序运行速度的要求不高以及成本问题，最后选择用8位单片机，由于AT89S51单片机比其他8位单片机价格便宜，并且其内部具有丰富的资源，故采用AT89S51单片机作为本系统主控制芯片。单片机内部微机控制技术执行程序的过程，实际上就是执行所编制程序的过程。即逐条指令的过程。计算机每执行一条指令都可分为三个阶段进行。即取指令-----分析指令-----执行指令。取指令的任务是：根据程序计数器PC中的值从程序存储器读出现行指令，送到指令寄存器。 分析指令阶段的任务是：将指令寄存器中的指令操作码取出后进行译码，分析其指令性质。如指令要求操作数，则寻找操作数地址。 计算机执行程序的过程实际上就是逐条指令地重复上述操作过程，直至遇到停机指令可循环等待指令。可采取此方案。 2.2.2 温度采集模块选择方案与论证 方案一：使用热敏电阻作为传感