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嵌入式系统设计报告设计课题: 水压水温的检测专业: 11 级通信工程学号: 1103609084 姓名:高世通指导老师:张彦波 2 水温数据的采集( ds18b20 ) 水压数据的采集( mpx4250 ) 单片机( AT89C51 ) LED 显示水温、水压(8个8段数码管) 继电器水压警报灯水温警报灯是否水压高于等于 160kpa 水温高于等于 100 ℃水温低于 100 ℃且水压低于 160kpa 是否同时满足? 一、设计背景热水供暖系统需要时刻对热水进行水温和水压的实时监控,才能保证供暖的有效性和稳定性。这就需要有一个可靠地水温、水压数据采集的监控系统来实现这样的需求。二、系统功能的流程图: 如图所示: 三、系统的硬件设计 1 、单片机 AT89C51 单片机是一种集成在电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器 CPU 随机存储器 RAM 、只读存储器 ROM 、多种 I/O 口和中断系统、定时器/ 计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D 转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算 3 机系统。设计用到的 AT89C51 是一种带 4K字节 FLASH 存储器的低电压、高性能 CMOS 8 位微处理器,其主要特性有: 128 ×8 位内部 RAM 、32 可编程 I/O 线、两个16位定时器/计数器、5个中断源、可编程串行通道、低功耗的闲置和掉电模式、片内振荡器和时钟电路。图1 51 单片机引脚接线图本设计用到定时器/计数器的功能,在时间计数设置时,用定时器/计数器 0 的计数功能,外部以脉冲形式输入作为计数器的计数脉冲,这里外部脉冲间隔约为1s,计数实现时间计数功能。 2 、数字温度传感器 ds18b20 数字温度传感器就是能把温度物理量,通过温度敏感元件和相应电路转换成方便计算机、 plc 、智能仪表等数据采集设备直接读取得数字量的传感器。设计用到的 ds18b20 数字温度传感器耐磨耐碰,体积小,使用方便,封装形式多样, 适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。其主要性能描述: ,DS18B20 在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与 DS18B20 的双向通讯; -55℃~+125 ℃,固有测温分辨率 ℃; ,多个 DS18B20 可以并联在唯一的三线上,最多只能并联8个,实现多点测温; 4 :3~5V/DC ; ; 9~12 位数字量方式串行传送。本设计中,用 ds18b20 来采集供暖水的水温数据,以单线串口形式将数据输送给单片机处理。图2 ds18b20 引脚图 3 、压力传感器 mpx4250 压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器,而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的,这样的传感器也称为压电传感器。压电传感器结构简单、体积小、质量累世、功耗小、寿命长, 特别是它具有良好的动态特性,因此适合有很宽频带的周期作用力和高速变化的冲击力。 mpx4250 的主要性能指标: 0~ PSI ; ~ ; ±% ; V~ V; -40 °C~125 °C。图3 mpx4250 引脚功能图本设计中,用mpx4250 来采集供暖水压数据,1端口输出采集的水压数据到 adc0808 模数转换芯片。 4 、模数转换芯片 adc0808 ADC0808 是美国国家半导体公司生产的 CMOS 工艺 8 通道, 8 位逐次逼近式 A/D 模数转换器。其内部有一个 8通道多路开关,它可以根据地址码锁存译码后的信号,只选通 8路模拟输入信号中的一个进行 A/D 转换。 5 adc0 808主要特性: ,8位A/D 转换器,即分辨率为 8位; ; μs(时钟为 640kHz 时),130 μs(时钟为 500kHz 时); +5V 电源供电; ~ +5V ,无需零点和满刻度校准; 6. 工作温度范围为-40 ~ +85 摄 氏度; 图4 adc0808 引脚接线图 ,约 15mW 本设计中,adc0808 模数芯片用于压力传感器 mpx4250 的水压模拟量串口输入的数据转化为数字量并口输出给单片机 P0口的数据。 5、8个8 段数码管与数码管显示驱动芯片 max7219 led 数码管是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件,引线已在内部连接完成,只需引出它们的各个笔划,公共电极。 led 数码管