基于单片机的多路温度检测系统
2 系统方案的选择与实现
2.1系统方案选择
由于各个行业对温度控制精度要求的不断提高，因此对温度检测的要求也越来越高，而传统的温度检测的方法和手段已经不能满足现代化生产的要求了，为了适应新环境，符合社会发展潮流，就需要在传统工艺基础上进行修改，这样才能够满足社会需求。保证它们能达到足够高的控制精度，我们本次设计方案是选择以AT89C51（引脚图见3-2）单片机为核心，由数字/模拟双路检测输入，数字/模拟双路输出，LED数码显示，通信等基本结构和由数/模切换键等辅助结构共同组成的双路温度检测系统，其中数字量温度检测由DS18B20数字温度传感器完成，模拟量温度检测由Pt100模拟温度传感器完成，温度值显示采用由74LS164移位寄存器驱动的4位一体共阳极数码显示。
2.2工作原理
在进行温度检测之前首先通过数字量温度检测按键A或模拟量温度检测按键B来选择进行那一种量的测量，选择合适的量后通过DS18B20或者Pt100来采集相对应量的温度值，从而通过传输总线送到51单片机系统中运算处理，然后输出模拟量或者数字量，进而编制软件使74LS164驱动四位数码管进行温度值的显示和实现通信功能。需要注意的是，在进行模拟量温度采集时，Pt100自身不能与单片机直接相连，要加上一个变送器。这就是双路温度检测系统的基本原理。
2.3系统的结构与控制要求
根据系统设计方案，并通过合理的选择元器件，可得出系统总体设计框图，如图2-1所示。本设计控制要求能够完成温度数字量/模拟量的双路检测，并能实现数字量/模拟量的双路输出，具体数字量和模拟量的切换可通过系统硬件上设计上的A/B切换键和单片机软件功能共同来完成，并且能将检测到的温度值通过软件编程使其在LED数码管上显示出来，本系统的检测温度范围为0℃-50℃,控制精度要求为0.1℃，因此在选择整个系统元器件时都要满足这个控制要求。
图2-1 系统总体框图
3 双路温度检测系统的硬件设计
3.1硬件的总体设计
本次设计的核心就是AT89C51，由数字/模拟双路检测输入、数字/模拟双路输出、LED数码显示、通信以及A/B键盘完成数字量与模拟量之间的切换等基本外围结构电路共同组成的双路温度检测系统，不同的传感器可以采集不同的信号量，数字温度传感器采集数字信号量，模拟温度传感器采集模拟温度值。对于温度的显示由74LS164移位寄存器驱动的4位一体共阳极数码显示，最后通过MAX232芯片的电平转换来完成单片机与PC机之间的通信。这样就构成了一个简单的双路温度检测系统，具体的硬件总体设计框图如图3-1所示。
图3-1 硬件设计整体框图
3.5 74LS164的型号选择
74LS164是8位连续In/Parallel移位寄存器，其特点是串行输入，并行输出。
其具体引脚定义和逻辑表如图3-9所示：
74LS164 引脚定义74LS164逻辑表
图3-9 引脚定义和逻辑表
IC分析：Q0—Q7 并行输出端。A,B串行输入端。MR 清除端，为0时，输出清零。CP 时钟输入端。
由于74LS164是一个串行输入并行输出的移位寄存器，并带有清除端的这种独特作用，串行口无特别作用，但有时候并行口的输入和输出并不能够满足要求，所以我们就扩展输入输出口，这样就可以节约单片机资源。特别是像AT89C2051这样只有15个I/O口的IC单片机作用更为明显。
4 系统软件的程序设计
4.1系统软件的整体分析
从系统整体的硬件设计的分析来看，此系统主要完成外界温度的双路检测，即模拟量的检测和数字量的检测，然后通过一定的转换处理后被送到单片机内部进行分析和处理，再通过单片机软件命令完成检测温度的显示，即数码管显示和模拟量信号、数字量信号的双路输出，即输出命令信号或者是处理后信号的输出等的工作，继而完成整个系统的整体设计功能 。因此。需要根据硬件设计要求的功能来完成软件设计。其软件设计的整体框图如图4-1所示。
图4-1 软件设计整体框图
5 系统程序编写与调试
电路的调试主要是指代系统的改进、调整系统和系统测试。对于工作状态和电路参数的测量就是测试，调整就是在参数符合基本要求的前提下修正参数，让该设计参数符合标准。调试前为了能够保障工作顺利，需要拟定仪器、调试步骤、测试项目和调试方法等等。
5.1软件的编写
系统程序的编写详见附录。
5.2 硬件调试
在对本系统进行调试的时候，我们要保证硬件电路的设计原理是无误的，这样的原理是否可以实现我们预期的功能，具体的安装步骤是否简洁。
5.2.1 硬件电路故障及解决方法
1、在进行系统设计时，有可能因为失误，也有可能是因为设计错误，导致开路、短路和连错线路等故障。
解决方法：与原理图进行对比，查找其中问题并修改。
2、元器件损坏：可能因为操作失误。
解决方法：按照步骤一步一步操作，及时更换坏掉的元器件，防止损坏其他元器件。
3、电源故障：电源上的故障，会造成元器件的损坏，没有办法正常供电。电压值没有达到符合的要求，电源的引出线和插座没有对应。
解决方法：先调试好电源再加到系统的其他部件里
5.2.2硬件调试方法
本次系统的硬件调试可以有以下两种方法：
1、静态调试
首要的工作是必须先仔细的检查电路的连线是否正确。对照电路图，按照一定的顺序逐个进行检查，排除相应的问题。比较重要的一点是，应该重点检查系统各种元器件的型号。第二步是加电后检查各个插件上引脚的电位，测量不同点位的正常与否。第三步不加电，为了能够更加方便系统进行联机调试，把仿真器和单片机插座进行连接，其他元器件也都插上。
2、联仿真器在线调试
对RAM进行测试：接收来自仿真器输入的指令，接着读取该指令的内容，若是内容吻合，那么单片机与运存之间的连接方式就没有问题，若是有不同之处，那么连接方式就有可能出现问题，比如短路。要定位地址输入线的错误，可以写入不同的数据观察结果，检查对RAW其他区域的影响，可以用用万用表准确定位。
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