基于89C51单片机的数字式智能多路巡检仪的设计

1  引言

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在工业生产中，温度是最基本的检测参数之一，温度的检测和控制直接和安全生产、产品质量、生产效率、节约能源等重大技术指标相联系。随着半导体技术的发展，以单片机为主题，将计算机技术与测量控制技术结合起来组成的智能仪表在生产中得到了广泛的应用。这些智能仪器自身带有微处理器，在结构上自成一体，能独立进行测试，使用灵活方便。然而在实际工业生产活动中常常包含许多工业参数需要测量，如：温度、湿度、压力、水位、流量等，单独使用温度计、湿度计、压力计等分别测量温度、湿度、压力等等生产现场的工艺参数已经不能适应生产和生活的需要。数字式智能多路巡检仪可以测量多个传感器数据，通过巡回显示方式，在单台仪表上可以显示多个数据，因而可有效节省成本。

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随着电子技术的飞跃发展，数据采集巡回检测已成为日益重要的检测技术，广泛应用于工农业等需要同时检测温度、湿度和压力等场合。数据采集是工业控制等系统中的重要环节，普通电路已无法满足日常生活及工业的控制需求，通常采用一些功能相对独立的单片机系统来实现，作为测控系统不可缺少的部分，数据采集的性能特点直接影响到整个系统，日益增大的市场需求，需要我们在这个方面做出更大的努力，因而需要一套完善的解决方案。该设计正是从生产需要出发，低成本的多路数据采集系统的设计，配以不同的传感器完成各类数据的采集、显示、控制与数据汇总保存。因此，数字式智能多路巡检仪具有十分广阔的现实市场和潜在的市场要求。 [资料来源：http://think58.com]

2  AT89C51单片机与传感器 [资料来源：http://think58.com]

2.1 AT89C51单片机的主要性能参数

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AT89C51是一种低功耗，高性能的片内含有4KB快闪可编程/擦除只读存储器的8位COMS微控制器，使用高密度，非易失存储技术制造，并且与80C51引脚和指令系统完全兼容。芯片上的FPEROM允许在线编程或采用通用的非易失存储编程器对存储器重复编程^[1]。

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2.2  AT89C51单片机的结构及特点

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AT89C51采用40引脚的双列直插式封装(DIP)形式，内部由CPU，4 KB的ROM，256B的RAM，2个16位的定时／计数器T0和T1，4个8位的I／O端口和一个全双工串行通信口等部分组成。AT89C51单片机具有系统结构简单，成本低，可靠性高，低功耗等特点。特别是内部集成了4KB的FLASH程序存储器，使单片机系统的结构更加简单，也使其得到了广泛的应用。同时，它还具有高级语言编程的特点，指令丰富，软件开发简单^[2]。 [来源：http://www.think58.com]

综上所述AT89C51单片机是一款性价比很高的单片机芯片，特别适合于仪器仪表的应用。所以本课题主要基于AT89C51单片机，设计一个多路传感器数据的测量与显示仪表。

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2．3  传感器 [资料来源：http://THINK58.com]

2.3.1  温度传感器

   由于在工业生产中，温度是最基本的检测参数之一，温度的检测和控制直接和安全生产、产品质量、生产效率、节约能源等重大技术指标相联系。 [资料来源：http://think58.com]

用于温度检测的传感器有热电偶、热电阻和半导体集成温度传感器。热电偶价格便宜，但需要冷端补偿、电路设计复杂。热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定，测量范围广，构造简单，使用方便。其中铂热是阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。半导体集成温度传感器的主要特点是测温误差小、微功耗、适合远距离测温、线性度好、外围电路简单等[3]。 [来源：http://www.think58.com] 

   综上所述本次设计是从生产需要出发，低成本的多路数据采集系统的设计，配以不同的传感器完成各类数据的采集、显示、控制与数据汇总保存，单机实现 
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过去多台仪器仪表所具备的功能。 
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3        系统硬件设计 [版权所有：http://think58.com]

3．1  系统整体设计方案 [资料来源：THINK58.com]

本设计采用8路输入，每路输入能支持多种形式的传感器接入：电阻式（如：热电阻）、毫伏信号(如：热电偶)及标准信号输入（如：1~5VDC，4~20mA），对于不同传感器接入信号，能进行软件整定与校正；采用4个操作按钮，6位数码管作为显示，其中4位数码管用于显示数据，2位数码管显示功能号或通道号；对每个通道，传感器参数与工程参数都可以通过键盘设定。通常情况下，仪表自动循环显示多路数据，也可通过键盘固定显示任一路数据。

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硬件总体结构：

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硬件部分是整个仪表的重要部分，其设计的好坏直接影响到整机的性能，本仪器以AT89C51单片机为核心。整个硬件系统分为以下几个模块：传感器模拟信号采集处理模块，A/D转换模块，键盘及显示模块，单片机系统模块及报警控制模块。 [资料来源：www.THINK58.com]