一种公路温度采集与存储系统的设计
摘 要本课题设计的这款公路温度采集器控制系统同市面上大多数相关产品一样，都能够实现对公路节点温度的采集，所不同的是本课题所设计的这款公路温度采集器系统具有更高的性能指标，实现对公路上温度的实时监测并且能够按照固定周期对采集到的温度值进行存储，供管理者进行查看，与此同时还可以通过液晶屏对检测到的温度数据进行显示。为了提升整体的数据处理速度，这款系统在硬件电路方面采用的是STC89C51单片机芯片来作为主控芯片，通过合理的电路结构搭建，使得主控微处理器能够与它片外的LCD1602液晶显示屏、DS18B20温度传感器、蜂鸣器、实时时钟芯片和AT24C02存储芯片等器件实现高效高正确性的通信，从而能够保证整个硬件系统高效率工作，而在软件系统方面则通过从上而下的设计方法将每一个功能进行流程图的绘制，将功能执行过程中的重要节点进行分析，大幅度提升程序执行的效率。本课题还通过了行之有效的检验方法将设计结果进行了验证，依照每一条预期设计指标进行验证，验证结果表明系统能够长时间稳定运行。
目录
一、 引言 1
（一） 公路温度采集器的发展背景 1
（二） 公路温度采集器的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 公路温度采集器的方案设计 3
三、 系统硬件设计 4
（一） 公路温度采集器主控电路设计 4
（二） 公路温度检测节点电路设计 5
（三） 温度异常报警电路设计 6
（四） 液晶屏显示电路设计 7
（五） 计时电路设计 8
（六） 节点历史温度存储电路设计 9
四、 系统软件设计 11
（一） 公路温度采集器的主程序流程设计 11
（二） 公路温度检测子程序设计 12
（三） 显示屏驱动子程序设计 13
（四） 温度异常报警子程序流程设计 14
（五） RTC时钟子程序设计 14
五、 仿真系统设计 16
总结 19
参考文献 20
致 谢 21
附录一 原理图 22
附录二 PCB图 23
附录三 元件 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
列表 24
附录四 程序 25
引言
公路温度采集器的发展背景
通过对公路温度采集器系统的发展历程进行整理和各个阶段的高性能产品来看，采用STC89C51单片机来作为这种系统的主控是一种较佳的选择，得出这个观点的主要原因是考虑到公路温度采集器系统在单片机控制系统中属于一种中小型的控制系统，它不需要非常复杂的算法流程以及微处理器内部模块资源来作为铺垫，它所实现的功能也较为常见，因此一些市面上常用的微处理器芯片就能够实现对这种系统的灵活控制，再结合一些性能优秀的传感器模块就能够实现较为出色的公路温度采集器系统，然而这也需要编程者自身资质较为出色，而STC89C51单片机作为当今市面上一款最为常用的芯片来说，不但内部功能模块丰富，并且其CPU的运算速度也非常快速，能够将公路温度采集器系统中产生的数据进行快速处理和运算并得到准确结果，并且目前网络上关于STC89C51单片机的开发资料非常丰富，尤其是开发公路温度采集器系统过程中所遇到的常见问题和故障都能够查找到，这对于开发性能高端的公路温度采集器系统来说非常具有帮助意义。本课题将要设计的这款公路温度采集器系统的历史发展历程比较长，从最初功能非常简易的雏形到当今以高性能微处理器作为主控的智能产品，经历了一段较为曲折悠长的过程，在这期间公路温度采集器系统的发展在很大程度上依赖于当时微处理器生产技术以及应用技术的限制，往往这些相关技术和学科的发展能够很大程度上带动公路温度采集器系统的同步发展，现如今的32位微处理器是公路温度采集器系统中功能最为强大的一种微处理器，能够在一些中高端的公路温度采集器系统产品硬件电路中找到这种高性能处理器的影子。考虑到公路温度采集器系统的发展现状来看，本课题要实现一款性价比更高的控制系统只有在硬件基础方面选择最大性价比的功能模块来进行电路搭建，才能够使得公路温度采集器系统的性价比达到最大，为此本课题将采用STC89C51单片机来作为主控并结合性能优秀的传感器来实现一款高性能的公路温度采集器系统。
公路温度采集器的国内外发展现状
国内外许多专家学者都有对公路温度采集器系统的研究，结合科学技术的发展现状，设计师们能够从当前市面上选择出合适的微处理器芯片以及高性能传感器模块等，构建出较高性能的公路温度采集器系统。公路温度采集器系统在最近几年时间内在性能方面取得了巨大的提升，另外在成本方面，通过对目前市面上中高低端三种不同级别的公路温度采集器系统进行调查后发现，业内整体的成本水平正在呈现不断下降的趋势，但是性能却在不断提升。
本文主要研究内容
本次毕业设计将要实现的是一款能够实现点阵显示、高性能的温度检测、发出报警信号、自动计时和数据保存的单片机控制系统，将采用STC89C51单片机来作为控制器，并设计了液晶屏显示电路、DS18B20温度传感器电路、有源蜂鸣器电路、DS1302计时电路和AT24C02型EEPROM电路设计等子电路模块，通过这些电路的构建实现了如下的功能指标：
1、能够以较高质量的液晶显示能力将公路温度采集存储控制系统中采集到的公路温度数据以及历史数据显示给用户；
2、能够通过STC89C51单片机按照协议构建单总线接口，实现对DS18B20温度传感器的驱动从而获取温度检测值；
3、能够实现有源蜂鸣器驱动电路，并且通过C语言的配置，实现STC89C51单片机对该电路的控制，当出现温度异常时进行报警；
4、能够使得公路温度采集存储控制系统快速获取到准确的时间日期信息，并且用户可以对时间信息进行灵活设置；
5、能够实现对公路温度采集存储控制系统运行过程中产生的重要参数的存储，并且当系统在掉电状态下仍旧可以实现对该数据的正常保存；
公路温度采集器的方案设计
经过了上文对公路温度采集器系统的发展背景以及发展现状等资料的介绍并确立了本课题的设计指标，本部分将开始对整体系统的实现方案进行设计，从而为接下来的单片机主控电路以及各个模块子电路的设计做基础，下面对图中各个模块在本公路温度采集器系统中的主要功能作介绍：DS1302计时电路和AT24C02芯片电路设计的驱动，参数显示电路用于实现对系统参数的显示的功能，温度传感器电路用于实现对环境温度的检测的功能，报警电路用于实现发出报警信号的功能，用于实现北京时间计时的功能，AT24C02电路设计用于实现存储数据的功能。
图1 公路温度采集器内部框图设计
系统硬件设计
公路温度采集器主控电路设计
STC89C51单片机简介
在本课题的预期功能指标中，大多数的功能电路模块都需要通过微处理器的控制才能够得以正常工作，本课题将使用下图中的STC89C51单片机芯片来完成对各个功能模块的驱动，并且将采集到的数据进行集中运算处理，从而提供给用户正确的运算结果。STC89C51单片机芯片的GPIO管脚资源相当丰富，这主要考虑到有一些功能模块对外的驱动管脚数量较多，STC89C51单片机是一款发展历史较长的主控微处理器，与此同时它的开发资料也非常丰富，可以说在任何一种电子控制系统中都能够看到STC89C51单片机的身影。
目录
一、 引言 1
（一） 公路温度采集器的发展背景 1
（二） 公路温度采集器的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 公路温度采集器的方案设计 3
三、 系统硬件设计 4
（一） 公路温度采集器主控电路设计 4
（二） 公路温度检测节点电路设计 5
（三） 温度异常报警电路设计 6
（四） 液晶屏显示电路设计 7
（五） 计时电路设计 8
（六） 节点历史温度存储电路设计 9
四、 系统软件设计 11
（一） 公路温度采集器的主程序流程设计 11
（二） 公路温度检测子程序设计 12
（三） 显示屏驱动子程序设计 13
（四） 温度异常报警子程序流程设计 14
（五） RTC时钟子程序设计 14
五、 仿真系统设计 16
总结 19
参考文献 20
致 谢 21
附录一 原理图 22
附录二 PCB图 23
附录三 元件 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
列表 24
附录四 程序 25
引言
公路温度采集器的发展背景
通过对公路温度采集器系统的发展历程进行整理和各个阶段的高性能产品来看，采用STC89C51单片机来作为这种系统的主控是一种较佳的选择，得出这个观点的主要原因是考虑到公路温度采集器系统在单片机控制系统中属于一种中小型的控制系统，它不需要非常复杂的算法流程以及微处理器内部模块资源来作为铺垫，它所实现的功能也较为常见，因此一些市面上常用的微处理器芯片就能够实现对这种系统的灵活控制，再结合一些性能优秀的传感器模块就能够实现较为出色的公路温度采集器系统，然而这也需要编程者自身资质较为出色，而STC89C51单片机作为当今市面上一款最为常用的芯片来说，不但内部功能模块丰富，并且其CPU的运算速度也非常快速，能够将公路温度采集器系统中产生的数据进行快速处理和运算并得到准确结果，并且目前网络上关于STC89C51单片机的开发资料非常丰富，尤其是开发公路温度采集器系统过程中所遇到的常见问题和故障都能够查找到，这对于开发性能高端的公路温度采集器系统来说非常具有帮助意义。本课题将要设计的这款公路温度采集器系统的历史发展历程比较长，从最初功能非常简易的雏形到当今以高性能微处理器作为主控的智能产品，经历了一段较为曲折悠长的过程，在这期间公路温度采集器系统的发展在很大程度上依赖于当时微处理器生产技术以及应用技术的限制，往往这些相关技术和学科的发展能够很大程度上带动公路温度采集器系统的同步发展，现如今的32位微处理器是公路温度采集器系统中功能最为强大的一种微处理器，能够在一些中高端的公路温度采集器系统产品硬件电路中找到这种高性能处理器的影子。考虑到公路温度采集器系统的发展现状来看，本课题要实现一款性价比更高的控制系统只有在硬件基础方面选择最大性价比的功能模块来进行电路搭建，才能够使得公路温度采集器系统的性价比达到最大，为此本课题将采用STC89C51单片机来作为主控并结合性能优秀的传感器来实现一款高性能的公路温度采集器系统。
公路温度采集器的国内外发展现状
国内外许多专家学者都有对公路温度采集器系统的研究，结合科学技术的发展现状，设计师们能够从当前市面上选择出合适的微处理器芯片以及高性能传感器模块等，构建出较高性能的公路温度采集器系统。公路温度采集器系统在最近几年时间内在性能方面取得了巨大的提升，另外在成本方面，通过对目前市面上中高低端三种不同级别的公路温度采集器系统进行调查后发现，业内整体的成本水平正在呈现不断下降的趋势，但是性能却在不断提升。
本文主要研究内容
本次毕业设计将要实现的是一款能够实现点阵显示、高性能的温度检测、发出报警信号、自动计时和数据保存的单片机控制系统，将采用STC89C51单片机来作为控制器，并设计了液晶屏显示电路、DS18B20温度传感器电路、有源蜂鸣器电路、DS1302计时电路和AT24C02型EEPROM电路设计等子电路模块，通过这些电路的构建实现了如下的功能指标：
1、能够以较高质量的液晶显示能力将公路温度采集存储控制系统中采集到的公路温度数据以及历史数据显示给用户；
2、能够通过STC89C51单片机按照协议构建单总线接口，实现对DS18B20温度传感器的驱动从而获取温度检测值；
3、能够实现有源蜂鸣器驱动电路，并且通过C语言的配置，实现STC89C51单片机对该电路的控制，当出现温度异常时进行报警；
4、能够使得公路温度采集存储控制系统快速获取到准确的时间日期信息，并且用户可以对时间信息进行灵活设置；
5、能够实现对公路温度采集存储控制系统运行过程中产生的重要参数的存储，并且当系统在掉电状态下仍旧可以实现对该数据的正常保存；
公路温度采集器的方案设计
经过了上文对公路温度采集器系统的发展背景以及发展现状等资料的介绍并确立了本课题的设计指标，本部分将开始对整体系统的实现方案进行设计，从而为接下来的单片机主控电路以及各个模块子电路的设计做基础，下面对图中各个模块在本公路温度采集器系统中的主要功能作介绍：DS1302计时电路和AT24C02芯片电路设计的驱动，参数显示电路用于实现对系统参数的显示的功能，温度传感器电路用于实现对环境温度的检测的功能，报警电路用于实现发出报警信号的功能，用于实现北京时间计时的功能，AT24C02电路设计用于实现存储数据的功能。
图1 公路温度采集器内部框图设计
系统硬件设计
公路温度采集器主控电路设计
STC89C51单片机简介
在本课题的预期功能指标中，大多数的功能电路模块都需要通过微处理器的控制才能够得以正常工作，本课题将使用下图中的STC89C51单片机芯片来完成对各个功能模块的驱动，并且将采集到的数据进行集中运算处理，从而提供给用户正确的运算结果。STC89C51单片机芯片的GPIO管脚资源相当丰富，这主要考虑到有一些功能模块对外的驱动管脚数量较多，STC89C51单片机是一款发展历史较长的主控微处理器，与此同时它的开发资料也非常丰富，可以说在任何一种电子控制系统中都能够看到STC89C51单片机的身影。
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