基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、廈門(mén)工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目：基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 系 別： 專(zhuān) 業(yè)： 測(cè)控技術(shù)與儀器 年 級(jí)： 指導(dǎo)教師： 2017年 4 月 25 日獨(dú)創(chuàng)性聲明本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成的。文中引用他人研究成果的部分已在標(biāo)注中說(shuō)明；其他同志對(duì)本設(shè)計(jì)（論文）的啟發(fā)和貢獻(xiàn)均已在謝辭中體現(xiàn)；其它內(nèi)容及成果為本人獨(dú)立完成。特此聲明。論文作者簽名： 日期： 關(guān)于論文使用授權(quán)的說(shuō)明本人完全了解廈門(mén)工學(xué)院有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)院有權(quán)保留送交論文的印刷本、復(fù)印件和電子版本，允許論文被查閱和借閱；學(xué)院可以公布論文的全部或部分內(nèi)容，可以采用影印、縮印、數(shù)字化

2、或其他復(fù)制手段保存論文。保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定。論文作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要長(zhǎng)久以來(lái)，溫度都是人們生活中經(jīng)常談到的一個(gè)話(huà)題。如何掌握溫度對(duì)人們的生產(chǎn)和生活，如何利用溫度創(chuàng)造價(jià)值的人的生產(chǎn)，是一個(gè)耐人尋味的事情。溫度在工業(yè)生產(chǎn)以及許多的領(lǐng)域中起著重大的因素，并且影響著它們的生產(chǎn)，尤其是在農(nóng)業(yè)的養(yǎng)殖方面，溫度是相當(dāng)重要的因素之一。本次設(shè)計(jì)著重從人民日常生活中所關(guān)心的溫室溫度的控制方面啟程，最終設(shè)計(jì)出了一個(gè)能夠檢測(cè)外界環(huán)境溫度值繼而做出相對(duì)處理的溫度控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)以模塊化的方式運(yùn)行，讓人清楚地了解此設(shè)計(jì)所具有的功能。最后借助了仿真器材軟件Pr

3、oteus和單片機(jī)的程序編程軟件Keil完成了這個(gè)溫控體系的軟、硬件的交互仿真，達(dá)成了了畢業(yè)設(shè)計(jì)命題的目標(biāo)。本論文介紹了AT89C51單片機(jī)的構(gòu)造和特征,與此同時(shí)，還具體的概述了DS18B20的內(nèi)部布局及工作原理。并且分別從硬件部分和軟件方面講述了此次設(shè)計(jì)的原理，溫度控制系統(tǒng)是怎樣完成的。另外，還進(jìn)行了系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)、程序的編程，又做了調(diào)試，加以繪制系統(tǒng)的電路原理圖并經(jīng)過(guò)仿真軟件來(lái)達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)成果。關(guān)鍵詞：AT89C51，單片機(jī)，DS18B20TemperaturecontrolsystembasedonMCUAbstractSince ancient times, temperature

4、is a topic that people often talk about in their lives. How to master the temperature for peoples production and life, how to use the temperature to create the value of peoples production, is a thought-provoking thing. In the field of industrial production, temperature is the decisive factor that af

5、fects the production of products. Based on the control of greenhouse, the design of a temperature control system which can detect the temperature of the external environment and then make the relative response. The system operates in a modular manner, giving a clear understanding of the functionalit

6、y of the design. Finally, with the help of the simulation tool Proteus and the programming software Keil, the software and hardware of the system are simulated.This paper describes the structure and characteristics of AT89C51 microcontroller, at the same time, but also about the internal structure a

7、nd working principle of DS18B20. And from the hardware and software aspects of the design of the principle, is how to achieve temperature control. In addition, the system is designed, programmed and debugged, and the circuit schematic diagram of the system is drawn.Key Words: AT89C51,SCM,DS18B20目 錄第

8、1章 緒論11.1 研究背景11.2 研究意義11.3 研究?jī)?nèi)容2第2章 AT89C51系列單片機(jī)介紹及硬件介紹32.1 AT89C51系列單片機(jī)介紹32.1.1 AT89C51系列基本組成及及特性32.1.2 AT89C51系列引腳功能42.1.3 AT89C51系列的功能單元62.2 硬件設(shè)計(jì)72.2.1 主控制單元72.2.2 溫度信號(hào)采集電路82.2.3 測(cè)溫操作92.2.4 報(bào)警信號(hào)操作102.2.5 DS18B20的供電102.3 顯示部分122.3.1 顯示概述122.3.2 顯示原理12第3章 軟件及仿真設(shè)計(jì)153.1 主程序的設(shè)計(jì)153.2 仿真功能設(shè)計(jì)153.3 程序仿真分

9、析16結(jié)論19參考文獻(xiàn)20謝辭21附錄1 系統(tǒng)原理圖22附錄2 部分關(guān)鍵源代碼23第1章 緒論1.1 研究背景在如今社會(huì)的工業(yè)生產(chǎn)建設(shè)當(dāng)中，各個(gè)領(lǐng)域?qū)?shí)時(shí)溫度的掌控在日常的生產(chǎn)中有著嚴(yán)格的要求。只有做到溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)資料的收集，才能夠提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品的生產(chǎn)合格率。由于現(xiàn)在生活中人們的生活質(zhì)量的提升加上科技的不斷進(jìn)步，使得溫度控制技術(shù)廣泛應(yīng)用到人們生活的各種地方，不在局限于工廠生產(chǎn)方面，而且人們對(duì)溫度控制的精度要求越來(lái)越高，就像是非常細(xì)微的差別，會(huì)對(duì)一些領(lǐng)域的生產(chǎn)造成很大的影響。所以，逐漸的就迫切的需要研究設(shè)計(jì)出能廣泛應(yīng)用的溫度控制的設(shè)備來(lái)在不同的場(chǎng)景中充當(dāng)一種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，這臺(tái)設(shè)

10、備需要能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān)測(cè)溫度，幫助使用的人更好的了解當(dāng)前環(huán)境的溫度數(shù)據(jù)值，并且能夠感應(yīng)出溫度的升降。這就能夠更好的幫助人們由生產(chǎn)或者生活的需要來(lái)及時(shí)的做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，滿(mǎn)足人們對(duì)溫度控制的需求。溫度在現(xiàn)在的生活中是用來(lái)表現(xiàn)環(huán)境冷熱的程度，它在工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)中被作為主要的控制數(shù)據(jù)。溫度的測(cè)量在產(chǎn)品生產(chǎn)、工業(yè)設(shè)計(jì)和節(jié)能等方面起著重要的作用。由于科學(xué)技術(shù)的提高和生產(chǎn)的需求，使得溫度控制器在不斷地更新和多樣化。在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，很多方面都會(huì)影響它的生產(chǎn)效率，而且方方面面都需要不同的約束才能保證正常的生產(chǎn)，但是在所有的約束中，溫度的控制是最為主要的。正是因?yàn)檫@種原因，雖然市場(chǎng)上面有各式各樣的傳感器，但是存在數(shù)目最

11、多的傳感器依然是是溫度傳感器?，F(xiàn)今由于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理行業(yè)的高速發(fā)展，在很多環(huán)境下對(duì)溫度數(shù)據(jù)的掌控與采集有可能只需要一個(gè)數(shù)據(jù)采集芯片，采集溫度數(shù)據(jù)的時(shí)候把這張芯片放在控制的計(jì)算機(jī)的卡槽中，通過(guò)操控計(jì)算機(jī)上面的控制軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)。相對(duì)于這種溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，單片機(jī)在這方面是有優(yōu)勢(shì)的，首先計(jì)算機(jī)可以工作的環(huán)境有限，而且設(shè)備通常體型比單片機(jī)大，實(shí)施操控起來(lái)較為復(fù)雜，而且單片機(jī)總體下來(lái)比計(jì)算機(jī)成本低很多，所以現(xiàn)在很多行業(yè)中的溫度控制系統(tǒng)都會(huì)首選使用單片機(jī)。1.2 研究意義二十一世紀(jì)是電子科技快速發(fā)展的時(shí)代，人類(lèi)生活的質(zhì)變，特別是隨著大規(guī)模集成電路電腦的興起，讓人類(lèi)社會(huì)進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)代。就目前情況來(lái)

12、看，在很多的工作和機(jī)械生產(chǎn)當(dāng)中，用的設(shè)備普遍是計(jì)算機(jī)控制的，但是整體一套設(shè)備成本很高，對(duì)一個(gè)工廠來(lái)說(shuō)保養(yǎng)起來(lái)也十分的麻煩，所以不能大規(guī)模的實(shí)行。所以微控制器出現(xiàn)在人們的視野中。它是一個(gè)簡(jiǎn)化的微機(jī)，計(jì)算機(jī)的中央處理單元，存儲(chǔ)單元，I/O接口，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等集成在一個(gè)芯片上。與微機(jī)相比，單片機(jī)的價(jià)格低廉，適合工業(yè)控制的多種場(chǎng)合。相對(duì)而言，單片機(jī)運(yùn)行起來(lái)十分的穩(wěn)定，并且能夠在各種環(huán)境當(dāng)中可靠的工作。單片集成電路已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制，工業(yè)生產(chǎn)，家用電器等領(lǐng)域。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)中把溫度作為一種虛擬的數(shù)據(jù)，結(jié)合編程軟件和單片機(jī)設(shè)計(jì)的知識(shí)，就可以令它以數(shù)字信號(hào)的形式在軟件中表現(xiàn)出來(lái)。溫度測(cè)量是溫度控制系統(tǒng)的重點(diǎn)

13、，單片機(jī)溫度測(cè)量的設(shè)計(jì)是一樣的。所以具體要如何達(dá)成一種數(shù)字電路能夠掌控溫度的變化，是此次研究的意義所在。1.3 研究?jī)?nèi)容本文主要研究的內(nèi)容是對(duì)基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中，首先給程序設(shè)定一個(gè)初始的溫度值，然后分別設(shè)定上限與下限，當(dāng)超過(guò)上限的時(shí)候程序會(huì)做出一種調(diào)整與反應(yīng)，當(dāng)?shù)陀谙孪薜臅r(shí)候也會(huì)做出相應(yīng)的功能。在研究設(shè)計(jì)中分別對(duì)所用到的AT89C51，與傳感器DS18B20還有顯示部分的LCD顯示屏進(jìn)行了深入的研究與介紹。本文以溫度采集為例，采用AT89C51微控制器為核心，在MCU中寫(xiě)入硬件設(shè)備的控制程序，首先通過(guò)建立一個(gè)總體的溫度控制系統(tǒng)的模板，當(dāng)由單片機(jī)為核心之后，還需一個(gè)重要的組

14、成部位，就是DS18B20溫度傳感器，當(dāng)DS18B20溫度傳感器檢測(cè)到運(yùn)行溫度采集指令時(shí)，就會(huì)啟動(dòng)工作，對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行溫度的采集和檢測(cè)，溫度傳感器通過(guò)LCD液晶顯示器檢測(cè)溫度值，通過(guò)傳感器和模擬升溫降溫的部分，使系統(tǒng)報(bào)警時(shí)的溫度控制在設(shè)定的正常范圍內(nèi)，達(dá)到最終的控制。當(dāng)然，數(shù)據(jù)采集和顯示需要相應(yīng)的硬件和軟件一起來(lái)完成，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于溫度傳感器溫度采集和顯示，經(jīng)過(guò)查閱相關(guān)資料加以單片機(jī)的設(shè)計(jì)和程序編程的仿真模擬，用軟件可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)需求的系統(tǒng)。第2章 AT89C51系列單片機(jī)介紹及硬件介紹2.1 AT89C51系列單片機(jī)介紹 2.1.1 AT89C51系列基本組成及及特性 AT89C51 /

15、52是低電壓，高性能CMOS8位微處理器的4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM - Falsh和可擦可讀只讀存儲(chǔ)器），大多被叫做為scm。在51系列的ATMEL中，AT89C51更加方便，是一款效率極高的微型控制器，因?yàn)樗粏螁问亲鳛?051指令，而且全都能夠匹配與這些引腳，并且這種核心存儲(chǔ)軟件用的是操作性很高的動(dòng)畫(huà)與應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù)，開(kāi)拓性與自由性很高。使用者們可以任意的編寫(xiě)使用。所以不難發(fā)現(xiàn)，這樣的單片機(jī)設(shè)備在研究設(shè)計(jì)的過(guò)程中門(mén)欄很低就節(jié)約了很多的編程時(shí)間。AT89C51的一些基本作用如下：AT89C51是消耗很少，具有優(yōu)越性能的CMOS八位微型處理器，而且以較快速度寫(xiě)入于電影或者

16、在線4K字節(jié)的可編程閃存程序存儲(chǔ)器中，寫(xiě)入或者擦除重復(fù)能夠達(dá)到1000次，保存數(shù)據(jù)的期限為十年。它能夠使系統(tǒng)中需要做出的指令和引腳上的全部吻合，在實(shí)現(xiàn)MCS-51系列單片機(jī)的所有功能的基礎(chǔ)之上，還能夠做到MCS-51系列單片機(jī)所不能夠完成的應(yīng)用，比它更加完善。 AT89C51能夠組成單片機(jī)的實(shí)際操作系統(tǒng)，降低系統(tǒng)所需體積，增加系統(tǒng)的實(shí)用穩(wěn)定性，減少系統(tǒng)成本。只要程序長(zhǎng)度不大于4K，用戶(hù)就可以使用四個(gè)I/O端口?？删幊屉妷菏?V，它在工作時(shí)不僅寫(xiě)入只需要很短的時(shí)間，在擦除時(shí)也只要很短的時(shí)候就能夠完成。8751/87C51，與12V8751/87C51的電壓做對(duì)比的好處是不容易損壞硬件設(shè)施，重新輸

17、入程序命令的時(shí)候操作簡(jiǎn)單，功耗比較小，能用應(yīng)用的環(huán)境很廣。 AT89C51單片機(jī)的系統(tǒng)芯片組安全性是極高的，自身帶多重加密的功能，而且加密操作快捷簡(jiǎn)單，能夠保證系統(tǒng)或者程序不會(huì)丟失、拷貝。另外MCS-51系列單片所具備的幾乎所有優(yōu)點(diǎn)AT89C51都擁有甚至更好。AT89C51系列單片機(jī)主要有五部分組成，跟常見(jiàn)的計(jì)算機(jī)一樣，分別有一個(gè)運(yùn)算部件，一個(gè)存儲(chǔ)RAM部件，一個(gè)核心控制部件，加上一個(gè)輸入和一個(gè)輸出部件。它的操作也有兩種模式，一種是斷電操作模式還有一種斷續(xù)操作模式。斷續(xù)操作模式是指單片機(jī)的外部裝置在保持正常運(yùn)行的時(shí)候，單片機(jī)的核心控制器能夠有規(guī)律的進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，這種模式是需要人為來(lái)通過(guò)軟件設(shè)

18、定的。該狀態(tài)可以由任何中斷或硬件重置來(lái)終止。掉電模式是VCC電壓受到低于電源約束，在振蕩器停止振動(dòng)時(shí)候，CPU停止實(shí)施操作命令。在斷電模式停止之前，具有特殊功能的寄存器SFR和片上存儲(chǔ)器RAM可以維持正常的原狀。如果想要使斷電模式停止，首先要讓VCC電壓在正常的數(shù)值區(qū)間中工作，然后保持振蕩器的穩(wěn)定，這樣才能啟動(dòng)復(fù)位電路來(lái)停止。 2.1.2 AT89C51系列引腳功能89C52 / C51是一款高性能微控制器，由于引腳數(shù)量有限，因此許多引腳具有第二功能。其邏輯如圖2.1.2： 圖2.1.2 AT89C52邏輯引腳圖 每個(gè)引腳的功能描述如下：VCC：電源電壓；GND：接地；P0口：P0口是一個(gè)有8

19、位泄漏電平開(kāi)路雙向I/O口，每個(gè)引腳都能夠吸取8TTL柵極電流。定義內(nèi)容為在P1端口引腳第一次寫(xiě)入1時(shí)候，高電阻輸入被定義為0并且可用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，可定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位，在FLASH編程中，P0端口輸入被視為原碼，當(dāng)FLASH進(jìn)行檢驗(yàn)的時(shí)候，P0在這時(shí)則輸出原碼，P0一定要拉出外部；P1端口：P1端口實(shí)際上是一個(gè)內(nèi)部上拉的電阻是8位雙向I/O端口，P1端口緩沖器可接收的輸出為4TTL門(mén)的電流，P1端口引腳寫(xiě)入1，內(nèi)部需要拉高，可以被用作是輸入，P1端口為外部下拉的低電平，輸出電流則是由于內(nèi)部電壓上拉所引起的，在FLASH進(jìn)行編程和實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，P1端口被視為第八位地址；P2端口：

20、P2端口實(shí)際上是一個(gè)內(nèi)部上拉電阻為8位的雙向I/O端口，能夠接收P2端口的緩沖區(qū)，輸出TTL門(mén)電流，在P2端口寫(xiě)入1的時(shí)候，引腳被拉由內(nèi)部上拉電阻和作為輸入。并且由于輸入，P2端口引腳被外部拉低，輸出電流，這是由于內(nèi)部拉，P2端口應(yīng)用于外部程序存儲(chǔ)器或者是訪問(wèn)16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，P2端口輸出地址為高8位，當(dāng)給出地址1時(shí)，它會(huì)很好利用內(nèi)部上拉的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，外部8位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)任務(wù)時(shí)，P2端口輸出其寄存器的獨(dú)特的功能內(nèi)容，P2端口在FLASH編程和檢驗(yàn)的過(guò)程中接收對(duì)應(yīng)的高8位地址信號(hào)以及控制信號(hào)；P3端口：P3端口引腳是8位，內(nèi)部帶有上拉電阻的雙向I/O端口，能夠收輸出4 TTL門(mén)的

21、電流，當(dāng)P3端口寫(xiě)入為1時(shí)，它就會(huì)被內(nèi)部拉高來(lái)用作輸入，作為輸入功能外部下拉電平低使得P3端口能夠輸出電流；P3端口同時(shí)可以成為一些特殊功能AT89C52口，如下圖所示：P3端口引腳功能P3.0 RXD（串口輸入端口）；P3.1 TXD（串行輸出端口）；P3.2 INT0（外部中斷0）；P3.3 INT1（外部中斷1）；P3.4 T0（定時(shí)器0外部輸入）；P3.5 T1（定時(shí)器1外部輸入）；P3.6（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）；P3.7（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）；P3端口用于閃存編程和程序驗(yàn)證以接收一些控制信號(hào)；RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作復(fù)位相應(yīng)器件時(shí)，RST引腳需要在兩個(gè)機(jī)器周期的高電平下運(yùn)行

22、；ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)設(shè)備外部存儲(chǔ)器的時(shí)候，地址鎖存器輸出電平的作用是鎖存地址對(duì)應(yīng)的地址字節(jié)，該引腳被用在FLASH編程的時(shí)候輸入編程脈沖，ALE側(cè)到恒頻周期輸出正脈沖信號(hào)，振蕩頻率為1/6，因此可用于外部輸出脈沖或用于計(jì)時(shí)，但值得注意的是，每當(dāng)用與外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的時(shí)候，就會(huì)跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖，如果要停止ALE的輸出，那么在SFR8EH地址中就為0。此時(shí)，ALE僅運(yùn)行MOVX程序時(shí)，MOVC指令才是ALE所需要的作用；PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選則性通道，在取出外存儲(chǔ)器的時(shí)候，每一個(gè)機(jī)器都為周期兩次PSEN，但當(dāng)在對(duì)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器訪問(wèn)的條件下，兩個(gè)有作用的 PSEN信號(hào)都不會(huì)出現(xiàn)；EA/V

23、P：在這個(gè)時(shí)間段保持較低電平時(shí)，應(yīng)警惕外部程序的存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH）還有是否存在內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。關(guān)注加密的方法，RESET是內(nèi)部鎖;在終端保持在較高電平時(shí)，內(nèi)部程序存儲(chǔ)器在起作用，在做FLASH編程的時(shí)候，12V編程電源也可用于這個(gè)引腳；XTAL1：輸入到反相振蕩器和放大器以及輸入到內(nèi)部時(shí)鐘工作的電路；XTAL2：反相振蕩器的輸出，例如外部時(shí)鐘源的驅(qū)動(dòng)器，不應(yīng)該連接。 2.1.3 AT89C51系列的功能單元（1）復(fù)位電路在單片機(jī)的系統(tǒng)中有兩種復(fù)位方式，一種是系統(tǒng)中的上電復(fù)位，一種按鍵復(fù)位。在單片機(jī)的上電運(yùn)行時(shí)會(huì)復(fù)位一次，這就是上電復(fù)位；當(dāng)按下系統(tǒng)中復(fù)位鍵時(shí)又會(huì)復(fù)位一次，如果松開(kāi)按

24、鍵后這時(shí)又會(huì)復(fù)位一次，這就是按鍵復(fù)位。所以在一般情況下可以使用單片機(jī)中的按鍵斷開(kāi)與接觸來(lái)控制系統(tǒng)的復(fù)位。復(fù)位電路的存在有著很大的意義，可以說(shuō)如果一個(gè)系統(tǒng)中沒(méi)有復(fù)位電路，那么這個(gè)系統(tǒng)就不可能正常穩(wěn)定的運(yùn)行。通用微控制器電路工作需要5V 5的電源，即從4.75到5.25V。要使這種電路能夠開(kāi)始正常的工作，就需要它的電壓VCC小于5.2V并且大于4.7V，因?yàn)樗且环N時(shí)序電路；還要把電路里面的復(fù)位電路給去除，去除的條件是要求電路的晶體振蕩器能夠正常的運(yùn)行。所以當(dāng)接地端安插上一個(gè)電阻之前，VCC的電容端口必須安插上一個(gè)復(fù)位RST的引腳輸出。對(duì)于CMOS微控制器，由于RST側(cè)有一個(gè)下拉電阻，可以從外部電

25、阻中去除外部電容，使其為10uF。電容決定了充電時(shí)間在RST高電平進(jìn)行時(shí)間的長(zhǎng)短。為了確保系統(tǒng)能準(zhǔn)確穩(wěn)定地復(fù)位，RST端的高電平信號(hào)一定要保持較長(zhǎng)時(shí)間。在系統(tǒng)電路上電的時(shí)候，系統(tǒng)電壓VCC的上升時(shí)間大約為10ms左右，它的振蕩頻率就決定了振蕩器的振蕩時(shí)間的長(zhǎng)短。例如晶體振蕩器頻率是10MHz，啟動(dòng)所需時(shí)長(zhǎng)為1ms，晶體的振頻率是1MHz，啟動(dòng)時(shí)間為10ms。在一個(gè)電路當(dāng)中，如果要使元器件在VCC電壓斷電時(shí)不會(huì)受到損壞，就必須要保證復(fù)位電路RES端的電壓立即降至0V以下，在系統(tǒng)總電路的約束條件中，0V以下的電壓是一個(gè)安全的情況。除此之外，在復(fù)位的時(shí)候，端口引腳位于一個(gè)比較隨機(jī)的狀態(tài)，復(fù)位，那么系

26、統(tǒng)會(huì)設(shè)置為端口“L”狀態(tài)。在單片機(jī)系統(tǒng)中，核心處理器CPU會(huì)在一種特殊情況下運(yùn)行一種未知的命令，這種情況就是系統(tǒng)在開(kāi)始運(yùn)行的時(shí)候沒(méi)有被賦予一個(gè)正確的開(kāi)始命令的數(shù)值。（2）時(shí)鐘電路XTAL1是反向放大器的和輸入XTAL2則是其輸出。反向放大器的用處有很多，在很多元器件內(nèi)都能夠見(jiàn)到，它能夠應(yīng)用到多種不同類(lèi)型的振蕩器當(dāng)中。如果使用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)程序，則不應(yīng)連接X(jué)TAL2。兩個(gè)單獨(dú)的振蕩周期會(huì)形成一個(gè)完整的狀態(tài)周期，由于一個(gè)總的機(jī)器周期里面包含了六個(gè)不同形態(tài)的周期，所以在一個(gè)單片機(jī)的系統(tǒng)機(jī)器周期中就會(huì)存在有十二個(gè)不同的振蕩周期。假如石英晶振的振蕩周期是1/12us，它的外部振蕩頻率是12MHZ，那么機(jī)

27、器的周期就便是1us。MCU操作需要時(shí)鐘電路作為支持，就好比具有CPU一樣的電腦，假如沒(méi)有通過(guò)時(shí)鐘電路來(lái)生成時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)芯片那么微控制器就不能執(zhí)行程序。 MCU也可以被當(dāng)作一種有時(shí)序的電路而且是在時(shí)鐘電路的影響下。圖2.1.3-1 時(shí)鐘電路（3）聲音報(bào)警電路蜂鳴器裝置是一種以三極管為核心控制的裝置，它的正極接入到輸出端的正極，它的負(fù)極則接地，當(dāng)這一整套電路與單片機(jī)的電路匯合時(shí)，如果遇到低電平則會(huì)形成一個(gè)導(dǎo)通的狀態(tài)，蜂鳴器就會(huì)發(fā)聲，相反如果是高電平就不會(huì)工作。報(bào)警電路：為了能夠?qū)崟r(shí)掌握一套體系是不是能夠正常的運(yùn)行，方便使用者可以更好的了解系統(tǒng)的工作趨向，所以一般都會(huì)在系統(tǒng)中加入報(bào)警電路。圖2.1.3

28、-2 聲音報(bào)警器2.2 硬件設(shè)計(jì)2.2.1 主控制單元本設(shè)計(jì)使用鍵盤(pán)作為輸入控制，溫度采樣單元通過(guò)LM358放大器和ADC0832轉(zhuǎn)換器通過(guò)主機(jī)AT89C52收集溫度信息，實(shí)際溫度和設(shè)定溫度值顯示在LCD液晶數(shù)字顯示管中。硬件的主要控制單元是8K的AT89C52，這在市場(chǎng)上是常見(jiàn)的，由美國(guó)的ATMEL開(kāi)發(fā)的。 AAT89C52是一種比較高級(jí)的微型計(jì)算機(jī)，在使用起來(lái)方便快捷，且相對(duì)安全，能夠保證輸入的程序的安全。單芯片可擦除只讀存儲(chǔ)能夠做到擦除1000次。也可以說(shuō)此種控制元件是由功能相類(lèi)似的MCS-51升級(jí)優(yōu)化而來(lái)的，它們之間有很多共通的部分，但是在開(kāi)發(fā)此種元器件的時(shí)候有很多比較高級(jí)，更為先進(jìn)的

29、技術(shù)是MCS-51所不具備的。8位CPU以及閃存在一塊芯片上組合起來(lái)，ATMEL AT89C51是一款具有較高性能的微控制器，AT89C2051是一款非常流線并且平滑的版本。AT89C51單片機(jī)的使用讓許多嵌入式控制系統(tǒng)有了高可變性和實(shí)惠的解決思路辦法。2.2.2 溫度信號(hào)采集電路該設(shè)計(jì)采用DS18B20作為采集溫度和信號(hào)的傳感器，此項(xiàng)是溫度控制設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分，以下是對(duì)DS18B20些詳細(xì)介紹：DS18B20傳感器是一種功能十分優(yōu)良的元器件，不僅具有通常需要的溫度數(shù)據(jù)的收集功能，還可以保障在斷電的情況下能夠繼續(xù)報(bào)警的功能。 DS18B20接收的信息是通過(guò)單線借口發(fā)出的，所以CPU和DS18B2

30、0之間只需要地線以及一條連接線。溫度范圍是0100，溫度采集誤差浮動(dòng)在5之間。另外，DS18B20可以直接從1線通信線路吸取能量，無(wú)需外部供電。每個(gè)DS18B20具有唯一的64位序列號(hào)，即使在1線總線中同時(shí)允許超過(guò)DS18B20;因此，使用微控制器可以很容易地控制大面積DS18B20的大量覆蓋。在很多的工作環(huán)境中都能夠用到這一元件的這種特殊的功能，因?yàn)樗梢院芎玫貛椭褂谜哌M(jìn)行不同方面的監(jiān)測(cè)，適應(yīng)性強(qiáng)。DSl8B20具有3引腳PR35封裝或8引腳SOIC封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如4所示：圖2.2.2-1 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20元件通常由一個(gè)溫度傳感器和一個(gè)程序存儲(chǔ)器ROM，再加上一

31、個(gè)配置寄存器和報(bào)警裝置四部分組成。DSl8B20具有2種封裝形式：3引腳TO-92和8引腳SOIC引腳排列如圖5所示：圖2.2.2-2 DS18B20的引腳結(jié)構(gòu)引腳說(shuō)明：GND接地DQ數(shù)據(jù) I/OVDD可選電源電壓NC無(wú)連接2.2.3 測(cè)溫操作DS18B20的主要功能是能夠較為直接讀數(shù)字溫度傳感器。溫度傳感器的精度為9,10或12，用戶(hù)可編程自定義設(shè)置，增量減量的量大概分別為0.5，溫度0.25，溫度為0.125，溫度為0.0625。當(dāng)系統(tǒng)電路開(kāi)始工作的時(shí)候，DS18B20已經(jīng)開(kāi)始等待接受指令了，它會(huì)根據(jù)總控制器發(fā)出的指令不同而選擇工作；總控制器發(fā)出一道指令的時(shí)候，在一套完整的電路系統(tǒng)中，這條

32、指令是飛速的從各個(gè)元器件中有選擇性的傳遞下去的。DS18B20不僅需要讀取等待接受命令，而且還要轉(zhuǎn)換指令給總控制器反饋。DS18B20的運(yùn)行，跟總電路電源供電也有很大的關(guān)系，如果DS18B20接受到外部電源供電時(shí)就會(huì)工作并且開(kāi)始轉(zhuǎn)換指令反饋到總電路，但是如果電源是來(lái)自于寄生電源的話(huà)就不會(huì)這樣工作了。詳細(xì)介紹DS18B20電源部分總線的寄生電源要求。圖2.2.3 溫度寄存器2.2.4 報(bào)警信號(hào)操作DS18B20傳感器在完成電路系統(tǒng)中發(fā)出的指令時(shí)，會(huì)根據(jù)系統(tǒng)由開(kāi)始設(shè)定的上下限值來(lái)判斷數(shù)值的定義并作出反饋。在運(yùn)行程序時(shí)，由0或者1來(lái)標(biāo)記DS18B20得到的數(shù)值。TH和TL寄存器是非易失性的，因此在斷

33、電時(shí)可以保存數(shù)據(jù)。在DS18B20的寄存元器件中，下一節(jié)會(huì)有介紹到寄存元件是如何實(shí)現(xiàn)有效的配合電路工作暫存的。圖2.2.4 TH和TL寄存器由單片機(jī)的原理可以知道，TH與TL是有特殊功能的寄存器SFR，在DS18B20當(dāng)中TH和TL的字節(jié)分別為8位的時(shí)候，溫度數(shù)據(jù)寄存器的TH和TL是用四位字節(jié)的溫度寄存器11位來(lái)進(jìn)行比對(duì)的。如果測(cè)量溫度高于TH或低于TL，報(bào)警條件建立后，DS18B20將放置在警告信號(hào)中。系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，DS18B20也會(huì)開(kāi)始工作，這是電路中的報(bào)警裝置就會(huì)開(kāi)始對(duì)接收到的數(shù)值進(jìn)行比對(duì)，每一次的報(bào)警數(shù)據(jù)都會(huì)被刷新，而且每次接收到的數(shù)值都會(huì)從報(bào)警裝置中被賦予一個(gè)定義。為了實(shí)時(shí)掌握電路

34、總線路中的所有有關(guān)溫度傳感器的報(bào)警命令，就需要利用總控制器來(lái)來(lái)發(fā)出一道具有檢測(cè)報(bào)警信號(hào)功能的命令ECR。設(shè)置報(bào)警標(biāo)志的任何DS18B20都將響應(yīng)命令，因此總線控制器能夠準(zhǔn)確定位滿(mǎn)足報(bào)警條件的每個(gè)DS18B20。當(dāng)電路中定義了報(bào)警條件時(shí)，溫度轉(zhuǎn)換的報(bào)警狀態(tài)會(huì)隨著系統(tǒng)中的程序寄存器中的數(shù)值而有所變化。2.2.5 DS18B20的供電DS18B20可以由VDD引腳的外部電源供電，也可以在寄生電源模式下工作，這樣可以在沒(méi)有外部電源狀態(tài)的情況下使DS18B20工作1。電路中的這種方式的對(duì)溫度傳感器DS18B20的供電是十分有用的，這種方式也可以被看作一種片面的循環(huán)充電方式的供電，當(dāng)電路通電時(shí)，DS18B

35、20會(huì)從總電路中吸取一部分電源能量存入到它自身的寄生電容器（CPP）當(dāng)中，當(dāng)沒(méi)有外部電源對(duì)溫度傳感器供電的時(shí)候，儲(chǔ)存在電容器當(dāng)中的電量就會(huì)為自身供電。在寄生電源的情況下，對(duì)于DS18B20的大多數(shù)操作，1線總線和Cpp可以提供足夠的電流以滿(mǎn)足規(guī)定的時(shí)序和電壓（見(jiàn)DC和AC特性部分）。但是，當(dāng)DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換或?qū)?shù)據(jù)從高速寄存器傳輸?shù)紼PPROM時(shí)，工作電流可高達(dá)1.5mA。該電流可能導(dǎo)致連接到1線總線的弱上拉電阻的不可接受的電壓降，這需要更大的電流，這在Cpp處不可用。為了確保DS18B20由足夠的電源供電，當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換或復(fù)制數(shù)據(jù)到EEPROM操作時(shí)，必須單線提供強(qiáng)拉。I / O可以通

36、過(guò)直接使用漏極開(kāi)路電源來(lái)實(shí)現(xiàn)。在48h之后的溫度轉(zhuǎn)換指令44h或復(fù)制暫存指令中，必須將單總線開(kāi)關(guān)強(qiáng)拉至高達(dá)10us，溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間（tconv）或復(fù)制數(shù)據(jù)序列（ter=10MS）必須保持強(qiáng)勁的上拉。當(dāng)強(qiáng)拉的狀態(tài)得到維持時(shí)，不允許采取其他行動(dòng)。電路給DS18B20溫度傳感器的另一種的供電方式就是使用外部電源的連接供電。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是單個(gè)總線不需要強(qiáng)力的拉力。而且在溫度轉(zhuǎn)換過(guò)程中，總電源不一定要保持高水平。當(dāng)溫度高于100時(shí)，不建議使用寄生電源，因?yàn)镈S18B20在此溫度下的漏電流相對(duì)較大，可能無(wú)法進(jìn)行通訊2。在這種情況下，強(qiáng)烈建議使用DS18B20 VDD引腳。對(duì)于總線控制器，直到總線上的DS18

37、B20由寄生電源或外部電源供電，DS18B20提供了指示電源的預(yù)期用途的信號(hào)。總線控制器發(fā)送一個(gè)跳轉(zhuǎn)命令ROM CCh，然后讀取電源B4h指令，發(fā)出指令，控制器發(fā)送讀取時(shí)序，寄生電源總線拉低，外部電源保持高電平。如果總線被拉低，總線控制器知道在溫度轉(zhuǎn)換期間需要在1線總線上提供強(qiáng)拉。圖2.2.5 DS18B20供電圖2.3 顯示部分2.3.1 顯示概述單片機(jī)的顯示部分最主要的元件是LCD1602液晶顯示屏，這種顯示屏主要是用來(lái)顯示電路中系統(tǒng)要反映的數(shù)據(jù)內(nèi)容，和符號(hào)內(nèi)容等等。顯示屏的電路模板是有多位點(diǎn)陣的字符位組合而成的，對(duì)應(yīng)的每一個(gè)單位字符序列位都可以正確的顯示一個(gè)系統(tǒng)命令中的字符，字符與字符之

38、間都會(huì)相應(yīng)的存在一個(gè)間隔，這樣就能夠很好的使使用者能夠清楚地區(qū)分開(kāi)來(lái)液晶顯示的屏幕上現(xiàn)實(shí)的內(nèi)容。正是因?yàn)?602液晶顯示屏在單片機(jī)以及電路設(shè)計(jì)中的方便優(yōu)秀的功能，所以市場(chǎng)上廣泛的應(yīng)用這種科學(xué)液晶顯示屏。在日常生活中，人們并不是很熟悉液晶顯示器。但是液晶顯示器在人們的生活中隨處可見(jiàn)，如計(jì)算器，萬(wàn)用表，電子手表和許多家用電子產(chǎn)品可以看到，顯示主要數(shù)字，特殊符號(hào)和圖形3。SCM在人機(jī)界面中，一般產(chǎn)品有以下幾種類(lèi)型：發(fā)光管，LED數(shù)碼管，液晶顯示屏。發(fā)光管和LED數(shù)碼管比較常用，硬件和軟件都比較簡(jiǎn)單，這里不介紹。主體使用字符型lcd。在本設(shè)計(jì)當(dāng)中在SCM系統(tǒng)中應(yīng)用液晶顯示器作為輸出設(shè)備具有以下優(yōu)點(diǎn)：液

39、晶顯示器的高顯示質(zhì)量：因?yàn)榻邮招盘?hào)中的每個(gè)點(diǎn)都已經(jīng)保持了顏色和亮度的種類(lèi)3。恒亮，而不是需要不斷刷新新亮點(diǎn)的陰極射線管（CRT）。因此，LCD顯示屏質(zhì)量高，不會(huì)閃爍。數(shù)字接口：LCD1602液晶顯示屏大多數(shù)都是數(shù)字形式的，這種形式的顯示屏再和單片機(jī)的電路系統(tǒng)連接起來(lái)運(yùn)行的時(shí)候就會(huì)很穩(wěn)定也很便捷。體積小，重量輕：液晶顯示屏通過(guò)屏幕上的電極來(lái)控制液晶分子的狀態(tài)，達(dá)到顯示的目的，顯示區(qū)域的重量比傳統(tǒng)顯示器要輕得多4。LCD1602液晶顯示屏的電源消耗是用來(lái)給內(nèi)部一些簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)供電，比如電極和驅(qū)動(dòng)的消耗，所以液晶顯示屏在功率消耗這一方面明顯要低于別的型號(hào)的顯示屏。2.3.2 顯示原理LCD1602液晶

40、顯屏的顯示原理是借助液晶在物理學(xué)方面的性質(zhì)的以實(shí)現(xiàn)其顯示功能的，顯示的過(guò)程主要是利用顯示屏的電路模塊的電壓來(lái)進(jìn)行控制的，最終可以使圖形文字在顯示屏上呈現(xiàn)出來(lái)。液晶顯示器厚度薄，適合大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動(dòng)，易于實(shí)現(xiàn)全彩顯示，已被廣泛應(yīng)用于便攜式計(jì)算機(jī)，數(shù)碼相機(jī)，PDA，移動(dòng)通信工具等眾多領(lǐng)域5。在單片機(jī)的電路中液晶顯示屏的顯示方式分類(lèi)有很多種，最常見(jiàn)的方式有片段形式的以及字、點(diǎn)形式的。在液晶顯示屏的單元中，如果要顯示的內(nèi)容有64行，并且每行包含有128列，所以就會(huì)得到一個(gè)字符對(duì)應(yīng)的就有八列八位。每行16字節(jié)，總共在屏幕上為16 * 8 = 128點(diǎn)，64 * 16顯示單元RAM 1024字節(jié)對(duì)應(yīng)

41、于顯示內(nèi)容，并顯示相應(yīng)亮度和對(duì)應(yīng)位置的每個(gè)字節(jié)。例如，屏幕亮度的第一行由RAM 000H-00FH區(qū)域的16個(gè)字節(jié)的內(nèi)容，當(dāng)（000H）= FFH時(shí)。屏幕的左上角顯示短的亮線長(zhǎng)度為8點(diǎn);當(dāng)（3FFH）= FFH時(shí)，屏幕右下角顯示一條短線;當(dāng)（000H）= FFH（001H）= 00H時(shí)6。（002H）= 00H，.（00EH）= 00H，（00FH）= 00H，虛線由8條亮線和8條線屏幕頂部這是液晶顯示器的基本原理。字符顯示：具有字符的LCD顯示更復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由6 * 8或8 * 8點(diǎn)陣組成，需要在屏幕上找到并顯示RAM 8個(gè)字節(jié)的幾個(gè)對(duì)應(yīng)位置7。而且使每個(gè)字節(jié)不同于“1”，另一個(gè)“0”

42、，“1”指示燈，“0”不亮。這樣一來(lái) 就組成某個(gè)字符，但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來(lái)說(shuō)，顯示字符就比較簡(jiǎn)單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在 LCD 上開(kāi)始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼8。漢字顯示：顯示漢字一般使用圖形，電腦提前提取顯示漢字格碼（通常用字體提取軟件），每個(gè)漢字占32B，分為左右兩半，各占16B， 1號(hào)，3號(hào)，5號(hào)左邊.右邊是2號(hào)，4號(hào)，6號(hào).根據(jù)列數(shù)設(shè)置光標(biāo)顯示液晶顯示列數(shù)，每行可以發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的RAM地址，并發(fā)送顯示前1個(gè)字節(jié)的漢字，光標(biāo)位置，發(fā)送第二個(gè)字節(jié)，行列對(duì)齊，發(fā)送第三個(gè)字節(jié).你可以在LCD上得到一個(gè)完整的漢字直

43、到32B完成9。LCD1602顯示屏的電路系統(tǒng)是一種運(yùn)行相對(duì)來(lái)說(shuō)比較慢的元件設(shè)備，當(dāng)顯示器件系統(tǒng)受到總電路控制的命令的時(shí)，需要作出反應(yīng)之前每一次都要確定一下這條命令是否符合自身顯示限制的要求，如果達(dá)不到顯示標(biāo)準(zhǔn)，則會(huì)否定這條命令。例如，第一個(gè)字符的第二行地址是40H，那么40H可以直接寫(xiě)入光標(biāo)，可以位于第二行的第一個(gè)字符位置嗎？不是這樣，因?yàn)樾枰獙7的最大值寫(xiě)入顯示地址到1的高電平B（40H）+ B（80H）= B（C0H）10。當(dāng)LCD顯示模塊需要運(yùn)行之前，首先需要對(duì)顯示系統(tǒng)做初始化設(shè)置，以便于確保系統(tǒng)的正確運(yùn)行值，這些系統(tǒng)命令都會(huì)自動(dòng)運(yùn)行處理。每次輸入命令以確定LCD模塊是否處于忙碌狀態(tài)

44、。當(dāng)系統(tǒng)初始化結(jié)束之后，就會(huì)處于一個(gè)待命的狀態(tài)，等待系統(tǒng)總控制器傳遞下來(lái)指令，此時(shí)LCD模塊中的所有字符顯示與運(yùn)算功能都已準(zhǔn)備就緒，只要LCD的讀取模塊接收到指令時(shí)就會(huì)開(kāi)始處理這些指令，并在顯示屏上呈現(xiàn)出來(lái)。 1602 LCD模塊進(jìn)行讀寫(xiě)操作，屏幕和光標(biāo)操作通過(guò)指令編程實(shí)現(xiàn)。（注：1為高，0為低）指令1：清零顯示，指令01H，光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置I / D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高位右移，低位左移S：屏幕全部文本是左移或右移。高電平表示有效，低電平無(wú)效。說(shuō)明4：顯示開(kāi)關(guān)控制。 D：控制整體顯示開(kāi)關(guān)，表示高電平開(kāi)啟顯示，低電平表示關(guān)

45、閉顯示C：光標(biāo)控制開(kāi)關(guān)，高電平表示低電平表示無(wú)光標(biāo)光標(biāo)，B：控制光標(biāo)閃爍閃爍高電平，低電平不閃爍。指令5：光標(biāo)或顯示移位S / C：大功率移動(dòng)顯示文字，低功耗移動(dòng)光標(biāo)。命令6：功能設(shè)置命令DL：4位總線的高電平，N位為低位，低位單線顯示，高電平雙顯示F：低顯示5x7點(diǎn)陣字符，高電平顯示5x10點(diǎn)陣字符。指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。說(shuō)明8：DDRAM地址設(shè)定。指令9：讀取忙信號(hào)和光標(biāo)地址BF：對(duì)于忙標(biāo)志位，高電平忙，此時(shí)模塊無(wú)法接收命令或數(shù)據(jù)，如果低電平不忙。指令10：寫(xiě)入數(shù)據(jù)。指令11：讀取數(shù)據(jù)。第3章 軟件及仿真設(shè)計(jì)3.1 主程序的設(shè)計(jì)在基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)中需要分別用硬

46、件和軟件使設(shè)計(jì)的程序功能實(shí)現(xiàn)，在軟件進(jìn)行研究以及確認(rèn)一些基本功能的時(shí)候就可以對(duì)硬件設(shè)計(jì)調(diào)試。在軟件的部分考慮到不同形式的功用，具體有主要程序的軟件設(shè)計(jì)，這個(gè)程序的設(shè)計(jì)才是設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的核心內(nèi)容，它控制著整個(gè)設(shè)計(jì)的方向與功能，只有它可以控制著操作者與系統(tǒng)整體之間的互動(dòng)關(guān)系。這兩個(gè)類(lèi)別是子程序（執(zhí)行軟件），用于實(shí)現(xiàn)測(cè)量，計(jì)算，顯示，通信等各種實(shí)質(zhì)功能。在整個(gè)軟件系統(tǒng)當(dāng)中每一塊的軟件模塊都是被賦予不同功能的意義，它們相互之間都是會(huì)直接或者間接運(yùn)行的。在下面列出了軟件程序中的主要功能元器件模塊，并解釋了它在程序中的意義。規(guī)劃每個(gè)模塊的實(shí)施，可以監(jiān)控程序的規(guī)劃，首先，根據(jù)系統(tǒng)的整體功能選擇最合適的監(jiān)控程序

47、結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)要求實(shí)時(shí)，合理安排監(jiān)控軟件和實(shí)現(xiàn)模塊之間的調(diào)度關(guān)系11。AT89C51單片機(jī)液晶顯示蜂鳴器報(bào)警升溫處理及降溫處理溫度傳感器圖9 系統(tǒng)程序總流程圖圖3.1 模塊圖3.2 仿真功能設(shè)計(jì)每個(gè)模塊的操作設(shè)計(jì)應(yīng)統(tǒng)一聽(tīng)從微控制器的命令。另外還有四個(gè)液晶顯示模塊，溫度處理，溫度采集和液晶顯示。該系統(tǒng)基于MCU，通過(guò)讀寫(xiě)4個(gè)并行I/O端口實(shí)現(xiàn)ROM程序存儲(chǔ)器的控制。系統(tǒng)中的溫度數(shù)據(jù)工作模塊的工作方式就是通過(guò)程序中元器件的采集模塊來(lái)采集當(dāng)前工作環(huán)境中的溫度數(shù)據(jù)，而后再通過(guò)溫度控制元件將收集到的溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到總控制線路當(dāng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。 AT89C51微控制器將溫度傳感器的溫度值進(jìn)行處理，將數(shù)據(jù)發(fā)送

48、到LCD，然后通過(guò)液晶顯示器顯示處理后的溫度值12。繼電器控制與電機(jī)連接的溫度處理模塊，以加熱或冷卻溫度。 LCD溫度顯示模塊顯示當(dāng)前溫度值。當(dāng)測(cè)量的溫度值高于或低于報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警時(shí)設(shè)置的編程溫度值時(shí)，蜂鳴器和紅燈亮起13。系統(tǒng)設(shè)定正常溫度范圍可任意設(shè)定，在正常溫度范圍內(nèi)，系統(tǒng)工作正常，報(bào)警系統(tǒng)，加熱裝置和冷卻裝置不起作用。假定正常溫度范圍為18至23，當(dāng)溫度高于23時(shí)，冷卻裝置和報(bào)警系統(tǒng)工作。當(dāng)溫度低于18時(shí)，加熱裝置和報(bào)警系統(tǒng)工作。軟件仿真原理圖如下圖所示。圖3.2 程序仿真圖3.3 程序仿真分析到目前來(lái)說(shuō)，做完以上實(shí)驗(yàn)之后最初的設(shè)計(jì)目的都可以實(shí)現(xiàn)，在選用單片機(jī)作為實(shí)驗(yàn)的主體部分后，程序和仿

49、真都可以正常的運(yùn)行，這套溫度控制器可以先設(shè)定一個(gè)初始的溫度區(qū)間，接通電源后，啟動(dòng)裝置的溫度傳感器部分，傳感器會(huì)自動(dòng)的感應(yīng)當(dāng)前環(huán)境的溫度信息，如果設(shè)備感應(yīng)到當(dāng)前的溫度低于設(shè)定的溫度區(qū)間的下限，就會(huì)進(jìn)行電路中的模擬加熱，這時(shí)系統(tǒng)有一個(gè)一分鐘的緩沖時(shí)間，如果在這一分鐘內(nèi)溫度還是沒(méi)有回到正常區(qū)間就會(huì)啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)；當(dāng)設(shè)備的溫度感應(yīng)器感應(yīng)到當(dāng)前溫度環(huán)境高于設(shè)定的溫度區(qū)間的上限時(shí)，就會(huì)進(jìn)行電路中的模擬降溫部分，這是也會(huì)有一個(gè)一分鐘的調(diào)試緩沖時(shí)間，在這一分鐘內(nèi)如果溫度還是沒(méi)有降下來(lái)也會(huì)啟動(dòng)報(bào)警裝置。實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下圖所示：（1）當(dāng)溫度在正常區(qū)間的時(shí)： 圖3.3-1 溫度在正常區(qū)間內(nèi) （2）當(dāng)溫度高于正常區(qū)間時(shí)：圖

50、3.3-2 溫度高于正常區(qū)間 （3）當(dāng)溫度低于正常區(qū)間時(shí)：圖3.3-3 溫度低于正常區(qū)間 圖3.3-4 總體運(yùn)行圖 綜上來(lái)看本裝置可以正常運(yùn)行，并且能夠達(dá)到設(shè)計(jì)目的功能。結(jié)論此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是歷經(jīng)查閱大量有關(guān)于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)資料和文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，參考了優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方案來(lái)確定下來(lái)的，最終去定了以AT89C52為單片機(jī)的核心控制器件，并先以軟件程序的仿真判定了電路的可行性，才能夠順利的完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)當(dāng)中硬件的部分選用了單片機(jī)中最常用的AT89C51，因?yàn)檫@也是單片機(jī)課程中較為簡(jiǎn)單易操作易實(shí)行的元器件，溫度采集部分選用了DS18B20傳感器，經(jīng)過(guò)反復(fù)的測(cè)試對(duì)比，它的性能和功能是最為兼容此

51、設(shè)計(jì)要求的，能夠良好的進(jìn)行模擬升溫和降溫的目的。在設(shè)計(jì)的軟件方面，分為兩大部分，一個(gè)是程序的編寫(xiě)設(shè)計(jì)，另一個(gè)是仿真模擬的電路圖設(shè)計(jì)。分別使用了Proteus 7 Professional和Keil uVision4兩個(gè)至關(guān)重要的軟件，如果不能夠熟練的應(yīng)用這兩個(gè)軟件，本次設(shè)計(jì)很難邁出至關(guān)重要的第一步。雖然此次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)調(diào)試完畢，實(shí)物部分也順利的制作出來(lái)，但是還有很多不是很完善的地方，設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)功能性較為單一，樣式不夠先進(jìn)，但是經(jīng)過(guò)此次設(shè)計(jì)逐漸的了解到了應(yīng)用開(kāi)發(fā)和程序編程對(duì)科技進(jìn)步的重要性?？傮w來(lái)說(shuō)本次設(shè)計(jì)已經(jīng)通過(guò)硬件和軟件達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)的要求，是單片機(jī)的功能以及優(yōu)點(diǎn)凸顯了出來(lái)，但是性能

52、較為單一，沒(méi)有掌握到單片機(jī)最先進(jìn)的技術(shù)。參考文獻(xiàn)1 李穎. 車(chē)用動(dòng)力電池SOC估算方法的研究及其管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)D. 東北大學(xué), 2012.2 朱麗麗, 王長(zhǎng)友. 基于AVR單片機(jī)與溫度傳感器DS18B20的多點(diǎn)溫度測(cè)量J. 電工電氣, 2010(12):51-54. 3 陳路. 集散式人工氣候室智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)D. 南京航空航天大學(xué), 2009.4 何森. 淺析新時(shí)代的電視機(jī)J. 經(jīng)營(yíng)管理者, 2009(6):290-290.5 佚名. 解讀顯示器J. 電腦時(shí)空, 2001(4):32-33. 6 司春寧. 基于超聲波的距離測(cè)量系統(tǒng)的研究及其應(yīng)用D. 東華大學(xué), 2009.7 聞偉. 超(變)頻

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54、, 何同弟. 基于AT89C51&DSl8B20的智能溫度控制系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)J. 自動(dòng)化與儀器儀表, 2013(6):50-52. 謝辭我想借此機(jī)會(huì)感謝我的輔導(dǎo)老師姚婷梅老師，我的導(dǎo)師一直在積極地敦促我進(jìn)行設(shè)計(jì)研究和創(chuàng)作畢業(yè)設(shè)計(jì)，如果不是她的監(jiān)督和指導(dǎo)，我想我會(huì)遇到很多困難并出現(xiàn)許多的錯(cuò)誤。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)和翻譯，讓我對(duì)AD89C51單片機(jī)有了新的了解，并從設(shè)計(jì)中了解到學(xué)校讓我們?cè)O(shè)計(jì)的目的，我覺(jué)得這是我今后的生活或工作都有很大的幫助。我還要感謝我的大學(xué)同學(xué)，沒(méi)有他們的慷慨幫助，我不會(huì)做得那么順利。經(jīng)過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)我會(huì)能在未來(lái)的學(xué)術(shù)生涯或工作中取得更好的成果。通過(guò)這個(gè)畢業(yè)項(xiàng)目，我發(fā)現(xiàn)只有理論水平得提高，通過(guò)整合教材知識(shí)和實(shí)踐，把教學(xué)實(shí)踐中的理論知識(shí)運(yùn)用起來(lái)，才能提高實(shí)踐能力。這個(gè)設(shè)計(jì)非常有意義，讓我學(xué)到了很多的經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)這個(gè)畢業(yè)項(xiàng)目，我知道了理論與實(shí)踐的距離，也了解理論與實(shí)踐的結(jié)合的重要性，而且也了解到很多書(shū)中無(wú)法學(xué)習(xí)知識(shí)。我們不能只立足于書(shū)本，設(shè)計(jì)的