【畢業(yè)論文】通信工程專業(yè)論文 基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)（WORD檔）P73

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)2012年6月本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)學(xué) 院： 專 業(yè)： 通信工程 學(xué)生 姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo) 教師： 答辯 日期： 2012.6.17 xx大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)學(xué)院： 里仁學(xué)院 系級(jí)教學(xué)單位：電子工程系 學(xué)號(hào)學(xué)生姓名xx專 業(yè)班 級(jí)通信工程4班題目題目名稱基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)題目性質(zhì)1.理工類：工程設(shè)計(jì) （ ）；工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究型（ ）；理論研究型（ ）；計(jì)算機(jī)軟件型（ ）；綜合型（ ）2.文管理類（ ）；3.外語(yǔ)類（ ）；4.藝術(shù)類（ ）題目類型1.畢業(yè)設(shè)計(jì)（ ） 2.論文（ ）題目來(lái)源科研課題（ ） 生產(chǎn)實(shí)際（

2、）自選題目（ ） 主要內(nèi)容采用單片機(jī)技術(shù)進(jìn)行溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)采用ds18b20作為溫度傳感器，lcd1602液晶作為顯示模塊，以at89s51單片機(jī)為處理器，具有現(xiàn)場(chǎng)溫度采集并顯示，超過(guò)上限報(bào)警，超過(guò)下限自動(dòng)加溫的功能，并可通過(guò)鍵盤(pán)自主設(shè)置溫度上下限值?；疽蟾鶕?jù)設(shè)計(jì)的要求，要利用溫度傳感器實(shí)時(shí)溫度。當(dāng)溫度高于設(shè)定的溫度時(shí)（40），打開(kāi)降溫裝置進(jìn)行調(diào)整使溫度在設(shè)定的范圍內(nèi)。當(dāng)溫度低于設(shè)定的溫度時(shí)（35），打開(kāi)升溫裝置進(jìn)行調(diào)整使溫度在設(shè)定的范圍內(nèi)。同時(shí)要求能設(shè)定溫度。參考資料(1) 單片機(jī)c語(yǔ)言與protues仿真技能實(shí)訓(xùn)。(2) 單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)與實(shí)踐。(3) protel實(shí)用教程。(4

3、) 51單片機(jī)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)與實(shí)踐。周 次第1 2 周第 3 4 周第5 7周第 8 10周 第11 14 周應(yīng)完成的內(nèi)容查閱資料、掌握單片機(jī)設(shè)計(jì)系統(tǒng)方法。學(xué)習(xí)ds18b20及l(fā)cd1602資料。進(jìn)行系統(tǒng)方案論證。進(jìn)行系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，并繪制原理圖。采用c51進(jìn)行系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)優(yōu)化。指導(dǎo)教師：職稱：教授 2012年 3 月 1 日系級(jí)教學(xué)單位審批： 2012 年3月 10 日摘要本設(shè)計(jì)以at89s51單片機(jī)為核心的溫度控制系統(tǒng)的工作原理和設(shè)計(jì)方法。溫度信號(hào)由溫度芯片ds18b20采集，并以數(shù)字信號(hào)的方式傳送給單片機(jī)。并且從熱力學(xué)角度對(duì)本設(shè)計(jì)的控制環(huán)境進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，了解溫度場(chǎng)進(jìn)而確定傳感器的合理檢

4、測(cè)位置。文中介紹了該控制系統(tǒng)的硬件部分，其中溫度檢測(cè)電路的檢測(cè)精度可達(dá)到1。溫度控制電路由三極管的導(dǎo)通與否來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器的開(kāi)關(guān)，進(jìn)而對(duì)升降溫設(shè)備進(jìn)行控制。單片機(jī)通過(guò)對(duì)信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)處理，從而實(shí)現(xiàn)溫度控制的目的。文中還著重介紹了軟件設(shè)計(jì)部分，在這里采用模塊化結(jié)構(gòu)，主要模塊有：lcd液晶顯示程序、鍵盤(pán)及按鍵處理程序、溫度信號(hào)處理程序、繼電器控制程序、超溫報(bào)警程序。關(guān)鍵詞 at89s51單片機(jī)；ds18b20溫度芯片；溫度控制；鍵盤(pán)和顯示abstractthis design as the core of the at89s51 temperature control system of the wor

5、king principle and design method. temperature signal chip ds18b20 collection by the temperature, and the way to digital signal transfer to the microcontroller. and from the angle of the design of thermodynamics this simple control environment analysis, understand the temperature field and then deter

6、mine the reasonable detecting position sensor. the paper introduces the hardware part of the control system, including temperature detection circuit detection accuracy can reach 1 . temperature control circuit of the transistor by conduction or not to drive the relay of the switch, and then to rise

7、cooling equipment control. scm through to signal processed, so as to achieve the purpose of temperature control. this paper has mainly introduced the software design part, here the modularized structure, main module has: lcd display, keyboard and a key program procedures, temperature signal processi

8、ng program, relay control procedures, super temperature alarming program.keywords at89s51 monolithic integrated circuit；ds18b20 temperature chip；temperature control；keyboard and demonstration目 錄摘要iabstractii第1章 緒論11.1 課題背景11.1.1 目的及意義21.1.2 內(nèi)容及其要求2第2章 方案論證42.1 題目分析42.1.1 對(duì)浴室環(huán)境的設(shè)定42.1.2 浴室溫度場(chǎng)分析52.1.3

9、 整體工作原理92.2 溫度傳感器的選擇112.2.1 采用模擬集成溫度傳感器112.2.2 采用數(shù)字單片智能溫度傳感器122.3 顯示器的選擇132.3.1 led顯示器132.3.2 lcd液晶屏132.4 核心芯片的選擇142.4.1 采用凌陽(yáng)單片機(jī)142.4.2 采用at89s51單片機(jī)142.5本章小結(jié)21第3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)223.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)223.2 溫度傳感單元設(shè)計(jì)233.3 溫度控制單元的設(shè)計(jì)253.4 鍵盤(pán)單元的設(shè)計(jì)273.5 顯示單元的設(shè)計(jì)273.6 本章小結(jié)28第4章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)304.1 系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)304.2 系統(tǒng)軟件流程304.3 本章小結(jié)31結(jié)論33參

10、考文獻(xiàn)35致謝36附錄137附錄242附錄346附錄451附錄564第1章 緒論1.1 課題背景溫度控制廣泛應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活中，人們使用溫度計(jì)來(lái)采集溫度，通過(guò)人工操作加熱、通風(fēng)和降溫設(shè)備來(lái)控制溫度，這樣不但控制精度低、實(shí)時(shí)性差，而且操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大。即使有些用戶采用半導(dǎo)體二極管作溫度傳感器，但由于其互換性差，效果也不理想。在某些行業(yè)中對(duì)溫度的要求較高，由于工作環(huán)境溫度不合理而引發(fā)的事故時(shí)有發(fā)生。對(duì)工業(yè)生產(chǎn)可靠進(jìn)行造成影響，甚至操作人員的安全。為了避免這些缺點(diǎn)，需要在某些特定的環(huán)境里安裝數(shù)字溫度測(cè)量及控制設(shè)備。本設(shè)計(jì)由于采用了新型單片機(jī)對(duì)溫度進(jìn)行控制，以其測(cè)量精度高，操作簡(jiǎn)單。可運(yùn)行性

11、強(qiáng)，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于生活、醫(yī)療、工業(yè)生產(chǎn)等方面的溫度測(cè)量及控制。常用的控制電路根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合和所要求的性能指標(biāo)有所不同,在工業(yè)企業(yè)中,如何提高溫度控制對(duì)象的運(yùn)行性能一直以來(lái)都是控制人員和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員努力解決的問(wèn)題。這類控制對(duì)象慣性大,滯后現(xiàn)象嚴(yán)重,存在很多不確定的因素，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型，從而導(dǎo)致控制系統(tǒng)性能不佳,甚至出現(xiàn)控制不穩(wěn)定、失控現(xiàn)象。傳統(tǒng)的繼電器調(diào)溫電路簡(jiǎn)單實(shí)用，但由于繼電器動(dòng)作頻繁,可能會(huì)因觸點(diǎn)不良而影響正常工作?？刂祁I(lǐng)域還大量采用傳統(tǒng)的pid控制方式,但pid控制對(duì)象的模型難以建立,并且當(dāng)擾動(dòng)因素不明確時(shí)，參數(shù)調(diào)整不便仍是普遍存在的問(wèn)題。而采用數(shù)字溫度傳感器ds18b

12、20，因其內(nèi)部集成了a/d轉(zhuǎn)換器，使得電路結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，而且減少了溫度測(cè)量轉(zhuǎn)換時(shí)的精度損失，使得測(cè)量溫度更加精確。數(shù)字溫度傳感器ds18b20只用一個(gè)引腳即可與單片機(jī)進(jìn)行通信，大大減少了接線的麻煩，使得單片機(jī)更加具有擴(kuò)展性。由于ds18b20芯片的小型化，更加可以通過(guò)單跳數(shù)據(jù)線就可以和主電路連接，故可以把數(shù)字溫度傳感器ds18b20做成探頭，探入到狹小的地方，增加了實(shí)用性。更能串接多個(gè)數(shù)字溫度傳感器ds18b20進(jìn)行范圍的溫度檢測(cè)。本設(shè)計(jì)是一個(gè)數(shù)字溫度測(cè)量及控制系統(tǒng)，能測(cè)室內(nèi)的溫度，并能在超限的情況下進(jìn)行控制、調(diào)整，并報(bào)警。保證環(huán)境保持在限定的溫度中。1.1.1 目的及意義 隨著社會(huì)的發(fā)展，溫

13、度的測(cè)量及控制變得越來(lái)越重要。本文采用單片機(jī)at89s51設(shè)計(jì)了溫度實(shí)時(shí)測(cè)量及控制系統(tǒng)。單片機(jī)at89s51能夠根據(jù)溫度傳感器ds18b20所采集的溫度在液晶屏上實(shí)時(shí)顯示，通過(guò)控制從而把溫度控制在設(shè)定的范圍之內(nèi)。所有溫度數(shù)據(jù)均通過(guò)液晶顯示器lcd顯示出來(lái)。系統(tǒng)可以根據(jù)時(shí)鐘存儲(chǔ)相關(guān)的數(shù)據(jù)。溫度是表征物體冷熱程度的物理量，溫度測(cè)量則是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中一個(gè)很重要而且很普遍的參數(shù)。溫度的測(cè)量及控制對(duì)保證產(chǎn)品、提高生產(chǎn)效率、節(jié)約能源、生產(chǎn)安全、促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到非常重要的作用、由于溫度測(cè)量的普遍性，溫度傳感器的數(shù)量在各種傳感器中居首位。而且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)的不斷發(fā)展，溫度傳感器的種類還是在

14、不斷增加豐富來(lái)滿足生產(chǎn)生活中的需要。在單片機(jī)溫度測(cè)量系統(tǒng)中的關(guān)鍵是測(cè)量溫度，控制溫度和保持溫度，溫度測(cè)量是工業(yè)對(duì)象中主要的被控制參數(shù)之一。因此，單片機(jī)溫度測(cè)量則是對(duì)溫度進(jìn)行有效的測(cè)量，并且能夠在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其在電力工程、化工生產(chǎn)、機(jī)械制造、冶金工業(yè)等重要工業(yè)領(lǐng)域中，擔(dān)負(fù)著重要的測(cè)量任務(wù)。在日常生活中，也可以廣泛實(shí)用于地?zé)帷⒖照{(diào)器、電加熱器等各種家庭試問(wèn)測(cè)量及工業(yè)設(shè)備測(cè)量場(chǎng)合。但溫度是一個(gè)模擬量，如果采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)原件，將模擬的溫度量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量雖不困難，但電路較復(fù)雜，成本較高。1.1.2 內(nèi)容及其要求 (1) 內(nèi)容 本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)。它是多種技術(shù)

15、知識(shí)的結(jié)合，不僅涉及到軟件的設(shè)計(jì)，而且還將應(yīng)用于電子技術(shù)與單片機(jī)的應(yīng)用技術(shù)有機(jī)結(jié)合，使其具有精度高、測(cè)量誤差小、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)1。本設(shè)計(jì)主要介紹了對(duì)浴室溫度的顯示、控制及報(bào)警，實(shí)現(xiàn)了溫度的實(shí)時(shí)顯示及控制。浴室溫度的控制部分，提出了用ds18b20、at89s51單片機(jī)及l(fā)cd的硬件電路完成對(duì)室溫的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及顯示，利用ds18b20與單片機(jī)連接由軟件與硬件電路配合來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱暖燈的實(shí)時(shí)控制及超出設(shè)定的上下限溫度的報(bào)警系統(tǒng)。(2) 要求 具體指標(biāo)要求正常工作溫度范圍為3540，溫度誤差為1000次）isp flash rom 32個(gè)雙向i/o口 4.5-5.5v工作電壓 2個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)

16、器 時(shí)鐘頻率0-33mhz 全雙工uart串行中斷口線 128x8 bit內(nèi)部ram 2個(gè)外部中斷源 低功耗空閑和省電模式 中斷喚醒省電模式 3級(jí)加密位 看門(mén)狗（wdt）電路 軟件設(shè)置空閑和省電功能 靈活的isp字節(jié)和分頁(yè)編程 雙數(shù)據(jù)寄存器指針 可以看出at89s51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k字節(jié)flash閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部ram，32個(gè)i/o口線，看門(mén)狗（wdt），兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘。同時(shí)，at89s51可降至0hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止cpu的工作，但允許ram，

17、定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式何在ram中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直接到一個(gè)硬件復(fù)位14。at89s51引角功能說(shuō)明vcc：電源電壓gnd：地p0口：p0口是一組8位漏極開(kāi)路型雙向i/o口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口，作為輸出口用時(shí)，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)ttl邏輯門(mén)電路，對(duì)端口寫(xiě)“1”可作為高阻抗輸入端口。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時(shí)，p0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。p1口：p1是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口

18、，p1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)ttl邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)校驗(yàn)期間，p1接收低8位地址。表2-1為p1口第二功能。表2-1 p1口第二功能端口引腳第二功能p1.5mosi（用于isp編程）p1.6miso（用于isp編程）p1.7sck（用于isp編程）p2口：p2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)ttl邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外

19、部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流i。在訪問(wèn)位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行：movx ri 指令）時(shí)，p2口線上的內(nèi)（也即特殊功能寄存器，在整個(gè)訪問(wèn)期間不改變。flash編程或校驗(yàn)時(shí)，p2也接收高位地址和其它控制信號(hào)。）p3口：p3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口。p3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)ttl邏輯門(mén)電路。對(duì)p3口寫(xiě)入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端口時(shí)，被外部拉低的p3口將用上拉電阻輸出電流i。p3口除了作為一般的i/o口線外，更重要的用途是它的第二功能，p3口的第二功能如下表2-2。表2-2 p3口的第二功能端口功能第二功能端口引腳第二功能r

20、xd（p3.0）串行輸入口t0（p3.4）定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部輸入txd（p3.1）串行輸出口t1（p3.5）定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部輸入int0（p3.2）外中斷0wr（p3.6）外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通int1（p3.3）外中斷1rd（p3.7）外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩工作時(shí)，rst引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。wdt益出將使該引腳輸出高電平，設(shè)置sfr auxr的disrto位（地址8eh）可打開(kāi)或關(guān)閉該功能。disrto位缺省為reset輸出高電平打開(kāi)狀態(tài)。ale/prog：當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ale（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)

21、。即使不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器，ale仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出的正脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目地，要注意的是：當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ale脈沖。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（sfr）區(qū)中的8eh單元的d0位置位，可禁止ale操作。該位禁位后，只有一條movx和movc指令ale才會(huì)被激活。此外，該引腳伎被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ale無(wú)效。psen：程序儲(chǔ)存允許（psen）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)at89s51由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次psen有效，即輸出兩個(gè)脈沖。當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，高有兩次有效的psen信號(hào)。ea

22、/vpp：外部訪問(wèn)允許。欲使cpu訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址0000hffffh），ea端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位lb1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存ea端狀態(tài)。如ea端為高電平（接vcc端），cpu則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上12v的編程電壓vpp。xtal1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。xtal2：振蕩器反相放大器的輸出端。at89s51單片機(jī)內(nèi)部構(gòu)造及功能：中斷寄存器：各中斷允許控制位于ie寄存器，5個(gè)中斷源的中斷優(yōu)先級(jí)控制位于ip寄存器。圖2-7為auxr輔助寄存器。圖2-7 auxr輔助寄存器雙時(shí)鐘指針寄存器：為方便地訪

23、問(wèn)內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，提供了兩個(gè)16位數(shù)據(jù)指針寄存儲(chǔ)器：pd0位于sfr區(qū)塊中的地址82h、83h和dp1位于地址84h、85h，當(dāng)sfr中的位dps=0時(shí)選擇dp0,而dps=1時(shí)選擇dp1。在使用前初始化dps。圖2-8 雙時(shí)鐘指針寄存器電源空閑標(biāo)志：電源空閑標(biāo)志（pof）在特殊功能寄存儲(chǔ)器sfr中pcon的第4位（pcon.4），電源打開(kāi)時(shí)pof置“1”，它可由軟件設(shè)置睡眠狀態(tài)并不為復(fù)位所影響。存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)：mcs-51單片機(jī)內(nèi)核采用程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間分開(kāi)的結(jié)構(gòu)，均具有64kb外部程序和數(shù)據(jù)的尋址空間。程序存儲(chǔ)器：如果ea引腳接地（gnd），全部程序均執(zhí)行外部存儲(chǔ)器。在at89s

24、51，假如接至vcc（電源），程序首先執(zhí)行從地址0000h0fffh（4kb）內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，再執(zhí)行地址為1000hffffh（60kb）的外部程序存儲(chǔ)器。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：在at89s51的具有128字節(jié)的內(nèi)部ram，這128字節(jié)可利用直接或間接尋址方式訪問(wèn)，堆棧操作可利用間接尋址方式進(jìn)行，128字節(jié)均可設(shè)置為堆棧區(qū)空間?？撮T(mén)狗定時(shí)器（wdt）：wdt是為了解決cpu程序運(yùn)行時(shí)可能進(jìn)入混亂或死循環(huán)而設(shè)置，它由一個(gè)14bit計(jì)數(shù)器和看狗復(fù)位sfr（wdtrst）構(gòu)成。外部復(fù)位時(shí)，wdt默認(rèn)為關(guān)閉狀態(tài)，要打開(kāi)wdt，必按順序?qū)?1h和0e1h寫(xiě)到wdtrst寄存器，當(dāng)啟動(dòng)了wdt，它會(huì)隨晶體振蕩器在每

25、個(gè)機(jī)器周期計(jì)數(shù)，除硬件復(fù)位或wdt溢出復(fù)位外沒(méi)有其它方法關(guān)閉wdt，當(dāng)wdt溢出，將使rst引腳輸出高電平的復(fù)位脈沖。引腳圖詳見(jiàn)圖2-9。圖2-9 at89s51單片機(jī)引腳圖2.5本章小結(jié)本章我對(duì)課題進(jìn)行方案分析，對(duì)比各種選擇的優(yōu)缺點(diǎn)，并最終選定合適的器件。尤其要說(shuō)明的是對(duì)浴室環(huán)境的設(shè)定，在不考慮物體反射等原因的情況下，浴室視為封閉的具有單點(diǎn)熱源的輻射模型。第3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 目前的單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)只能夠仿真單片機(jī)，卻沒(méi)有給用戶提供一個(gè)通用的最小系統(tǒng)。由設(shè)計(jì)的要求，只要做很小集成度的最小系統(tǒng)應(yīng)用在一些小的控制單元。其應(yīng)用特點(diǎn)是：（1） 全部i/o口線均可供用戶使用。（2）

26、內(nèi)部存儲(chǔ)器容量有限（只有4kb地址空間）。（3） 應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)具有特殊性。圖3-1 最小系統(tǒng)圖單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖3-1所示，其中有4個(gè)雙向的8位并行i/o端口，分別記作p0、p1、p2、p3，都可以用于數(shù)據(jù)的輸出和輸入，p3口具有第二功能為系統(tǒng)提供一些控制信號(hào)。時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生mcs-51單片機(jī)工作所必須的時(shí)鐘控制信號(hào)，內(nèi)部電路在時(shí)鐘信號(hào)的控制下，嚴(yán)格地按時(shí)序指令工作。mcs-51內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，該高增益反向放大器的輸入端為芯片的引腳xtal1，輸出端為xtal2。這兩個(gè)引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，就構(gòu)成了一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。電路中的微調(diào)電容通常選擇為30p

27、f左右，該電容的大小會(huì)影響到振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。晶體的振蕩頻率為12mhz。把ea腳接高電平，單片機(jī)訪問(wèn)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，但在pc值超過(guò)0fffh（4kbyte地址范圍）時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。mcs-51的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。采用最簡(jiǎn)單的外部按鍵復(fù)位電路。按鍵自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的來(lái)實(shí)現(xiàn)的，我們選用時(shí)鐘頻率為12mhz，c1取47f。3.2 溫度傳感單元設(shè)計(jì) ds18b20的性能特點(diǎn)：(1)采用單總線專用技術(shù)，既可通過(guò)串行口線，也可通過(guò)其它i/o口線與微機(jī)接口，無(wú)須經(jīng)過(guò)其它變換電路，直接輸出被測(cè)溫度值（9位二進(jìn)制數(shù)，含符號(hào)位）。(2

28、)測(cè)溫范圍為-55+125，測(cè)量分辨率為0.0625。(3)內(nèi)含64位經(jīng)過(guò)激光修正的只讀存儲(chǔ)器rom。(4)適配各種單片機(jī)或系統(tǒng)機(jī)。(5)用戶可分別設(shè)定各路溫度的上、下限。(6)內(nèi)含寄生電源。ds18b20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻rom，溫度傳感器,非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器th和tl，高速暫存器。ds18b20的管腳排列如圖3-2所示。 圖3-2 ds18b20管腳圖在硬件上，ds18b20與單片機(jī)的連接有兩種方法，一種是vcc接外部電源，gnd接地，i/o與單片機(jī)的i/o線相連；另一種是用寄生電源供電，此時(shí)udd、gnd接地，i/o接單片機(jī)i/o。無(wú)論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電，i

29、/o口線要接5k左右的上拉電阻。我們采用的是第一種連接方法，如圖3-3所示：把ds18b20的數(shù)據(jù)線與單片機(jī)的13管腳連接，再加上上拉電阻。圖3-3 溫度傳感電路圖ds18b20有六條控制命令，如表3-1所示：表3-1 ds18b20控制命令指令約定代碼操作說(shuō)明溫度轉(zhuǎn)換44h啟動(dòng)ds18b20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換讀暫存器beh讀暫存器9個(gè)字節(jié)內(nèi)容寫(xiě)暫存器4eh將數(shù)據(jù)寫(xiě)入暫存器的th、tl字節(jié)復(fù)制暫存器48h把暫存器的th、tl字節(jié)寫(xiě)到e2ram中重新調(diào)e2ramb8h把e2ram中的th、tl字節(jié)寫(xiě)到暫存器th、tl字節(jié)讀電源供電方式b4h啟動(dòng)ds18b20發(fā)送電源供電方式的信號(hào)給主cpucpu對(duì)ds

30、18b20的訪問(wèn)流程是：先對(duì)ds18b20初始化，再進(jìn)行rom操作命令，最后才能對(duì)存儲(chǔ)器操作，數(shù)據(jù)操作。ds18b20每一步操作都要遵循嚴(yán)格的工作時(shí)序和通信協(xié)議。如主機(jī)控制ds18b20完成溫度轉(zhuǎn)換這一過(guò)程，根據(jù)ds18b20的通訊協(xié)議，須經(jīng)三個(gè)步驟：每一次讀寫(xiě)之前都要對(duì)ds18b20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條rom指令，最后發(fā)送ram指令，這樣才能對(duì)ds18b20進(jìn)行預(yù)定的操作。3.3 溫度控制單元的設(shè)計(jì)實(shí)際電路如圖3-4所示,通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)定溫度的上下限。把實(shí)際測(cè)量的溫度和設(shè)定的上下限進(jìn)行比較,來(lái)控制p0.0、p0.1、p0.2端口的高低電平。把p0.0、p0.1、p0.2端口分別與三極管的基極連接來(lái)控制溫度和報(bào)警。當(dāng)測(cè)量的溫度超過(guò)了設(shè)定的最高溫度，p0.0由高電平變成低電平，就相當(dāng)于基極輸入為“0”，這時(shí)三極管導(dǎo)通推動(dòng)小風(fēng)扇和控制電路工作，反之當(dāng)基極輸入為“1”時(shí)，三極管不導(dǎo)通，報(bào)警器和控制電路都不工作。只要控制單片機(jī)的p0.0、p0.1、p0.2口的高低電平就可以控制模擬電路的工作。單片