水溫控制器設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目水溫控制器設(shè)計(jì)作 者院 (系)專(zhuān) 業(yè)測(cè)控技術(shù)與儀器指導(dǎo)教師答辯日期畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按

2、照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。作者簽名： 日 期： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）誠(chéng)信責(zé)任書(shū)本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等，均已明確注明出處。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)公開(kāi)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中

3、以明確方式標(biāo)明。本人畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）與資料若有不實(shí)，愿意承擔(dān)一切相關(guān)的法律責(zé)任。 論文作者簽名: 年 月 日摘 要水溫控制無(wú)論是在工業(yè)生產(chǎn)中，還是在日常生活中都起著非常重要的作用。過(guò)低的溫度或過(guò)高的溫度都會(huì)使水資源失去應(yīng)有的作用，從而造成水資源的巨大浪費(fèi)，給生活和生產(chǎn)帶來(lái)許多不利因素。本文以單片機(jī)技術(shù)和溫度傳感器技術(shù)為基礎(chǔ)，制定出一套以硬件和軟件相結(jié)合的方式完成水溫控制器設(shè)計(jì)的方案。硬件方面，利用at89s52單片機(jī)作為核心控制器件，結(jié)合外圍的晶振電路、復(fù)位電路、報(bào)警電路、顯示電路和測(cè)溫電路組成水溫控制器系統(tǒng)。軟件方面，給出了系統(tǒng)的軟件流程圖，并采用c語(yǔ)言作為編程語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)可以顯

4、示溫度等信息。水溫控制器系統(tǒng)可以廣泛地應(yīng)用于電器、汽車(chē)、材料、生物工程等領(lǐng)域。該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、功率消耗低、準(zhǔn)確率高，具有較好的適用性和推廣價(jià)值。關(guān)鍵詞：ds18b20；at89s52；水溫控制；c語(yǔ)言the design of water temperature controller abstracttemperature control in industrial production plays a very important role in our daily life. low temperature or high temperature will cause the water

5、to lose its proper role, resulting in a huge waste of water resources, bring many negative factors to the life and production.this paper based on the single chip computer technology and sensor technology, develops a set of solution of hardware and software combination to complete temperature control

6、ler design. in terms of hardware, this paper uses at89s52 microcontroller as the core control device, combines with crystal circuit, reset circuit, alarm circuit, display circuit and peripheral temperature measurement circuit temperature controller system. in terms of software, the software flow cha

7、rt of the system is given. this paper uses c language as a programming language design and the system can display the temperature and other information.the water temperature controller system can be widely used in electrical appliances, vehicles, materials, bio-engineering and other fields. the syst

8、em is simple, low power consumption, high accuracy, and has good applicability and promotional value.key words: ds18b20；at89s52；water temperature control；c language目 錄摘 要iabstractii1 緒論11.1 水溫控制器的介紹11.2 本設(shè)計(jì)的要求12 主要器件介紹32.1 單片機(jī)的選擇32.1.1 at89c52單片機(jī)性能簡(jiǎn)介32.1.2 at89c52單片機(jī)引腳功能說(shuō)明32.2 傳感器的選擇52.2.1 ds18b20的簡(jiǎn)

9、介52.2.2 ds18b20的引腳功能說(shuō)明62.3 驅(qū)動(dòng)芯片的選擇72.3.1 74ls245的簡(jiǎn)介72.3.2 74ls245的引腳說(shuō)明72.4 顯示器的選擇82.4.1 數(shù)碼管的簡(jiǎn)介82.4.2 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)方式82.4.3 數(shù)碼管的引腳功能說(shuō)明93 系統(tǒng)硬件構(gòu)成113.1 設(shè)計(jì)原理113.2 外圍電路113.2.1 電源電路113.2.2 晶振電路123.2.3 復(fù)位電路133.2.4 報(bào)警電路133.2.5 加熱控制電路143.2.6 測(cè)溫電路143.2.7 顯示電路154 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)175 軟件調(diào)試及仿真195.1 軟件編譯195.1.1 工程的創(chuàng)建195.1.2 at89c52單

10、片機(jī)的選擇195.1.3 程序的編譯205.2 系統(tǒng)仿真測(cè)試216 結(jié)論25參考文獻(xiàn)27致 謝29附錄a31附錄b331 緒論1.1 水溫控制器的介紹水是生命之源，自從生命在水中形成的第一天起，水在生命體中所起的作用就沒(méi)有發(fā)生過(guò)改變，無(wú)論日常生活還是生產(chǎn)過(guò)程中都離不開(kāi)水，水溫控制器廣泛應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)、生活中的各個(gè)領(lǐng)域，如家用電器、汽車(chē)、材料、生物工程中等，都起著重要作用，溫度過(guò)低或過(guò)高都會(huì)使水資源失去應(yīng)有的作用，降低水資源的利用率，而且會(huì)造成水資源的巨大浪費(fèi)，造成不必要的損失，給生活生產(chǎn)帶來(lái)多不利因素，并且不符合當(dāng)代社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以用于水溫控制，它以單片機(jī)at89s52為核心

11、，使用溫度轉(zhuǎn)換芯片ds18b20實(shí)時(shí)采集溫度，通過(guò)數(shù)碼管顯示溫度，并提供各種運(yùn)行指示燈用來(lái)指示系統(tǒng)現(xiàn)在所處狀態(tài)1。傳統(tǒng)的溫度采集電路相當(dāng)復(fù)雜，需要經(jīng)過(guò)溫度采集、信號(hào)放大、濾波、ad轉(zhuǎn)換等一系列工作才能得到溫度的數(shù)字量，并且這種方式不僅電路復(fù)雜，元器件個(gè)數(shù)多，而且線性度和準(zhǔn)確度都不理想，抗干擾能力弱。現(xiàn)在常用的溫度傳感器芯片不但功率消耗低、準(zhǔn)確率高，而且比傳統(tǒng)的溫度傳感器有更好的線性表現(xiàn)，最重要的一點(diǎn)是使用起來(lái)方便2。1.2 本設(shè)計(jì)的要求基于at89s52單片機(jī)水溫控制器晶振采用12mhz，具體要求如下：（1）初始溫度設(shè)置為50。（2）越線報(bào)警溫度設(shè)置為70。（3）控制精度為1。（4）控制范圍為

12、環(huán)境溫度室溫到70。2 主要器件介紹2.1 單片機(jī)的選擇本次設(shè)計(jì)單片機(jī)選用atmel公司的at89s52單片機(jī)。 2.1.1 at89c52單片機(jī)性能簡(jiǎn)介at89c52單片機(jī)是美國(guó)愛(ài)特梅爾（atmel）公司生產(chǎn)的51系列單片機(jī)的一個(gè)型號(hào)3。它是一個(gè)低電壓、高性能cmos 8位的單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)檫寫(xiě)flash只讀程序存儲(chǔ)器（perom）和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram），器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51指令系統(tǒng)和8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器（cpu）和flash存儲(chǔ)單元4。at89c52單片機(jī)的主要

13、性能特征如下5：（1）與標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51指令系統(tǒng)和8052產(chǎn)品引腳兼容；（2）8k bytes的可反復(fù)檫寫(xiě)（1000）flash只讀程序存儲(chǔ)器；（3）2568 bit內(nèi)部ram；（4）全靜態(tài)操作：時(shí)鐘頻率024mhz；（5）32個(gè)可編程i/o口；（6）2個(gè)串行中斷；（7）2個(gè)外部中斷源；（8）6個(gè)中斷源； （9）2個(gè)讀寫(xiě)中斷口線；（10）3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器；（11）可編程uart串行通道。2.1.2 at89c52單片機(jī)引腳功能說(shuō)明at89c52的引腳如圖2-1所示。 圖2-1 at89c52的引腳圖各引腳功能說(shuō)明6：at89c52單片機(jī)有4組8位可編程i/o口，分別為p0、p1、p2、

14、p3口，每個(gè)口有8位（8根引腳），共32根。其中p0口是一個(gè)漏極開(kāi)路的8路準(zhǔn)雙向i/o端口，作輸入口使用時(shí)要先寫(xiě)1，這就是準(zhǔn)雙向的含義。p0（p0.0p0.7）口：一組8位漏極開(kāi)路型雙向i/o 口，即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。當(dāng)作為輸出口使用時(shí)，每位可以驅(qū)動(dòng)8 個(gè)ttl邏輯門(mén)電路；當(dāng)對(duì)端口寫(xiě)“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入；當(dāng)flash 編程時(shí)，端口接收指令字節(jié)；當(dāng)程序校驗(yàn)時(shí)，需要外接上拉電阻；當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或者程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)地轉(zhuǎn)換低8 位地址和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部的上拉電阻。p1（p1.0p1.7）口：一組帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o 口，端口的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)t

15、tl 邏輯門(mén)電路。當(dāng)對(duì)端口寫(xiě)“1”時(shí)，可用作輸入口；當(dāng)作為輸入口使用時(shí)，被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出電流iil。此外，p1.0和p1.1還能分別作為定時(shí)/計(jì)數(shù)器2 的外部計(jì)數(shù)輸入和輸入。p2（p2.0p2.7）口：一組帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向i/o口，端口的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)ttl 邏輯門(mén)電路。當(dāng)對(duì)端口寫(xiě)“1”時(shí)，可用作輸入口；當(dāng)作為輸入口使用時(shí)，被外部信號(hào)拉低的引腳由于內(nèi)部存在上拉電阻會(huì)輸出一個(gè)電流iil；當(dāng)flash 編程或校驗(yàn)時(shí)，端口接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)；當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，端口送出高8 位地址數(shù)據(jù)；當(dāng)訪問(wèn)8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，端口

16、輸出p2 鎖存器中的內(nèi)容。p3（p3.0p3.7）口：一組帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向i/o口，端口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)ttl邏輯門(mén)電路。當(dāng)對(duì)端口寫(xiě)“1”時(shí)，可用作輸入口；當(dāng)作為輸入口使用時(shí)，被外部信號(hào)拉低的引腳由于內(nèi)部存在上拉電阻會(huì)輸出一個(gè)電流iil。另外，p3口還具有第二功能如表2-1所示7。表2-1 p3口第二功能表引腳第二功能特性p3.0串行輸入口rxdp3.1串行輸出口txdp3.2外中斷0p3.3外中斷1p3.4定時(shí)/計(jì)數(shù)器0 p3.5定時(shí)/計(jì)數(shù)器1 p3.6外部存儲(chǔ)器寫(xiě)選通p3.7外部存儲(chǔ)器讀選通ea/vpp口：外部訪問(wèn)允許控制信號(hào)。要使cpu 僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器，ea 端必須保

17、持低電平（接地）。若ea端為高電平（接vcc端），則cpu執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。ale/prog口：地址鎖存控制信號(hào)。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輸出脈沖用于鎖存地址的低8 位字節(jié)。每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，跳過(guò)一個(gè)ale 脈沖。rst：復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成復(fù)位電路。當(dāng)晶振工作時(shí)，rst引腳持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。xtal1口：內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器和振蕩器反相放大器的輸入端。xtal2口：振蕩器反相放大器的輸出端。psen口：外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。當(dāng)單片機(jī)由外部程序存儲(chǔ)器取指令時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期輸出兩個(gè)脈沖；當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，psen不被激

18、活8。2.2 傳感器的選擇本次設(shè)計(jì)選用的是單線數(shù)字傳感器ds18b20。2.2.1 ds18b20的簡(jiǎn)介ds18b20是美國(guó)dallas半導(dǎo)體器件公司在其前代產(chǎn)品ds18b20的基礎(chǔ)上推出的單線數(shù)字化智能集成溫度傳感器，其特點(diǎn)是9：（1）獨(dú)特的單線接口，只需1個(gè)接口引腳即可通信。（2）不需要額外的外部元件搭建外圍電路即可正常運(yùn)行。（3）可用數(shù)據(jù)線供電，不需要備份電源。（4）測(cè)量范圍為55125，增量值為0.5；等效的華氏溫度范圍是67257，增量值為0.9。（5）以912位數(shù)字值方式讀出溫度。（6）在1s典型值內(nèi)把溫度變換為數(shù)字。（7）用戶可定義的非易失性的溫度告警設(shè)置。主要的優(yōu)點(diǎn)是：（1）d

19、s18b20可將被測(cè)溫度直接轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)輸出。（2）ds18b20能提供912位溫度讀數(shù)，精密度高且其信息傳輸只需1根信號(hào)線，與計(jì)算機(jī)接口的連接十分簡(jiǎn)便，讀寫(xiě)及溫度變換的功率全部來(lái)自于數(shù)據(jù)線，因此，不需要額外的附加電源。（3）每一個(gè)ds18b20都含有一個(gè)唯一的序列號(hào)，這樣的設(shè)計(jì)是為了允許多個(gè)ds18b20連接到同一總線上，因此，非常適合構(gòu)建多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)。（4）負(fù)壓特性。ds1820的電源極性接反時(shí)，它雖然不能正常工作，但也不會(huì)因發(fā)熱而燒毀。 2.2.2 ds18b20的引腳功能說(shuō)明ds18b20全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。三端口分別是地線、數(shù)據(jù)

20、線和電源線，其外圍電路非常簡(jiǎn)單。每一個(gè)ds18b20有唯一的序列號(hào)，多個(gè)ds18b20可以存在于同一條單線總線上10。其ds18b20的管腳配置和封裝結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。 圖2-2 ds18b20的引腳圖引腳定義： （1）dq為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端；（2）gnd為電源地； （3）vdd為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。2.3 驅(qū)動(dòng)芯片的選擇本設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)芯片選擇74ls2452.3.1 74ls245的簡(jiǎn)介74ls245是我們常用的芯片，用來(lái)驅(qū)動(dòng)led或者其他的裝備，它是8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù)11。74ls245還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。當(dāng)

21、8051單片機(jī)的p0口總線負(fù)載達(dá)到或超過(guò)p0最大負(fù)載能力時(shí)，必須接入74ls245等總線驅(qū)動(dòng)器。2.3.2 74ls245的引腳說(shuō)明當(dāng)片選端/ce低電平有效時(shí)，dir=“0”，信號(hào)由 b 向 a 傳輸；（接收）dir=“1”，信號(hào)由 a 向 b 傳輸；（發(fā)送）當(dāng)ce為高電平時(shí)，a、b均為高阻態(tài)。由于p2口始終輸出地址的高8位，接口時(shí)74ls245的三態(tài)控制端1g和2g接地，p2口與驅(qū)動(dòng)器輸入線對(duì)應(yīng)相連。p0口與74ls245輸入端相連,e端接地，保證數(shù)據(jù)線暢通。8051的/rd和/psen相與后接dir，使得rd且psen有效時(shí)，74ls245輸入（p0.1d1），其它時(shí)間處于輸出（p0.1d

22、1）。74ls245的引腳如圖2-3所示。圖2-3 74ls245引腳圖2.4 顯示器的選擇本設(shè)計(jì)顯示器選擇2位8段共陽(yáng)數(shù)碼管。2.4.1 數(shù)碼管的簡(jiǎn)介數(shù)碼管是電路中常見(jiàn)的顯示元件，按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管。把段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按照顯示“8”的個(gè)數(shù)可分為1位，2位，4位等數(shù)碼管（如圖2-4）；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管12。八段數(shù)碼管是數(shù)碼管的一種，是半導(dǎo)體發(fā)光器件，數(shù)碼管可分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，區(qū)別在于八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元，其基本單元是發(fā)光二極管。其優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜、使用簡(jiǎn)單，通過(guò)對(duì)其不

23、同的管腳輸入相對(duì)的電流，使其發(fā)亮，從而顯示出數(shù)字，能夠顯示時(shí)間、日期、溫度等所有可用數(shù)字表示的參數(shù)的器件。圖2-4 at89c52的引腳圖圖2-4 數(shù)碼管位數(shù)2.4.2 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)方式直流驅(qū)動(dòng)：指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的i/o端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如bcd碼二-十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用i/o端口多。動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：將所有數(shù)碼管通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的com端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示。將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極com增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的i/o線

24、控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通com端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開(kāi)，該位就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。2.4.3 數(shù)碼管的引腳功能說(shuō)明七段led有共陰極與共陽(yáng)極兩種。在圖2-5中，公共陰極接地，當(dāng)陽(yáng)極上的信息為“1”時(shí)，段就點(diǎn)亮；信息為“0”時(shí)，段就不亮。在圖2-6中，公共陽(yáng)極接到+5v，當(dāng)陰極上的信息為“1”時(shí)，段就不亮；信息為“0”時(shí)，段就點(diǎn)亮。圖中r是限流電阻。圖2-6表示七段led內(nèi)段的排列。圖2-5 數(shù)碼管共陰極接法圖2-6 數(shù)碼管共陽(yáng)極接法圖2-7 7段數(shù)碼管內(nèi)段

25、的排列共陰極和共陽(yáng)極數(shù)碼管0-9這十個(gè)數(shù)字的段碼表，如表2-2所示。表2-2 數(shù)字段碼表數(shù)字0123456789共陰0x3f0x060x5b0x4f0x660x6d0x7d0x070x7f0x6f共陽(yáng)0xc00xf90xa40xb00x990x920x820xf80x800x903 系統(tǒng)硬件構(gòu)成3.1 設(shè)計(jì)原理根據(jù)系統(tǒng)總體的設(shè)計(jì)方案，水溫控制器的硬件設(shè)計(jì)部分采用at89c52單片機(jī)作為核心控制器件，結(jié)合外圍的測(cè)溫電路和數(shù)碼管顯示電路等硬件輔助電路，組成水溫控制器系統(tǒng)。通過(guò)按鍵電路來(lái)設(shè)置加熱溫度，并將設(shè)置的溫度值在數(shù)碼管上顯示，環(huán)境溫度由ds18b20來(lái)測(cè)出，傳到單片機(jī)進(jìn)行處理。硬件設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)

26、框圖如圖3-1所示。 at89s52 單片機(jī)測(cè)溫傳感器加熱裝置光電隔離復(fù)位電路晶振電路按鍵5v電源報(bào)警電路顯示電路圖3-1 硬件總體原理框圖3.2 外圍電路本系統(tǒng)選用單片機(jī)at89s52作為核心控制器件，結(jié)合電源電路、晶振電路、復(fù)位電路、報(bào)警電路、測(cè)溫電路、顯示電路等外圍輔助電路，可以實(shí)現(xiàn)基本的水溫控制功能。其總電路圖見(jiàn)附錄a。3.2.1 電源電路本次設(shè)計(jì)的電源電路為+5v穩(wěn)壓電源，其電路如圖3-2所示。圖3-2 電源電路原理圖穩(wěn)壓電源電路即利用晶體管作為調(diào)整元件和負(fù)載串聯(lián)，調(diào)整元件看做是可變電阻，從輸出電壓中提取全部或部分電壓調(diào)節(jié)調(diào)整管所呈現(xiàn)的電阻來(lái)維持輸出電壓基本不變。它的輸出電壓可以隨意

27、連續(xù)調(diào)節(jié)，輸出電流也可達(dá)到很大，穩(wěn)壓精度較高。穩(wěn)壓電源電路主要由變壓器、三端集成穩(wěn)壓器7805、整流電路、濾波電路組成。變壓器是利用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行變換交流電壓、阻抗和電流的器件；三端穩(wěn)壓器可靠性高、精度高、電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單且價(jià)格低廉，可以實(shí)現(xiàn)可靠的直流穩(wěn)壓電源；整流電路采用全橋式整流橋，即利用四個(gè)二極管兩兩并聯(lián)后接入輸出電壓；電容濾波電路即在輸出端并聯(lián)一個(gè)電容器。3.2.2 晶振電路單片機(jī)是一種時(shí)序電路，必須提供脈沖才能正常工作。mcs-51系列單片機(jī)內(nèi)部都有一個(gè)時(shí)鐘振蕩電路，只需外接晶振源，就可以產(chǎn)生一定頻率的時(shí)鐘信號(hào)送到單片機(jī)的內(nèi)部各個(gè)單元，決定單片機(jī)的工作速度。xtal1和xtal2腳分別

28、構(gòu)成單片機(jī)片內(nèi)振蕩電路的反相放大器的輸入端和輸出端，外接石英晶體x1和振蕩電容c1、c2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。晶振是石英振蕩器的簡(jiǎn)稱，英文名為crystal，是利用石英晶體（sio2晶體）的壓電效應(yīng)制成的一種諧振器件；兩個(gè)振蕩電容c1、c2是分別接在晶振的兩個(gè)腳和對(duì)地的電容，本設(shè)計(jì)分別選用12.0mhz的標(biāo)準(zhǔn)石英晶振和兩個(gè)22pf的電容。晶振電路如圖3-3所示。圖3-3 晶振電路圖3.2.3 復(fù)位電路89系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從rst引腳輸入到芯片內(nèi)的觸發(fā)器中的，當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)且振蕩器穩(wěn)定時(shí)，如果rst腳上有一個(gè)高電平并維持兩個(gè)機(jī)器周期以上，cpu就可響應(yīng)并且將系統(tǒng)復(fù)位。不管是單片機(jī)剛接上

29、電源還是斷電后或發(fā)生故障后均要進(jìn)行復(fù)位的操作。通常采用手動(dòng)復(fù)位和上電自動(dòng)復(fù)位的組合，在通電瞬間，電容c通過(guò)電阻r充電，rst端出現(xiàn)正脈沖，用于復(fù)位。復(fù)位電路如圖3-4所示。圖3-4 復(fù)位電路原理圖3.2.4 報(bào)警電路當(dāng)環(huán)境溫度不在設(shè)置溫度范圍內(nèi)，需要發(fā)出警報(bào)，報(bào)警電路由pnp三極管和揚(yáng)聲器組成。電路中用pnp三極管，選用低功率三極管9012，當(dāng)p1.0低電平，三極管集電極正偏，發(fā)射機(jī)反偏，三極管導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警。報(bào)警電路如圖3-5所示。圖3-5 復(fù)位電路原理圖3.2.5 加熱控制電路 當(dāng)控制溫度大于設(shè)定溫度，則關(guān)閉加熱器；當(dāng)控制溫度小于設(shè)定溫度，則打開(kāi)加熱器。為了防止干擾，在單片機(jī)接光電隔

30、離。加熱控制電路如圖3-6所示。圖3-6 加熱控制電路原理圖3.2.6 測(cè)溫電路 ds18b20可以采用兩種方式供電，一中采用電源方式供電，此時(shí)ds18b201腳接地，2腳作為信號(hào)線，3腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，單片機(jī)端口接單線總線，為保證在有效的ds18b20時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個(gè)mosfet管來(lái)完成對(duì)總線的上拉。當(dāng)s18b20處于寫(xiě)存儲(chǔ)器操作和溫度a/d轉(zhuǎn)換操作時(shí)，總線上必須有上拉，上拉開(kāi)啟時(shí)間最大為10us。采用寄生供電方式時(shí)vdd端接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。測(cè)溫電路如圖3-7所示。圖3-7 測(cè)溫電路原理圖3.2.7 顯示電路數(shù)碼管顯示電

31、路采用at89s52單片機(jī)控制，通過(guò)芯片74ls245驅(qū)動(dòng)進(jìn)行顯示。本次設(shè)計(jì)采用的是兩位共陽(yáng)極8段數(shù)碼管。p2.0控制個(gè)位，p2.1控制十位。采用數(shù)碼管作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)顯示器具有價(jià)格低、性能穩(wěn)定和影響速度快等特點(diǎn)。顯示電路如圖3-8所示。圖3-8 顯示電路原理圖4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)單片機(jī)先進(jìn)行溫度控制的預(yù)設(shè)置，并顯示控制溫度，通過(guò)和環(huán)境溫度進(jìn)行比較決定加熱器打開(kāi)還是關(guān)閉，主程序流程圖如圖4-1所示。其軟件程序見(jiàn)附錄b。開(kāi)始設(shè)定控制溫度顯示設(shè)定溫度讀取環(huán)境溫度環(huán)境溫度和設(shè)定溫度比較控制溫度大于設(shè)定溫度？控制溫度小于設(shè)定溫度？關(guān)閉加熱器打開(kāi)加熱器yynn圖4-1 系統(tǒng)主程序主要流程圖5 軟件調(diào)試及仿真本

32、次設(shè)計(jì)軟件調(diào)試工具采用keil software公司出品的51系列兼容單片機(jī)c語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)keil uvision2， keil c51標(biāo)準(zhǔn)c編譯器為8051微控制器的軟件開(kāi)發(fā)提供了c語(yǔ)言環(huán)境,并保留了匯編代碼高效、快速的特點(diǎn)。軟件仿真工具采用英國(guó)labcenter electronics公司研發(fā)的多功能eda軟件proteus，其中的proteus isis是一款操作簡(jiǎn)單便捷的電子系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)和仿真平臺(tái)軟件，它運(yùn)行于windows操作系統(tǒng)，可以仿真和分析各種模擬器和集成電路。5.1 軟件編譯5.1.1 工程的創(chuàng)建運(yùn)行keil uvision2軟件點(diǎn)擊project點(diǎn)擊new projec

33、t，如圖5-1所示。圖5-1 工程的創(chuàng)建5.1.2 at89c52單片機(jī)的選擇本次設(shè)計(jì)選用的是單片機(jī)at89c52，如圖5-2所示。圖5-2 單片機(jī)選擇5.1.3 程序的編譯（1） 程序代碼的編寫(xiě)通過(guò)c語(yǔ)言對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行程序代碼的編寫(xiě)工作，如圖5-3所示。圖5-3 程序的編寫(xiě)（2） 生成仿真所需的.hex文件點(diǎn)擊project 點(diǎn)擊options for tardet 設(shè)置晶振為12.0mhz 點(diǎn)擊output 選定create hex fi ，如圖5-4所示。圖5-4 .hex文件生成設(shè)置5.2 系統(tǒng)仿真測(cè)試將編譯生成的水溫控制器模擬仿真.hex文件寫(xiě)入單片機(jī)at89s52進(jìn)行仿真測(cè)試，仿真測(cè)試

34、結(jié)果正常。如下圖所示。圖5-5 水溫控制器初始溫度仿真圖5-6 水溫控制器報(bào)警溫度仿真6 結(jié)論本設(shè)計(jì)基于單片機(jī)技術(shù)和溫度傳感器，利用美國(guó)愛(ài)特梅爾（atmel）公司的at89s52單片機(jī)作為主控芯片，結(jié)合電源電路、復(fù)位電路、晶振電路、報(bào)警電路、測(cè)溫電路、顯示電路等外圍輔助電路，并采用c語(yǔ)言對(duì)程序進(jìn)行編譯。通過(guò)硬件和軟件相結(jié)合的方式完成了水溫控制器的設(shè)計(jì)，將所測(cè)量的溫度信號(hào)直接通過(guò)數(shù)字溫度傳感器ds18b20檢測(cè)到溫度后，送到單片基at89s52中，單片機(jī)把檢測(cè)的溫度顯示在數(shù)碼管上。通過(guò)和環(huán)境溫度進(jìn)行比較，來(lái)顯示控制溫度。水溫控制器系統(tǒng)可以廣泛地應(yīng)用于電器、汽車(chē)、材料、生物工程等領(lǐng)域。該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)

35、單、功率消耗低、準(zhǔn)確率高，具有較好的適用性和推廣價(jià)值。參考文獻(xiàn)1 楊居義.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)m.北京:清華大學(xué)出版社,2009:125-138.2 韓志軍,沈晉源,王振波.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)m.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005:57-61.3 余永權(quán).atmel89單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)m.北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2002:91-107.4 俞紅珊.基于at89c52數(shù)字走馬燈電路的設(shè)計(jì)j.山西電子技術(shù),2008,(5):30-325 江力.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)m.北京:清華大學(xué)出版社,2006:23-38.6 王增福，李昶，魏永明新編常用穩(wěn)壓電源電路m北京：電子工業(yè)出版社，2005:53-79

36、7 馬義德.微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用m.北京:高等教育出版社,2004:36-44.8 李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)m.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2005:39-439 張建民.傳感器與檢測(cè)技術(shù)m.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1996:66-73. 10 樓然苗,李光飛.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)m.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2007：102-117.11 康光華.單片機(jī)典型外圍器件及應(yīng)用實(shí)例m.北京:人民郵電出版社,2003:58-69.12 婁建忠.水溫控制系統(tǒng)j.河北大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2001,(4):27-31.致 謝值此本科畢業(yè)論文完成之際，我的心也總算是放了下來(lái)。從論文選題、開(kāi)題，到中

37、期寫(xiě)作，至整篇論文的反復(fù)修改直到完成，我感覺(jué)我像是經(jīng)歷了一場(chǎng)人生，酸甜苦辣，喜怒哀樂(lè)，無(wú)所不有。為此，我感謝所有在我生命中出現(xiàn)的人，你們讓我懂得了生活，懂得了生命。感謝父母家人對(duì)我的容忍、鼓勵(lì)和支持。當(dāng)你們伴隨著我的成長(zhǎng)一路走來(lái)時(shí)，我們彼此都哭過(guò)，卻也笑過(guò)。每當(dāng)我一次次遇到困難挫折時(shí)，你們總是默默地鼓勵(lì)和支持，對(duì)于我犯過(guò)的錯(cuò)誤，你們也是一次次細(xì)心的教導(dǎo)，使我一步步走向那有陽(yáng)光的地方。對(duì)于你們，我心存愧疚，我定當(dāng)記住你們的諄諄教誨，不辜負(fù)你們對(duì)我的期望。感謝所有幫助過(guò)我的老師、朋友和同學(xué)，正是由于你們的關(guān)心和幫助，才使我總是在困惑中頓悟，迷途中知返。附錄a附錄b軟件程序部分：* 水溫控制器設(shè)計(jì)

38、* *# include reg52.h# include intrins.h# define disdata p0 /段碼輸出口# define discan p2 /位選輸出口# define uchar unsigned char# define uint unsigned intsbit dq=p37; /溫度輸入口sbit ha=p15; /加熱器sbit wa=p15; /報(bào)警器sbit key_i=p32;sbit key_ii=p33;uint h;uint key_2=5,0; /初始溫度uchar dis_712=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,

39、0x82,0xf8,0x80,0x90;/數(shù)碼管顯示列表 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 uchar code scan_con2=0xfd,0xfe; /列掃描控制字uchar temp_data2;/11us延時(shí)函數(shù)void delay(uint t)for(;t0;t-);/顯示掃描函數(shù)void scan()char k;for(k=0;k0;i-)dq=1;#pragma asmnopnop#pragma endasmdq=0;#pragma asmnopnopnopnopnop#pragma endasm; /5usdq=val&0x01; /最低位移出delay(6); /

40、66usval=val/2; /右移一位dq=1;delay(1);/ds18b20 讀1個(gè)字節(jié)函數(shù)uchar read_byte(void)uchar i;uchar value=0;for(i=8;i0;i-)dq=1;_nop_();_nop_();value=1;dq=0;#pragma asmnopnopnopnop#pragma endasm /4usdq=1;#pragma asmnopnopnopnop#pragma endasmif(dq)value|=0x80;delay(6); /66usdq=1;return(value);/ds18b20 復(fù)位函數(shù)ow_reset(v

41、oid)char presence=1;while(presence)while(presence)dq=1;#pragma asmnopnop#pragma endasmdq=0;delay(50);dq=1;delay(6);presence=dq; /presence=0 繼續(xù)下一步delay(45); /延時(shí)500uspresence=dq;dq=1;void read_temp()write_byte(0xcc);write_byte(0xbe); /發(fā)讀命令temp_data0=read_byte(); /溫度低8位temp_data1=read_byte(); /溫度高8位 ow

42、_reset();write_byte(0xcc);write_byte(0x44); /發(fā)轉(zhuǎn)換命令/溫度數(shù)據(jù)處理函數(shù)/越線報(bào)警/加熱控制void work_temp()uchar tt_2,tt,key;key=key_0*10+key_1;tt_0=temp_data0&0xf0;tt_1=temp_data1&0x0f;tt=tt_1+tt_2;if(tt0x70)wa=0; /報(bào)警if(ttkey)ha=1; /關(guān)加熱器if(ttkey)ha=0; /開(kāi)加熱器main()wa=1;ha=1;p3=0xff;ex0=1;ex1=1;ea=1;disdata=0xff; /初始化端口discan=0x00;scan();write_byte(0xc