畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于單片機(jī)的房屋自動(dòng)供暖系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)

1、編號(hào) 畢業(yè)設(shè)計(jì)題 目房屋自動(dòng)供暖系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)系 部專(zhuān) 業(yè)班 級(jí)指導(dǎo)教師2011年6月房屋自動(dòng)供暖系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)摘要隨著社會(huì)的發(fā)展，自動(dòng)控制越來(lái)越成為人們關(guān)注的焦點(diǎn),自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度系統(tǒng)也備受關(guān)注。針對(duì)溫度控制器的要求，構(gòu)思了基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，系統(tǒng)由溫度檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理和溫度控制三部分組成，采用DS18B20溫度傳感器作為測(cè)溫元件，以8位的STC12C5206AD單片機(jī)作為控制核心,通過(guò)軟件的編制，實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換，顯示出實(shí)時(shí)測(cè)出的室溫，并通過(guò)電磁繼電器控制供暖系統(tǒng)的導(dǎo)通.論文首先回顧了單片機(jī)的歷史、發(fā)展以及應(yīng)用，然后詳細(xì)介紹了STC12C5206AD單片機(jī)的詳細(xì)參數(shù)及

2、相關(guān)工作原理，接著又介紹了溫度傳感器DS18B20的工作原理，最后講述了軟硬件的設(shè)計(jì)和調(diào)試，本控制電路成本低廉，功能實(shí)用，操作簡(jiǎn)便，有一定的實(shí)用價(jià)值。關(guān)鍵字 單片機(jī) STC12C5206AD DS18B20 溫度控制 Housing heating system with automatic controller designAbstractWith the development of the society, control has increasingly become the focus of attention, automatically adjusting temperature

3、 system is also of concern. Requirements for temperature controller, conceived the design of temperature control system based on single-chip computer programmes, system temperature detection, data processing and temperature control consists of three parts, Using the DS18B20 temperature sensor as tem

4、perature measurement component, to STC12C5206AD of the 8-bit single-chip computer as a core control, through the development of software, achieving a/d converter, Show real-time measured at room temperature and conduction of controlled heating system of electromagnetic relay。Paper first reviews the

5、history, development and application of single chip, and then details the detailed parameters of the STC12C5206AD microcontroller and related works, then introduced the principle of temperature sensor DS18B20, Last about software and hardware design and debug。 The control circuit of low cost, functi

6、onal and practical, easy to operate, have some practical value.Keyword single chip STC12C5206AD DS18B20 temperature control目 錄摘 要1Abstract1第一章 緒論- 1 -1.1單片機(jī)簡(jiǎn)介- 1 -1.2論文的主要內(nèi)容- 2 -第二章 單片機(jī)介紹- 3 -2.1 STC12C5206AD的基本組成- 3 -2.2 STC12C5206AD 系列單片機(jī)A/D 轉(zhuǎn)換相關(guān)寄存器- 4 -第三章 溫度傳感器DS18B20- 8 -3. 1 DS18B20的主要特性- 8 -3

7、. 2 DS18B20測(cè)溫原理- 8 -第四章 設(shè)計(jì)要求及要實(shí)現(xiàn)的技術(shù)指標(biāo)- 10 -第五章 硬件電路設(shè)計(jì)- 11 -4.1單片機(jī)時(shí)鐘電路- 11 -4.2顯示電路- 12 -4.3復(fù)位和鍵盤(pán)- 13 -4.4單片機(jī)電源- 14 -4.5 驅(qū)動(dòng)電路- 14 -4.6 測(cè)溫電路- 15 -4.7調(diào)試過(guò)程- 16 -第六章 軟件設(shè)計(jì)- 17 -第七章 總結(jié)與展望- 18 -參考文獻(xiàn)- 19 -致 謝- 20 -附錄- 21 -第一章 緒論隨著社會(huì)的發(fā)展，自動(dòng)控制越來(lái)越成為人們關(guān)注的焦點(diǎn),自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度系統(tǒng)也備受關(guān)注。1.1單片機(jī)簡(jiǎn)介單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī)，是典型的嵌入式微控制器（Microcont

8、roller Unit），常用英文字母的縮寫(xiě)MCU表示單片機(jī)，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專(zhuān)用處理器發(fā)展而來(lái)。最早的設(shè)計(jì)理念是通過(guò)將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專(zhuān)用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。單片機(jī)又稱(chēng)單片微控制器,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，和計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)只缺少了I/O設(shè)備。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和

9、開(kāi)發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。8位單片機(jī)的推出作為起點(diǎn)，單片機(jī)的發(fā)展歷史大致可分為以下幾個(gè)階段（1）第一階段（1976-1978）：?jiǎn)纹瑱C(jī)的控索階段。以Intel公司的MCS 48為代表。MCS 48的推出是在工控領(lǐng)域的控索，參與這一控索的公司還有Motorola 、Zilog等，都取得了滿(mǎn)意的效果。這就是SCM的誕生年代，“單機(jī)片”一詞即由此而來(lái)。（2）第二階段（1978-1982）單片機(jī)的完善階段。Intel公司在MCS 48 基礎(chǔ)上推出了完善的、典型的單片機(jī)系列MCS 51。它在以下幾個(gè)方面奠定了典型的通用總線型單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)。完善的外部總線。

10、MCS-51設(shè)置了經(jīng)典的8位單片機(jī)的總線結(jié)構(gòu)，包括8位數(shù)據(jù)總線、16位地址總線、控制總線及具有很多機(jī)通信功能的串行通信接口。CPU外圍功能單元的集中管理模式。體現(xiàn)工控特性的位地址空間及位操作方式。指令系統(tǒng)趨于豐富和完善，并且增加了許多突出控制功能的指令。（3）第三階段（1982-1990）：8位單片機(jī)的鞏固發(fā)展及16位單片機(jī)的推出階段，也是單片機(jī)向微控制器發(fā)展的階段。Intel公司推出的MCS 96系列單片機(jī)，將一些用于測(cè)控系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、程序運(yùn)行監(jiān)視器、脈寬調(diào)制器等納入片中，體現(xiàn)了單片機(jī)的微控制器特征。隨著MCS 51系列的廣應(yīng)用，許多電氣廠商競(jìng)相使用80C51為內(nèi)核，將許多測(cè)控系統(tǒng)中使用

11、的電路技術(shù)、接口技術(shù)、多通道A/D轉(zhuǎn)換部件、可靠性技術(shù)等應(yīng)用到單片機(jī)中，增強(qiáng)了外圍電路路功能，強(qiáng)化了智能控制的特征。（4）第四階段（1990）：微控制器的全面發(fā)展階段。隨著單片機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域全面深入地發(fā)展和應(yīng)用，出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強(qiáng)運(yùn)算能力的8位/16位/32位通用型單片機(jī)，以及小型廉價(jià)的專(zhuān)用型單片機(jī)。1.2論文的主要內(nèi)容 第一章主要介紹了單片機(jī)的歷史、發(fā)展、應(yīng)用，對(duì)單片機(jī)的發(fā)展階段作了簡(jiǎn)單的描述。 第二章對(duì)單片原理進(jìn)行了介紹，包括基本的單片機(jī)構(gòu)成和單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換相關(guān)寄存器。 第三章對(duì)溫度傳感器DS18B20進(jìn)行了介紹，包括了 DS18B20的主要特性和測(cè)溫原理第四章講了設(shè)計(jì)要求及要實(shí)現(xiàn)

12、的技術(shù)指標(biāo)第五章主要介紹硬件設(shè)計(jì)及調(diào)試。第六章主要介紹軟件的設(shè)計(jì)。第七章對(duì)單片機(jī)的發(fā)展進(jìn)行了展望，同時(shí)對(duì)本文進(jìn)行了總結(jié)。 第二章 單片機(jī)介紹2.1 STC12C5206AD的基本組成高速：1 個(gè)時(shí)鐘/ 機(jī)器周期，增強(qiáng)型8051 內(nèi)核，速度比普通8051 快812 倍寬電壓：5.53.3V，2.23.6V（STC12LE5201AD 系列）增加第二復(fù)位功能腳（內(nèi)部高可靠復(fù)位，可調(diào)整復(fù)位門(mén)檻電壓，頻率12MHz 時(shí)，無(wú)需此功能）增加外部掉電檢測(cè)電路(P1.2),可在掉電時(shí),及時(shí)將數(shù)據(jù)保存進(jìn)EEPROM(正常工作時(shí)無(wú)需操作EEPROM)外部低壓掉電檢測(cè)（P1.2/EX_LVD）低功耗設(shè)計(jì)：空閑模式，

13、掉電模式（可由外部中斷喚醒）工作頻率：035MHz，相當(dāng)于普通8051：0420MHz時(shí)鐘：外部晶體或內(nèi)部RC 振蕩器可選，在ISP 下載編程用戶(hù)程序時(shí)設(shè)置 1K/2K/4K/5K/6K 字節(jié)片內(nèi)Flash 程序存儲(chǔ)器，擦寫(xiě)次數(shù)10 萬(wàn)次以上 256 字節(jié)片內(nèi)RAM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器芯片內(nèi)EEPROM 功能,擦寫(xiě)次數(shù)10 萬(wàn)次以上ISP / IAP，在系統(tǒng)可編程/ 在應(yīng)用可編程,無(wú)需編程器/ 仿真器 8 通道,8 位高速ADC，速度可達(dá)30 萬(wàn)次/ 秒,2 路PWM 還可當(dāng)2 路D/A 使用2 通道捕獲/ 比較單元（PWM/PCA/CCP），- 也可用來(lái)再實(shí)現(xiàn)2 個(gè)定時(shí)器或2 個(gè)外部中斷（支持上升沿

14、/ 下降沿中斷） 4 個(gè)16 位定時(shí)器，兼容普通8051 的定時(shí)器T0/T1,2 路PCA 實(shí)現(xiàn)2 個(gè)定時(shí)器可編程時(shí)鐘輸出功能，T0 在P3.4 輸出時(shí)鐘，T1 在P3.5 輸出時(shí)鐘硬件看門(mén)狗（W D T ）全雙工異步串行口(UART),兼容普通8051 的串口先進(jìn)的指令集結(jié)構(gòu)，兼容普通8051 指令集有硬件乘法/ 除法指令通用I/O 口（27/23/15 個(gè)），復(fù)位后為： 準(zhǔn)雙向口/ 弱上拉（普通8051 傳統(tǒng)I/O 口）可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口/ 弱上拉，推挽/ 強(qiáng)上拉，僅為輸入/ 高阻，開(kāi)漏每個(gè)I/O 口驅(qū)動(dòng)能力均可達(dá)到20mA，但整個(gè)芯片最大不得超過(guò)55mA2.2 STC12C520

15、6AD 系列單片機(jī)A/D 轉(zhuǎn)換相關(guān)寄存器STC12C5201AD 系列帶A/D 轉(zhuǎn)換的單片機(jī)的A/D 轉(zhuǎn)換口在P1 口(P1.7-P1.0)，有8 路8 位高速A/D 轉(zhuǎn)換器,速度可達(dá)到300KHz(30 萬(wàn)次/ 秒)。8 路電壓輸入型A/D，可做溫度檢測(cè)、電池電壓檢測(cè)、按鍵掃描、頻譜檢測(cè)等。上電復(fù)位后P1 口為弱上拉型I/O 口，用戶(hù)可以通過(guò)軟件設(shè)置將8 路中的任何一路設(shè)置為A/D 轉(zhuǎn)換，不需作為A/D 使用的口可繼續(xù)作為I/O 口使用。需作為A/D 使用的口需先將P1ASF 特殊功能寄存器中的相應(yīng)位置為1，將相應(yīng)的口設(shè)置為模擬功能。STC12C5202AD 系列單片機(jī)P1 口模擬功能控制寄

16、存器(該寄存器是只寫(xiě)寄存器,讀無(wú)效)MnemonicAddName76543210Reset ValueP1ASF9DhP1 AnalogSpecial FunctionP17ASFP16ASFP15ASFP14ASFP13ASFP12ASFP11ASFP10ASF0000,0000當(dāng)P1 口中的相應(yīng)位作為A/D 使用時(shí),要將P1ASF 中的相應(yīng)位置1.P1ASF7:0P1.x的功能其中P1ASF寄存器地址為： 9DH (不能夠進(jìn)行位尋址)P1ASF.0 = 1P1.0口作為模擬功能A/D使用P1ASF.1 = 1P1.1作為模擬功能A/D使用P1ASF.2 = 1P1.2作為模擬功能A/D使

17、用或P1.2口作為比較器用時(shí)， 在Power_Down模式下低功耗P1ASF.3 = 1P1.3作為模擬功能A/D使用P1ASF.4 = 1P1.4作為模擬功能A/D使用P1ASF.5 = 1P1.5作為模擬功能A/D使用P1ASF.6 = 1P1.6作為模擬功能A/D使用P1ASF.7 = 1P1.7作為模擬功能A/D使用與A/D 轉(zhuǎn)換有關(guān)的特殊功能控制寄存器表MnemonicAddName76543210P1ASF9DhP1 AnalogSpecial FunctionP17ASFP16SFP15SFP14SFP13SFP12SFP11FP10SF0000,0000ADC_CONTRBCh

18、A/D 轉(zhuǎn)換控制寄存器ADC_POWERSPEED1SPEED0ADC_FLAGADC_STARTCHS2CHS1CHS00000,0000ADC_RESBDhA/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器0000,0000IEA8hInterrupt EnableEAELVDEADCESET1EX1ET0EX00000,0000IPB8hInterrupt Priority LowPPCAPLVDPADCPSPT1PX1PT0PX00000,0000IPHB7hInterrupt Priority HighPPCAHPLVDHPADCHPSHPT1HPX1HPT0HPT0H0000,0000如果要允許A/D 轉(zhuǎn)換中

19、斷則需要將相應(yīng)的控制位置1:1、將EADC 置1，允許ADC 中斷，這是ADC 中斷的中斷控制位。2、將EA 置1，打開(kāi)單片機(jī)總中斷控制位，此位不打開(kāi)，也是無(wú)法產(chǎn)生ADC 中斷的A/D 中斷服務(wù)程序中要用軟件清A/D 中斷請(qǐng)求標(biāo)志位ADC_FLAG(也是A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志位)。ADC_CONTR 特殊功能寄存器: A/D 轉(zhuǎn)換控制特殊功能寄存器,地址在0BCh 單元A/D 轉(zhuǎn)換控制寄存器ADC_POWERSPEED1SPEED0ADC_FLAGADC_STARTCHS2CHS1CHS00000,0000對(duì)A D C _ C O N T R 寄存器進(jìn)行操作，建議直接用M O V 賦值語(yǔ)句，不要

20、用與和或語(yǔ)句CHS2 / CHS1 / CHS0：模擬輸入通道選擇，CHS2 / CHS1 / CHS0C H S 2C H S 1C H S 0A n a l o g C h a n n e l S e l e c t模擬輸入通道選擇000選擇 P 1 . 0 作為A / D 輸入來(lái)用001選擇 P 1 . 1 作為A / D 輸入來(lái)用010選擇 P 1 . 2作為A / D 輸入來(lái)用011選擇 P 1 . 3作為A / D 輸入來(lái)用100選擇 P 1 . 4作為A / D 輸入來(lái)用101選擇 P 1 . 5作為A / D 輸入來(lái)用110選擇 P 1 .6作為A / D 輸入來(lái)用111選擇

21、P 1 .7作為A / D 輸入來(lái)用ADC_START: 模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)轉(zhuǎn)換啟動(dòng)控制位，設(shè)置為“1”時(shí)，開(kāi)始轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換結(jié)束后為0。ADC_FLAG: 模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志位,當(dāng)A/D 轉(zhuǎn)換完成后，ADC_FLAG = 1，要由軟件清0。不管是A/D 轉(zhuǎn)換完成后由該位申請(qǐng)產(chǎn)生中斷，還是由軟件查詢(xún)?cè)摌?biāo)志位A/D 轉(zhuǎn)換是否結(jié)束,當(dāng)A/D 轉(zhuǎn)換完成后，ADC_FLAG = 1，一定要軟件清0第三章 溫度傳感器DS18B20在工業(yè)生產(chǎn)及日常生活中, 溫度檢測(cè)及控制技術(shù)被廣泛使用。傳統(tǒng)的溫度測(cè)量系統(tǒng)中, 測(cè)溫元件有熱電偶和熱電阻, 但是熱電偶和熱電阻的輸出一般為電壓, 而將電壓轉(zhuǎn)換為溫度還需要一些

22、外部硬件電路,例如熱電偶需要將微弱的信號(hào)放大, 然后再通過(guò)A /D轉(zhuǎn)換電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào), 最后送給CPU進(jìn)行處理; 而熱電阻則需要配備良好的恒流源。這樣, 硬件電路的設(shè)計(jì)及軟件的調(diào)試都比較復(fù)雜。DALLAS公司推出的數(shù)字式溫度傳感器DS18B20 是一種改進(jìn)型的智能溫度傳感器, 該傳感器采用/ 一線通信0結(jié)構(gòu), 只需占用單片機(jī)的一個(gè)I /O口線。DS18B20可以將檢測(cè)到的溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào), 因此可以直接和單片機(jī)相連, 省去了放大電路、A /D轉(zhuǎn)換電路或恒流源, 因此其外電路也比較簡(jiǎn)單;3. 1 DS18B20的主要特性DS18B20在使用中不需要任何外圍元件, 全部傳感

23、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),三只管腳分別為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端、電源端和外接供電電源輸入端(在寄生電源接線方式時(shí)接地); 工作電壓范圍為3. 0 5. 5V, 在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電; DS18B20具有獨(dú)特的單線接口方式, 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊; DS18B20支持多點(diǎn)組網(wǎng), 多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上, 實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫; 溫范圍- 55 125e , 在- 10 85e 時(shí)精度為? 0. 5e ; 可編程的分辨率為9 12位, 對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為0. 5e 、0. 25e 、0. 125e

24、 和0. 0625e , 可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫; 在9位分辨率時(shí)最多在93. 75ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字, 12位分辨率時(shí)最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字, 速度更快; 測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào), 以/一線通信0串行傳送給CPU, 同時(shí)可傳送CRC校驗(yàn)碼, 具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力; DS18B20具有負(fù)壓特性, 當(dāng)電源極性接反時(shí), 芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀, 但不能正常工作。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、配置寄存器。3. 2 DS18B20測(cè)溫原理DS18B20測(cè)溫原理如圖1所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度

25、影響很小, 用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變, 所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在- 55e 所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù), 當(dāng)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí), 溫度寄存器的值將加1, 計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入, 計(jì)數(shù)器1重新開(kāi)始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù), 如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí), 停止溫度寄存器值的累加, 此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。圖1中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線性, 其輸出用于修正計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值第四章 設(shè)計(jì)要求及要實(shí)現(xiàn)的技術(shù)指

26、標(biāo)內(nèi)容要求：、能測(cè)量出室內(nèi)溫度值。、能實(shí)時(shí)顯示測(cè)量值。、能按照設(shè)置值控制室內(nèi)溫度。、完成軟硬件的設(shè)計(jì)及制做。主要技術(shù)指標(biāo)：、測(cè)量出溫度的數(shù)值。、實(shí)時(shí)顯示測(cè)量到的溫度數(shù)值。、控溫值可用鍵盤(pán)設(shè)置。、所測(cè)量值需按十進(jìn)制數(shù)的形式顯示。、測(cè)量溫度范圍為：度、控制器控溫精度為度。第五章 硬件電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)原理：根據(jù)項(xiàng)目房屋自動(dòng)供暖系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)，要實(shí)現(xiàn)所要設(shè)計(jì)的功能構(gòu)思了電路的幾個(gè)組成部分，分別為測(cè)溫電路，復(fù)位和鍵盤(pán)電路，單片機(jī)時(shí)鐘電路，顯示電路，外部控制電路，根據(jù)項(xiàng)目的要求，設(shè)計(jì)的測(cè)溫電路用于檢測(cè)室內(nèi)溫度，并把信號(hào)輸出給單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，讀取電壓值并輸出給顯示電路，顯示電路接受單片機(jī)

27、輸出信號(hào)顯示實(shí)時(shí)溫度。復(fù)位和鍵盤(pán)電路用于單片機(jī)復(fù)位與設(shè)置調(diào)節(jié)溫度，外部控制電路則用于控制供暖電路的通斷。整個(gè)電路工作時(shí)，首先通過(guò)鍵盤(pán)電路設(shè)置所需要達(dá)到的溫度值，通過(guò)溫度傳感器檢測(cè)室內(nèi)溫度，并輸出信號(hào)給單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)比較預(yù)設(shè)值與檢測(cè)，決定是否接通外部供暖電路，檢測(cè)溫度低于預(yù)設(shè)值測(cè)進(jìn)行加熱，反之，則不加熱。同時(shí)單片機(jī)輸出信號(hào)給數(shù)碼管，數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示室溫的檢測(cè)值。溫度顯示單片機(jī)采樣轉(zhuǎn)化成電信號(hào)傳感器采樣室內(nèi)溫度4.1單片機(jī)時(shí)鐘電路本電路選用了STC12C5206AD單片機(jī)。單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)用來(lái)提供單片機(jī)片內(nèi)各種微操作的時(shí)間基準(zhǔn)。電路里選用了常用的12M晶振，同時(shí)外接2個(gè)負(fù)載電容，分別接在晶振的兩

28、個(gè)腳上和對(duì)地的電容，它會(huì)影響到晶振的諧振頻率和輸出幅度，晶振的負(fù)載電容=(Cd*Cg)/(Cd+Cg)+Cic+C 式中 Cd,Cg 為分別接在晶振的兩個(gè)腳上和對(duì) 地的電容，Cic(集成電路內(nèi)部電容)+C(PCB 上電容)經(jīng)驗(yàn)值為 3 至 5pf。外接電容一般取15P到30P，本電路選擇了20P。本電路通過(guò)內(nèi)部振蕩方式得到時(shí)鐘信號(hào)，相比于外部振蕩，內(nèi)部振蕩方式獲得的時(shí)鐘信號(hào)比較穩(wěn)定。另外在單片機(jī)VCC和GND之間用0.1F電容作為去耦電容，因?yàn)?.1F對(duì)1MHz幾十MHz頻率的阻抗較小，而MCU電路的主頻往往就工作在這個(gè)范圍內(nèi)。4.2顯示電路本電路采用8位共陰極LED數(shù)碼管，CD4094作為數(shù)

29、碼管驅(qū)動(dòng),為保護(hù)各段LED中間加了限流電阻共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。當(dāng)4094的Q1口線輸出高電平，選中第一位數(shù)碼管，使陽(yáng)極得電，在第一位上就顯示出1，重復(fù)上述過(guò)程，一直到第九位，然后不斷重復(fù)這一過(guò)程，就實(shí)現(xiàn)了掃描顯示。另外由于數(shù)碼管工作電壓為5-10mA，本電路用5V電壓供電，故在此電路中加入1k的限流保護(hù)電阻。4.3復(fù)位和鍵盤(pán)圖中S1控制復(fù)位，S2作用設(shè)置返回，S3作用設(shè)置上下限，S4作用設(shè)置十位，S5作用設(shè)置個(gè)位復(fù)位電路采用上電復(fù)位，工作原理如圖VCC上電時(shí)，C1充

30、電，在10k電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位，幾個(gè)毫秒后。C1充滿(mǎn)電，在10K電阻上電流降為0，電壓也為0，使得單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。工作期間，按下S1，C1放電。S1松手，C1又充電，在10K電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位在振蕩穩(wěn)定后應(yīng)保證復(fù)位高電平持續(xù)時(shí)間大于2個(gè)機(jī)器周期，采用12M晶振后復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過(guò)2us，按參考資料所講，本電路采用10uf電容，10k電阻，另外開(kāi)關(guān)S1串聯(lián)1K電阻，其保護(hù)作用。S2到S5采用10K的上拉電組，當(dāng)有鍵按下時(shí)，會(huì)在單片機(jī)P1.2口輸出不同的電壓值，從而判斷哪個(gè)鍵按下，如電路，若S2按下，則單片機(jī)1.2口得到1/2VCC，若S3按下，則單片機(jī)1.2口得到

31、2/3VCC，依次類(lèi)推，從而通過(guò)電壓變化判別哪個(gè)鍵按下，下得到一個(gè)穩(wěn)定的高電平,即負(fù)載比較小,10k以上為好,這樣功耗小.本電路選用10k電阻。另外為了去除鍵盤(pán)抖動(dòng)，加入56P電容構(gòu)成RC延時(shí)電路，消除影響。4.4單片機(jī)電源由電腦USB口供電，通過(guò)整流，濾波輸出穩(wěn)定的5V直流電壓濾波電路常用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般由電抗元件組成，如在負(fù)載電阻兩端并聯(lián)電容器C，或與負(fù)載串聯(lián)電感器L，以及由電容，電感組成而成的各種復(fù)式濾波電路整流是利用二極管的單向?qū)щ娦园逊较蛑芷谛宰兓慕涣麟妷鹤優(yōu)閱蜗蛎}動(dòng)電壓（注意這時(shí)候還不是直流電壓），然后利用電容儲(chǔ)存電荷維持電壓不發(fā)生突變的特性把單向脈動(dòng)電壓變?yōu)閹в?/p>

32、交流紋波的直流電壓，如果需要更高質(zhì)量更穩(wěn)定的直流電壓，還要再加穩(wěn)壓元器件。4.5 驅(qū)動(dòng)電路本電路通過(guò)采用繼電器實(shí)現(xiàn)控制外部加熱電路的通斷，具體通過(guò)繼電器的通斷實(shí)現(xiàn)對(duì)外部電路通斷的控制，繼電器閉合則接通外部加熱電路，電路工作，反之，加熱電路斷開(kāi)，工作時(shí)當(dāng)三極管處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，電磁繼電器吸合，電路工作，電路中的二極管起延時(shí)釋放的作用。線圈通電正常工作時(shí)，二極管對(duì)電路不起作用。線圈斷電時(shí)，線圈上產(chǎn)生的自感電勢(shì)而使二極管導(dǎo)通，線圈電流按指數(shù)規(guī)律緩慢下降，從而使繼電器的觸電延時(shí)斷開(kāi)。電路中1K電阻起限流保護(hù)作用。在P3.4口加入工作指示燈，當(dāng)外部加熱電路導(dǎo)通時(shí)發(fā)光二極管亮。4.6 測(cè)溫電路因?yàn)镈S1

33、8B20的DQ端是單線雙向通訊的，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是開(kāi)漏，故加一4.7k電阻。4.7調(diào)試過(guò)程調(diào)試分析包括硬件調(diào)試分析，與軟件調(diào)試分析及軟硬件聯(lián)調(diào)。一般情況下先進(jìn)性硬件調(diào)試，再調(diào)試軟件，在調(diào)試過(guò)程中找出錯(cuò)誤，缺陷，判斷各種故障，直至實(shí)現(xiàn)所有設(shè)置功能。在溫度傳感器兩端加上5V電壓，用萬(wàn)用表測(cè)出測(cè)量可證實(shí)溫度傳感器兩端輸出的是穩(wěn)定的電壓信號(hào)，符合單片機(jī)的輸入條件，該信號(hào)可以直接接入單片機(jī)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。接著進(jìn)行綜合調(diào)試，將各部分子程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)中，反復(fù)調(diào)試直至準(zhǔn)確無(wú)誤，接著調(diào)試整個(gè)系統(tǒng)，將各部分調(diào)試完的子程序整合起來(lái)，通過(guò)軟件編譯至無(wú)誤后寫(xiě)入單片機(jī)中，直至實(shí)現(xiàn)全部功能。調(diào)試中遇到的問(wèn)題 1，線路接線松動(dòng)，

34、導(dǎo)致有幾次電路斷路。2，DS18B20的時(shí)序設(shè)置是比較難的問(wèn)題，由于幾次時(shí)序上設(shè)置的錯(cuò)誤導(dǎo)致出不了結(jié)果，后經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試解決問(wèn)題。第六章 軟件設(shè)計(jì)軟件方案主要包括數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理，顯示，繼電器控制電路等子程序，電路啟動(dòng)后，預(yù)設(shè)所需溫度值，溫度傳感器把測(cè)量結(jié)果輸出到單片機(jī)中，由單片機(jī)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。有數(shù)據(jù)處理程序完成數(shù)據(jù)間的轉(zhuǎn)換和數(shù)制間轉(zhuǎn)換，當(dāng)測(cè)量值低于預(yù)設(shè)溫度值時(shí)啟動(dòng)繼電器開(kāi)始加熱，當(dāng)測(cè)量溫度值低于預(yù)設(shè)值時(shí)關(guān)閉繼電器，停止加熱。軟件程序流程圖開(kāi)始系統(tǒng)初始化繼電器閉合導(dǎo)通加熱電路否是判斷檢測(cè)溫度是否大于預(yù)設(shè)值數(shù)碼管掃描顯示A/D轉(zhuǎn)換傳感器采集信號(hào)鍵盤(pán)設(shè)置溫度第七章 總結(jié)與展望工作總結(jié)我不會(huì)忘記這

35、難忘的幾個(gè)月的時(shí)間，畢業(yè)設(shè)計(jì)給了我難忘的回憶。剛開(kāi)始在我徜徉書(shū)海查找資料的日子里，最難忘的是每次找到資料時(shí)的激動(dòng)和興奮；親手設(shè)計(jì)電路圖的時(shí)間里，記憶最深的是每一步小小思路實(shí)現(xiàn)時(shí)那開(kāi)心的心情；為了論文我冥思苦想，但看著親手打出的一字一句，心里充滿(mǎn)了喜悅。這段旅程看似荊棘密布，實(shí)則蘊(yùn)藏著無(wú)盡的寶藏。我從資料的查閱中，掌握了很多單片機(jī)、LED顯示屏、溫度傳感器的知識(shí)，讓我對(duì)我所學(xué)過(guò)的知識(shí)有所鞏固和提高，并且讓我對(duì)當(dāng)今單片機(jī)、LED顯示屏、溫度傳感器的最新發(fā)展技術(shù)有所了解。整個(gè)畢設(shè)的過(guò)程是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題的過(guò)程，在這過(guò)程中遇到了很多的困難和難題，通過(guò)老師和同學(xué)的幫助一一得到解決，使我增長(zhǎng)了不少知識(shí)。按

36、照任務(wù)書(shū)要求，所設(shè)計(jì)電路能測(cè)量出溫度的數(shù)值，實(shí)時(shí)顯示測(cè)量到的溫度數(shù)值，控溫值可用鍵盤(pán)設(shè)置，所測(cè)量值按十進(jìn)制數(shù)的形式顯示，測(cè)量溫度范圍為：度控制器控溫精度為度，順利完成各項(xiàng)設(shè)計(jì)要求。技術(shù)展望 單片機(jī)發(fā)展至今，人們已經(jīng)針對(duì)不同的需要設(shè)計(jì)了許多不同型號(hào)的單片機(jī)，可以說(shuō)現(xiàn)在的單片機(jī)是百花齊放的時(shí)期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機(jī)，從8位、16位到32位，應(yīng)有盡有?？v觀單片機(jī)發(fā)展過(guò)程，以后單片機(jī)會(huì)從以下幾方面改進(jìn)1低功耗CMOS化2外圍化電路內(nèi)裝化因此，關(guān)于單片機(jī)理論及其應(yīng)用的研究必將是一個(gè)長(zhǎng)期的研究課題。相信隨著人們對(duì)單片機(jī)不斷深入，單片機(jī)必將展現(xiàn)出更加廣闊、更加引人注目的發(fā)展前景。參考文

37、獻(xiàn)1、王建校、揚(yáng)建國(guó)。51系列單片機(jī)及C51程序設(shè)計(jì)。M北京.科學(xué)出版社 20022、何希才、伊兵、杜煜。新型實(shí)用電子電路400例。M北京。電子工業(yè)出版社。19993、王福瑞.單片微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全.M 北京 北京航空航天大學(xué)出版社.19994、何立民。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)。M北京 北京航空航天大學(xué)出版社.19965、張洪潤(rùn)、藍(lán)清華。單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)教程。M北京 清華大學(xué)出版社。19976、Sterpone, Luca Sterpone。Electronics System Design Techniques for Safety Critical Applications。Springer。2

38、0087、宏晶科技、 stcmcu 致 謝本文是在XXX老師的耐心指導(dǎo)下完成的。在課題的研究過(guò)程中，他每周都對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行悉心指導(dǎo)和幫助。在我遇到困難時(shí)，他也多次給我鼓勵(lì)和鞭策。XXX的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度、淵博的知識(shí)、無(wú)私的奉獻(xiàn)精神使我深受啟迪。從尊敬的導(dǎo)師身上，我不僅學(xué)到了扎實(shí)、寬廣的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，也學(xué)到了做人的道理。經(jīng)過(guò)這段時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我感覺(jué)到學(xué)會(huì)使用必要工具和掌握扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)的重要性，感受到到網(wǎng)絡(luò)在學(xué)習(xí)工作中起到的作用，在遇到難以解決的問(wèn)題時(shí)，不僅可以求助于老師同學(xué)還可以在因特網(wǎng)上去尋找所需的資料。同時(shí)在畢設(shè)過(guò)程中通過(guò)閱讀英文資料、翻譯英文材料切實(shí)提高了我使用英語(yǔ)的水平，使我更深刻認(rèn)識(shí)到

39、英語(yǔ)在學(xué)習(xí)中的重要性，在以后的工作生活中要經(jīng)常溫習(xí)英語(yǔ)。 在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中 ，我要謝謝我的家人和朋友，感謝他們一直對(duì)我的關(guān)愛(ài)，有他們的陪伴給了我無(wú)窮的動(dòng)力。大學(xué)四年轉(zhuǎn)瞬即逝，接下來(lái)在踏上社會(huì)的路上也必然有很多難題等我去解決，我相信我可以走好接下去的每一步。附錄 P3M1 EQU 0B1H P3M0 EQU 0B2H;*;主程序;* ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP TIME0 ORG 0030HMAIN: MOV SCON,#00H MOV TMOD,#01H MOV TL0,#00H MOV TH0,#00H MOV 30H,#9 MOV P3M1,

40、#00H MOV P3M0,#20H MOV DPTR,#0800H CLR P3.5 SETB P3.4 MOV 9DH,#04H CLR P1.7 MOV 40H,#20 MOV 41H,#2 MOV 42H,#0 CLR 7FH LCALL TEST_WT SETB EA SETB ET0 SETB TR0 START: MOV A,40H LCALL WT_C JC TURN_OFF CLR P3.4 SETB P3.5 AJMP STARTTURN_OFF: CLR P3.5 SETB P3.4 AJMP START;*;溫度比較子程序;入口參數(shù):A;出口參數(shù):C;* WT_C: C

41、LR C SUBB A,46H RET ;*;定時(shí)中斷;* TIME0: PUSH ACC PUSH PSW CLR TR0 MOV TL0,#00H MOV TH0,#00H LCALL KEY_SCAN DJNZ 30H,BACK_M MOV 30H,#9 LCALL TEST_WTBACK_M: SETB TR0 POP PSW POP ACC RETI;*;DS18B20主程序;入口參數(shù):無(wú);出口參數(shù):無(wú);* DQ BIT P3.7 ;DS18B20的數(shù)據(jù)口位P3.3 TPH DATA 48H ;存放溫度值的高字節(jié) TPL DATA 49H ;存放溫度值的低字節(jié) INTEG EQU 4

42、6H ;轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)整數(shù)部分 DECIM EQU 47H ;轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)小數(shù)部分TEST_WT: LCALL DS18B20_Reset ;設(shè)備復(fù)位 MOV A,#0CCH ;跳過(guò)ROM命令 LCALL DS18B20_WriteByte ;送出命令 MOV A,#044H ;開(kāi)始轉(zhuǎn)換 LCALL DS18B20_WriteByte ;送出命令 LCALL DELAY ;延時(shí)等待轉(zhuǎn)換完成 LCALL DS18B20_Reset ;設(shè)備復(fù)位 MOV A,#0CCH ;跳過(guò)ROM命令 LCALL DS18B20_WriteByte ;送出命令 MOV A,#0BEH ;讀暫存存儲(chǔ)器 LCALL DS18B

43、20_WriteByte ;送出命令 LCALL DS18B20_ReadByte ;讀溫度低字節(jié) MOV TPL,A ;存儲(chǔ)數(shù)據(jù) LCALL DS18B20_ReadByte ;讀溫度高字節(jié) MOV TPH,A ;存儲(chǔ)數(shù)據(jù)DATA_P: CLR C MOV A,TPH RLC A JC TEST_WTPROC: MOV A,TPL ANL A,#0FH MOV DECIM,A MOV A,TPH SWAP A ANL A,#0F0H MOV INTEG,A MOV A,TPL SWAP A ANL A,#0FH ORL INTEG,A LCALL WT_BCD MOV R0,#56H LCA

44、LL DISPLAY RET;*;延時(shí)X微秒;不同的工作環(huán)境,需要調(diào)整此函數(shù);入口參數(shù):R7;出口參數(shù):無(wú);*DelayXus: ;6 此延時(shí)函數(shù)是使用1T的指令周期進(jìn)行計(jì)算,與傳統(tǒng)的12T的MCU不同 NOP ;1 NOP ;1 NOP ;1 NOP ;1 NOP ;1 NOP ;1 NOP ;1 NOP ;1 DJNZ R7,DelayXus ;4 RET ;4;*;復(fù)位DS18B20,并檢測(cè)設(shè)備是否存在;入口參數(shù):無(wú);出口參數(shù):無(wú);*DS18B20_Reset: CLR DQ ;送出低電平復(fù)位信號(hào) MOV R7,#240 ;延時(shí)至少480us LCALL DelayXus MOV R7,#240 LCALL DelayXus SETB DQ ;釋放數(shù)據(jù)線 MOV R7,#60 ;等待60us LCALL DelayXus MOV C,DQ ;檢測(cè)存