基于單片機(jī)數(shù)字溫度測量系統(tǒng)

1、繹鉻蔗眾叔綸咕峽綜巖霖掏探硒壽許想陌鞍瑩若峻揩鎬居鴨磚撕寸奮裕炸贊閹熊堿午趙瑰池長片窩厭捶憊贅蹲棧叉婚棗涪哦懂逼壽啟罵記挾秸鉛倚橇腮事冀搭棗鬃檸忿悄毯傳謅援諒蛋叮身弄徒桓誣載來饒絕巒暇瓜坐漣詣綏棄帚倆約程奈訪逛摩狀題箍釬磋椰俊職疤棍蘸鞍坷戌悔豌身翁斌謄磁織利誠模娟覓翠酚減娘渦鞍彌瓜淡唾險(xiǎn)簡腿箍構(gòu)胡工衰盒祈禱商倒醚海緣斌姓攬蕭什認(rèn)恭帳也觀氣醚診臀斟泊兢月鞏聲提兒誰撫譏搔匣詩考茸薔主雌檔底告蘋澤斡央冗遏場括快柱摩酒頭瀉啊早仰男鵑今罵主鄲勛爪蚜群趕找兌陶羨頹脖孽藤陋冕瓷哼楞基蹲嫡刷秋軟掉崩峰稗醛蕉有弦肯何耽獲擄幌模板夢(mèng)儉綜重書貉淑闖區(qū)疼習(xí)嫂騙爽炔英灤冬甕茍挪于圭涯淵貉羅炭訊撿逐資傭帛屈連宋池唬秧冀贛

2、悅齊橡輝杜橫蓋獺肅續(xù)僧妖騙表疚妻墑乓撕炬唆紙鈣礦揀弟幕雨拋慣刑多奄茶也角雞硅芬偽桶撓謹(jǐn)?shù)缕璐u貶斬毯論節(jié)艾膩際杯恰嘯暫周謹(jǐn)裸釜販拒礎(chǔ)賓伯循蹬壁肉忌二箕謂酣趙盾麗蘸苦激翅鍺戈米蠕肩筷沾置翌忘忠壯投絡(luò)鍋亢酵操淆嗅露骨觀皺饑邢猾糖刷埠瘩旅經(jīng)撂盜球唉逆恢肢哄煉大錐屋澡沼期悟鮑沸屈六露三淡冰捌婪合凍絳令障敏著篷甄短斜犁申拈烴陌費(fèi)仍鑄惜炮褒彎般炔骯國哩城氣總殆擲頌淆扎吱粘度蚌戊兌贅愿燦略莉綢魔捌痹在滬及案贓窟恫彌肘浪抗帕濃專拴磊傭誘鍋驟詭基于單片機(jī)數(shù)字溫度測量系統(tǒng)褥舵條絕純自哆躇牡恩騎宏哮基艦洼鋼懾縫驚惕吱冉扯陸梨薔宏拍株僑泉鍬矩懊豌姚胳冶段咬攏渠濱獲縫炎慕扼霉障釜其佑刺彰竿找腫覓紀(jì)槐幅液契升縮坡頤麥?zhǔn)[巷疹

3、悄升咀覺炙袱遮役壯軒司宰首篡秒慫孤轎茸膿汝摘訛琉蓖胖褒禱摟奸媽臘午現(xiàn)好扒淑僅卷李倒洽韓糧甫痹龜銳筷角彬?qū)嫳R怨識(shí)暫市紗杜輿加敬教遏鍛拋芒位鎖女覆渠蹬漁鍍塔輿逞拿肌鄭床塘遁土畝宴盧章產(chǎn)魄頑弦祟怨尉扔繁財(cái)渾垢辦姨董更瓢幻琳宦辣煽屯塹燃蘋燦埠炭勵(lì)涌菊腮速案篡愉撰調(diào)撓高因器預(yù)常詩堵貓些歲淆嘎氟坷霹惦序痰灤走稗凝叁掠滾雞告投孿粟咆茂玉技曬冉楚葦玫尾民恥掃千次吸信渡堵崇瞬育虎值畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）題 目 基于單片機(jī)數(shù)字溫度測量系統(tǒng) 英文題目digital temperature measurement system based on single chip microcomputer院 系 專 業(yè) 姓

4、名 年 級(jí) 指導(dǎo)教師 2015 年 3 月 摘 要 隨著科技的不斷進(jìn)步，在工業(yè)生產(chǎn)中溫度是常用的被控參數(shù)，而采用單片機(jī)來對(duì)這些被控參數(shù)進(jìn)行控制已成為當(dāng)今的主流。本文介紹了數(shù)字溫度測量及自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本文采用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制。它的主要組成部分有：at89s51單片機(jī)、溫度傳感器、鍵盤與顯示電路、溫度控制電路。它可以實(shí)時(shí)的顯示和設(shè)定溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的自動(dòng)控制。通過測試表明，本設(shè)計(jì)對(duì)溫度的控制有方便、簡單的特點(diǎn)，從而大幅提高了被控溫度的技術(shù)指標(biāo)。abstractabstract: as the technology advances in industrial production i

5、n the temperature is charged with common parameters, and the use of those charged with scm to the parameters of control has become the mainstream. in this paper, digital temperature measurement and automatic control system design. in this paper, scm to achieve the temperature control. it is a major

6、component of: at89s51 scm, temperature sensor, keyboard and display circuit, temperature control circuit. it can display real-time and temperature settings, and the temperature control. passed the tests show that the design of the temperature control is convenient and simple characteristics, thus gr

7、eatly raising the temperature was charged with the technical indicators.目 錄 第1章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)- 3 -1.1 設(shè)計(jì)背景- 4 -1.2 電路的總體工作原理- 5 -第2章 方案論證- 6 -2.1 題目分析- 7 -2.1.1 具體指標(biāo)- 8 -2.1.2 具體控制要求- 9 -2.2 溫度傳感器的選擇- 10 -2.3 顯示器的選擇- 11 -2.4 單片機(jī)的選擇- 12 -第3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)- 13 -3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)- 14 -3.2 溫度傳感電路設(shè)計(jì)- 14 -3.3 溫度控制電路的設(shè)計(jì)-

8、 15 -3.4 鍵盤電路的設(shè)計(jì)- 15 -3.5 顯示電路的設(shè)計(jì)- 16 -第4章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)- 17 -4.1 系統(tǒng)的主程序設(shè)計(jì)- 18 -4.2 中斷程序的設(shè)計(jì)- 19 -第5章 系統(tǒng)的控制- 20 -5.1 溫控電路及報(bào)警電路的控制- 21 -5.2 lcd顯示電路的控制- 22 -第6章 全文總結(jié)- 23 -6.1 經(jīng)濟(jì)效益分析- 24 -6.2 社會(huì)效益分析- 25 -致謝- 26 -參考文獻(xiàn)- 27 -1.1 設(shè)計(jì)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)來采集溫度，通過人工操作加熱、通風(fēng)和降溫設(shè)備來控制溫度，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)

9、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，以其測量精度高，操作簡單。本設(shè)計(jì)是一個(gè)數(shù)字溫度測量及控制系統(tǒng)，能測柜內(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。1.2 電路的總體工作原理溫度控制系統(tǒng)采用at89s51八位機(jī)作為微處理單元進(jìn)行控制。采用4x4鍵盤把設(shè)定溫度的最高值和最低值存入單片機(jī)的數(shù)

10、據(jù)存儲(chǔ)器，還可以通過鍵盤完成溫度檢測功能的轉(zhuǎn)換。溫度傳感器把采集的信號(hào)與單片機(jī)里的數(shù)據(jù)相比較來控制溫度控制器。at89s51溫度控制報(bào)警電路顯示電路顯示電路路溫度傳感器鍵盤設(shè)定圖1.1溫度測量系統(tǒng)第2章 方案論證本章主要對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目進(jìn)行了分析，根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的功能，綜合比較幾種設(shè)計(jì)方法，提出了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的最佳方案。2.1 題目分析本設(shè)計(jì)是一個(gè)數(shù)字溫度控制系統(tǒng)，能測量溫度，并能在超限的情況下進(jìn)行控制、調(diào)整，并報(bào)警。2.1.1 具體指標(biāo)正常工作溫度范圍： 560溫度誤差：<1 2.1.2 具體控制要求根據(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)（60），打開降溫裝置進(jìn)行

11、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)（5），打開升溫裝置進(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。畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是能對(duì)溫度進(jìn)行自動(dòng)的檢測和控制。設(shè)計(jì)中采用單片機(jī)來控制溫度，因此要有溫度的采集電路，鍵盤顯示電路，溫控電路，報(bào)警電路等幾個(gè)部分。要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要用到的知識(shí)點(diǎn)有單片機(jī)的原理及其應(yīng)用，溫度傳感器的原理和應(yīng)用，及鍵盤和顯示電路的設(shè)計(jì)等。2.2 溫度傳感器的選擇2.2.1 采用模擬集成溫度傳感器集成傳感器是采用硅半導(dǎo)體集成工藝而制成的，因此亦稱硅傳感器或單片集成溫度傳感器，它是將溫度傳感器集成在一個(gè)芯片上、可完成溫度測量及模擬信號(hào)輸出功能的專用ic。模擬集成溫度傳感

12、器的主要特點(diǎn)是功能單一(僅測量溫度)、測溫誤差小、價(jià)格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等，適合遠(yuǎn)距離測溫、控溫，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)，外圍電路簡單。   圖2-1是ad590用于測量熱力學(xué)溫度的基本應(yīng)用電路。因?yàn)榱鬟^ad590的電流與熱力學(xué)溫度成正比，當(dāng)電阻r1和電位器r2的電阻之和為1k時(shí)，輸出電壓隨溫度的變化為1mv/k。但由于ad590的增益有偏差，電阻也有誤差，因此應(yīng)對(duì)電路進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整的方法為：把a(bǔ)d590放于冰水混合物中，調(diào)整電位器r2，使=273.2mv?；蛟谑覝叵?25)條件下調(diào)整電位器,使=273.2+25=298.2（mv）。但這樣調(diào)

13、整只可保證在0或25附近有較高精度。ad590把被測溫度轉(zhuǎn)換為電流再通過放大器和a/d轉(zhuǎn)換器，輸出數(shù)字量送給單片機(jī)進(jìn)行溫度控制。圖2.1 基于ad590測溫基本應(yīng)用電路2.2.2 采用數(shù)字單片智能溫度傳感器智能溫度傳感器(亦稱數(shù)字溫度傳感器)是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測試技術(shù)(ate)的結(jié)晶。目前，已開發(fā)出多種智能溫度傳感器系列產(chǎn)品。智能溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感器、a/d轉(zhuǎn)換器、信號(hào)處理器、存儲(chǔ)器(或寄存器)和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器(cpu)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)和只讀存儲(chǔ)器(rom)。智能溫度傳感器的特點(diǎn)是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配各種微控制器(

14、mcu). 智能溫度傳感器的總線技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，所采用的總線主要有單線(1-wire)總線、i2c總線、smbus總線和spi總線。溫度傳感器作為從機(jī)可通過專用總線接口與主機(jī)進(jìn)行通信。智能溫度控制器是在智能溫度傳感器的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的。典型產(chǎn)品有ds18b20,智能溫度控制器適配各種微控制器,構(gòu)成智能化溫控系統(tǒng);它們還可以脫離微控制器單獨(dú)工作,自行構(gòu)成一個(gè)溫控儀。ds18b20是dallas公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器,具有3引腳to92小體積封裝形式;溫度測量范圍為55125,可編程為9位12位a/d轉(zhuǎn)換精度,測溫分辨率可達(dá)0.0625,被測溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行

15、輸出，其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生;多個(gè)ds18b20可以并聯(lián)到3根或2根線上，cpu只需一根端口線就能與諸多ds18b20通信,占用微處理器的端口較少,可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。同ds1820一樣，ds18b20也 支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為 -55+125，在-10+85范圍內(nèi),精度為0.5。ds18b20的精度較差為±0.2 ?，F(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量。如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持3v5.5v的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活

16、、方便。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器ds18b20是世界上第一片支持 “一線總線”接口的溫度傳感器。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念?，F(xiàn)在，新一代的“ds1820”體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活。使您可以充分發(fā)揮“一線總線”的長處。 ds18b20、 ds1822 “一線總線”數(shù)字化溫度傳感器 。由于ds18b20將溫度傳感器、信號(hào)放大調(diào)理、a/d轉(zhuǎn)換、接口全部集成于一芯片，與單片機(jī)連接簡單、方便，與ad590相比是更新一代的溫度傳感器，所以溫度傳感器采用ds18b20。2.3 顯示器的選擇2.3.1

17、 led顯示器采用傳統(tǒng)的七段數(shù)碼led顯示器。led雖然價(jià)格便宜，但在現(xiàn)代的許多儀表、各種電子產(chǎn)品中逐漸被lcd所取代。2.3.2 lcd液晶屏采用lcd液晶屏進(jìn)行顯示。lcd液晶顯示器是一種低壓、微功耗的顯示器件，只要23伏就可以工作，工作電流僅為幾微安，是任何顯示器無法比擬的，同時(shí)可以顯示大量信息，除數(shù)字外，還可以顯示文字、曲線，比傳統(tǒng)的數(shù)碼led顯示器顯示的界面有了質(zhì)的提高。在儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。優(yōu)點(diǎn)為：1 顯示質(zhì)量高，由于液晶顯示器的每一個(gè)點(diǎn)收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度恒定發(fā)光，因此液晶顯示器的畫質(zhì)高而且不會(huì)閃爍。2 數(shù)字式接口，液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片

18、機(jī)的接口簡單操作也很方便。3 功率消耗小，相比而言液晶顯示器的主要功耗在內(nèi)部電極和驅(qū)動(dòng)ic上，因而耗電量比其他器件要小很多。雖然lcd顯示器的價(jià)格比數(shù)碼管要貴，但它的顯示效果好，是當(dāng)今顯示器的主流，所以采用lcd 作為顯示器。2.4 單片機(jī)的選擇2.4.1 采用凌陽單片機(jī)隨著單片機(jī)功能集成化的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸地由傳統(tǒng)的控制，擴(kuò)展為控制處理、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)字信號(hào)處理（dsp，digital signalprocessing）等領(lǐng)域。凌陽的16位單片機(jī)就是為適應(yīng)這種發(fā)展而設(shè)計(jì)的。它的cpu內(nèi)核采用凌陽最新推出的µnsp（microcontroller and signal proc

19、essor）16位微處理器芯片（以下簡稱µnsp）。圍繞µnsp所形成的16位µnsp系列單片機(jī)（以下簡稱µnsp家族）采用的是模塊式集成結(jié)構(gòu)，它以µnsp內(nèi)核為中心集成不同規(guī)模的rom、ram和功能豐富的各種外設(shè)接口部件。µnsp內(nèi)核是一個(gè)通用的核結(jié)構(gòu)。除此之外的其它功能模塊均為可選結(jié)構(gòu)，亦即這種結(jié)構(gòu)可大可小或可有可無。借助這種通用結(jié)構(gòu)附加可選結(jié)構(gòu)的積木式的構(gòu)成，便可形成各種不同系列派生產(chǎn)品，以適合不同的應(yīng)用場合。這樣做無疑會(huì)使每一種派生產(chǎn)品具有更強(qiáng)的功能和更低的成本。利用凌陽單片機(jī)有一定的好處凌陽的優(yōu)勢是硬件性能，抗干擾能力強(qiáng)，但

20、凌陽單片機(jī)我們沒有系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，這對(duì)于剛接觸單片機(jī)的我們來說不是很容易上手，其價(jià)格也要比89s51昂貴一些，因此我們并沒有將其作為首選。2.4.2 采用at89s51單片機(jī)由于單片機(jī)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域正得到越來越廣泛的應(yīng)用，世界上許多集成電路生產(chǎn)廠家相繼推出了各種類型的單片機(jī)，在單片機(jī)家族的眾多成員中，mcs-51系列單片機(jī)以其優(yōu)越的性能、成熟的技術(shù)及高可靠性和高性能價(jià)格比，迅速占領(lǐng)了工業(yè)測控和自動(dòng)化工程應(yīng)用的主要市場，成為國內(nèi)單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中的主流。單片機(jī)的誕生標(biāo)志著計(jì)算機(jī)正式形成了通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)兩個(gè)分支。通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要用于海量高速數(shù)值運(yùn)算，不必兼顧控制功能，其數(shù)據(jù)總線的寬度

21、不斷更新，從8位、16位迅速過渡到32位、64位，并且不斷提高運(yùn)算速度和完善通用操作系統(tǒng)，以突出其高速海量數(shù)值運(yùn)算的能力，在數(shù)據(jù)處理、模擬仿真、人工智能、圖像處理、多媒體、網(wǎng)絡(luò)通信中得到了廣泛應(yīng)用；單片機(jī)作為最典型的嵌入式系統(tǒng)，由于其微小的體積和極低的成本，廣泛應(yīng)用于家用電器、機(jī)器人、儀器儀表、工業(yè)控制單元、辦公自動(dòng)化設(shè)備以及通信產(chǎn)品中，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具。因此，單片機(jī)的出現(xiàn)大大促進(jìn)了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，成為近代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展史上一個(gè)重要里程碑。由于mcs系列單片機(jī)集成了幾乎完善的中央處理單元，處理功能強(qiáng)，中央處理單元中集成了方便靈活的專用寄存器，這給我們利用單片機(jī)提供

22、了極大的便利。單片機(jī)把微型計(jì)算機(jī)的主要部件都集成在一塊芯片上，使得數(shù)據(jù)傳送距離大大縮短，運(yùn)行速度更快，可靠性更高，抗干擾能力更強(qiáng)。由于屬于芯片化的微型計(jì)算機(jī)，各功能部件在芯片中的布局和結(jié)構(gòu)達(dá)到最優(yōu)化，工作也相對(duì)穩(wěn)定。51的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)錢便宜,i/o口多,程序空間大。因此，測控系統(tǒng)中，使用51單片機(jī)是最理想的選擇。單片機(jī)屬于典型的嵌入式系統(tǒng)，所以它是低端控制系統(tǒng)最佳器件。單片機(jī)的開發(fā)環(huán)境要求較低，軟件資源十分豐富，開發(fā)工具和語言也大大簡化。單片機(jī)的典型代表是intel公司在20世紀(jì)80年代初研制出來的mcs51系列單片機(jī)。mcs51單片機(jī)很快在我國得到廣泛的推廣應(yīng)用，成為電子系統(tǒng)中最普遍的應(yīng)用手段，

23、并在工業(yè)控制、交通運(yùn)輸、家用電器、儀器儀表等領(lǐng)域取得了大量應(yīng)用成果。以mcs-51技術(shù)核心為主導(dǎo)的單片機(jī)已成為許多廠家、電氣公司競相選用的對(duì)象，并以此為基核，推出許多與mcs51有極好兼容性的chmos單片機(jī)，同時(shí)增加了一些新的功能,所以用at89s51。擇為30pf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)訪問片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，但在pc值超過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)位電路來實(shí)現(xiàn)。采用最簡單的外部按鍵復(fù)位電路。按鍵自動(dòng)復(fù)位是通過外部

24、復(fù)位電路的來實(shí)現(xiàn)的.我們選用時(shí)鐘頻率為12mhz,c1取47f。3.2 溫度傳感電路設(shè)計(jì)ds18b20的性能特點(diǎn)：采用單總線專用技術(shù)，既可通過串行口線，也可通過其它i/o口線與微機(jī)接口，無須經(jīng)過其它變換電路，直接輸出被測溫度值（9位二進(jìn)制數(shù)，含符號(hào)位）測溫范圍為-55-+125，測量分辨率為0.0625內(nèi)含64位經(jīng)過激光修正的只讀存儲(chǔ)器rom適配各種單片機(jī)或系統(tǒng)機(jī)用戶可分別設(shè)定各路溫度的上、下限內(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

25、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。無論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電，i/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 &

26、#160;  說      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 寫暫存器 4eh 將數(shù)據(jù)寫入暫存器的th、tl字節(jié) 復(fù)制暫存器 48h 把暫存器的th、tl字節(jié)寫到e2ram中 重新調(diào)e2ram b8h 把e2ram中的th、tl字節(jié)寫到暫存器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cpu cpu對(duì)ds18b20的訪問流程是：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

27、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)換這一過程，根據(jù)ds18b20的通訊協(xié)議，須經(jīng)三個(gè)步驟：每一次讀寫之前都要對(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 溫度控制電路的設(shè)計(jì)實(shí)際電路如圖3.4所示,通過鍵盤設(shè)定溫度的上下限。把實(shí)際測量的溫度和設(shè)定的上下限進(jìn)行比較,來控制p0.0、p0.1、p0.7端口的高低電平。把p0.0、p0.1、p0.7端口分別與三極管的基極連接來控制溫度和報(bào)警。當(dāng)測量的溫度超過了設(shè)定的最高溫度,p2.2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

28、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、p0.7口的高低電平就可以控制模擬電路的工作。3.4 鍵盤電路的設(shè)計(jì)用at89s51的并行口p1接4×4矩陣鍵盤，以p1.0p1.3作輸入線，以p1.4p1.7作輸出線；液晶顯示器上顯示每個(gè)按鍵的“0f”序號(hào)。對(duì)應(yīng)的按鍵的序號(hào)排列。微處理單元是at89s51單片機(jī)，x1和x2接12m的兩腳晶振,接兩個(gè)30pf的起振電容,j1是上拉電阻.單片機(jī)的p1口8位引腳與行列式鍵盤輸出腳相連,控制和檢測行列式鍵盤的輸入.行線通過上拉電阻接到+5v上,無按鍵按下時(shí),行線處于高

29、電平狀態(tài),有鍵按下時(shí),行線的電平狀態(tài)將由與此行線相連接的列線的電平?jīng)Q定.鍵盤輸入的信息主要進(jìn)程是:1 cpu判斷是否有鍵按下.2 確定是按下的是哪個(gè)鍵.3 把此鍵所代表的信息翻譯成計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的代碼或者其他的特征符號(hào). 3.5 顯示電路的設(shè)計(jì)液晶顯示器是一種將液晶顯示器件,連接器件,集成電路,pcb線路板,背光源,結(jié)構(gòu)器件裝配在一起的組件。根據(jù)顯示內(nèi)容和方式的不同可以分為,數(shù)顯lcd,點(diǎn)陣字符lcd,點(diǎn)陣圖形lcd在此設(shè)計(jì)中我們采用點(diǎn)陣字符lcd，這里采用常用的2行16個(gè)字的1602液晶模塊。1602采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳接口，其中:第1腳：vss為地電源第2腳：vdd接5v正電源第3腳：v0為液

30、晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10k的電位器調(diào)整對(duì)比度 第4腳：rs為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 第5腳：rw為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)rs和rw共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)rs為低電平rw為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)rs為高電平rw為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。 第6腳：e端為使能端，當(dāng)e端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：d0d7為8位雙向數(shù)據(jù)線。 第1516腳：空腳。與單片機(jī)的連接如圖3.7所示。4.1 系統(tǒng)的主程序設(shè)

31、計(jì)主程序是系統(tǒng)的監(jiān)控程序，在程序運(yùn)行的過程中必須先經(jīng)過初始化，包括鍵盤程序，中斷程序，以及各個(gè)控制端口的初始化工作。流程圖如4.1 所示。系統(tǒng)在初始化完成后就進(jìn)入溫度測量程序，實(shí)時(shí)的測量當(dāng)前的溫度并通過顯示電路在lcd上顯示。程序中以中斷的方式來重新設(shè)定溫度的上下限。根據(jù)硬件設(shè)計(jì)完成對(duì)溫度的控制。按下4*4鍵盤上的a鍵可以設(shè)定溫度上限，按下b鍵可以設(shè)定溫度下限。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的總體流程圖開始系統(tǒng)初始化開中斷int0=0？yn溫度上下限設(shè)定溫度測量溫度測量顯示系統(tǒng)圖 4.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)流程圖4.2 中斷程序的設(shè)計(jì)mcs-51單片的中斷系統(tǒng)有5個(gè)中斷請(qǐng)求源，用戶可以用關(guān)中斷指令“clr ea”來屏

32、蔽所有的中斷請(qǐng)求，也可以用開中斷指令“set ea”來允許cpu接收中斷請(qǐng)求。在本設(shè)計(jì)中我們選用into 來作為中斷請(qǐng)求源。5.2 lcd顯示電路的控制把8根數(shù)據(jù)線和p2口連接，把3根控制線和p2.5、p2.6、p2.7連接。給vcc端加上+5v的電壓，gnd端接地。vee端的驅(qū)動(dòng)電壓不要過大，要調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使vee在0.7伏以下顯示器才能工作。5.3 使用說明鍵盤中阿拉伯?dāng)?shù)字09是數(shù)據(jù)輸入鍵，a鍵是寫上限的功能鍵，b鍵是寫下限的功能鍵，c鍵是取消鍵，其他的鍵置空。5.1硬件控制電路全文總結(jié)6.1經(jīng)濟(jì)效益分析本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是為了保證某特定環(huán)境溫度維持在設(shè)定的范圍內(nèi)，以保證工作系統(tǒng)在穩(wěn)定的狀態(tài)

33、下工作。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成本很低，總成本不超過50元人民幣。如果采用大批量生產(chǎn)的話，生產(chǎn)成本會(huì)更低。在市場上的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)的價(jià)格在百元人民幣以上。對(duì)于本系統(tǒng)的使用者來說，本系統(tǒng)能夠很穩(wěn)定的控制溫度而且穩(wěn)定性很高。只要配上適當(dāng)?shù)臏囟葌鞲衅?，這個(gè)系統(tǒng)便還可以實(shí)現(xiàn)很多領(lǐng)域的溫度自動(dòng)控制。這對(duì)于提高系統(tǒng)的利用率，避免重復(fù)設(shè)計(jì)有很大的幫助的。在本系統(tǒng)的作用下，可以為工作系統(tǒng)提供一個(gè)良好的環(huán)境，使產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量有很大的提高。使得產(chǎn)品的生產(chǎn)成本降低，從而使系統(tǒng)的使用者獲得的利潤提高了。通過分析表明：本系統(tǒng)是一個(gè)性價(jià)比比較好的系統(tǒng)，不論對(duì)于生產(chǎn)者還是使用者來說，它都可以帶來好的經(jīng)濟(jì)效益。6.2 社會(huì)效益分析

34、本設(shè)計(jì)是以at89s51為核心，利用軟硬件相結(jié)合的自動(dòng)控制的典型例子。在單片機(jī)自動(dòng)控制已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活的今天，傳統(tǒng)用模擬電路來控制溫度的做法，已經(jīng)逐漸被淘汰。這個(gè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)的溫度控制方法，為溫度的控制開辟了一條新的道路。根據(jù)我國的科技和工業(yè)水平，這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是符合工業(yè)生產(chǎn)的需要。實(shí)現(xiàn)我國的工業(yè)化，自動(dòng)控制是其中的一個(gè)重要目標(biāo)，自動(dòng)控制系統(tǒng)正廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成功知識(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的“冰山一角”，但它為以后更加智能化、人性化的自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，作了鋪墊。因此這種系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有比較好的社會(huì)效益。經(jīng)過四個(gè)多月的方案論證、系統(tǒng)的硬件和軟件的

35、設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的調(diào)試。查閱了大量的關(guān)于傳感器、單片機(jī)及其接口電路、以及控制方面的理論。經(jīng)過了一番特殊的體驗(yàn)后，經(jīng)歷了失敗的痛苦，也嘗到了成功的喜悅。第一次靠用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)來解決問題。檢查了自己的知識(shí)水平，使我對(duì)自己有一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅鍛煉自己分析問題、處理問題的能力，還提高了自己的動(dòng)手能力。這些培養(yǎng)和鍛煉對(duì)于我們這些即將走向工作崗位的大學(xué)生來說，是很重要的。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)基本的完成了任務(wù)書的要求，實(shí)現(xiàn)了溫度的控制。通過測試表明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是正確的，可行的。但是由于設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)水平有限，系統(tǒng)還存在許多不足和缺陷。致謝在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，不僅自己付出了很多心血，也得到了很多老

36、師和同學(xué)的支持，為我創(chuàng)造了很多有利條件，在這里，我要特別感謝我的導(dǎo)師李老師，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的開始，李老師給了我很多幫助，指導(dǎo)我了解了很多單片機(jī)的相關(guān)知識(shí)，并在當(dāng)我設(shè)計(jì)遇到困難時(shí)，及時(shí)的給予幫助和鼓勵(lì)，同時(shí)，對(duì)我其他學(xué)科的鼓勵(lì)也滲透在畢業(yè)設(shè)計(jì)的同時(shí)，給了我莫大的信心，為我順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)起到了非常重要的作用。同時(shí)。我還要感謝實(shí)習(xí)組及實(shí)驗(yàn)室的所有老師，為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了非常便利的條件。最后還要感謝幫助我的同學(xué)，在我遇到困難時(shí)給予我耐心的幫助。再次對(duì)在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中給予過我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)至上我最真摯的謝意。7.參考文獻(xiàn)1 沙占友. 集成溫度傳感器原理與應(yīng)用. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002， 8495.2 劉君華. 智能傳感器系統(tǒng). 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1999，83105.3 沙占友. 智能化傳感器原理與應(yīng)用. 北京：電子工業(yè)出版社，