基于單片機(jī)的熱水器溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院（2012屆）畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于單片機(jī)的熱水器溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)系別：專業(yè)：姓 名：班級(jí)： 學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師姓名：職稱：最終評(píng)定成績(jī)：2012年5月摘要溫度是一種最基本的環(huán)境參數(shù)，人們生活與環(huán)境溫度息息相關(guān)；在工業(yè)生產(chǎn)中也離不開溫度的檢測(cè)和控制。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們需要對(duì)各種加熱器、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐的溫度進(jìn)行檢測(cè)和精確控制。因此研究溫度的檢測(cè)和控制具有重要的意義。本論文介紹了一種基于AT89S52單片機(jī)為主要控制器件，以DS18B20為溫度傳感器的熱水器溫度控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)通過(guò)DS18B20實(shí)時(shí)檢測(cè)電熱棒所加熱的水溫溫度，由單片機(jī)從DS18B20讀取出所測(cè)量出

2、的溫度數(shù)值，然后通過(guò)軟件程序進(jìn)行判斷，控制固態(tài)繼電器SSR的通斷，再控制加熱棒是否加熱，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)并精準(zhǔn)控制水溫的目的。利用軟件編程和外圍電路，結(jié)合智能溫度傳感器DS18B20，通過(guò)按鍵能夠任意設(shè)置溫度上下限報(bào)警。顯示電路采用四位LED共陰數(shù)碼管來(lái)顯示檢測(cè)的水溫?cái)?shù)值。本系統(tǒng)可以方便的實(shí)現(xiàn)溫度的檢測(cè)控制和顯示，具有精度高、量程寬、靈敏度高、體積小、功耗低等特點(diǎn)，適用于我們的日常生活和工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫度檢測(cè)控制領(lǐng)域。同時(shí)，也可以當(dāng)作溫度處理模塊，嵌入到其他系統(tǒng)中，作為其他主系統(tǒng)的輔助擴(kuò)展。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，適合在惡劣環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度檢測(cè)控制，具有廣泛的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞： AT

3、89S52 DS18B20溫度控制 固態(tài)繼電器AbstractTemperature is one of the most fundamental environmental parameters,peoples lives and is closely related to the ambient temperature; temperature detection and control in industrial production is also inseparable. With the development of the national economy, people nee

4、d to detect and precisely control the temperature of the various heaters, heat treatment furnaces, reactors and boilers. Therefore, the temperature detection and control of the study has important significance.This paper describes the water heatertemperature control system based on AT89S52 microcont

5、roller as the main control device,DS18B20as the temperature sensor. Thewater temperature is the temperature of the system through the the DS18B20 real-time detection of electric heating rods are heated by the microcontroller from the DS18B20 read out the measured temperature values, and then be judg

6、ed by a software program, on-off control Solid State Relay (SSR), to control whether the heating rods heating , in order to achieve real-time detection and precise water temperature control purposes. Software programming and peripheral circuits, combined with intelligent temperature sensor DS18B20 w

7、ere able to set upper and lower temperature alarm button. Common cathode circuit uses four LED digital tube to detect the water temperature value is displayed.The system can facilitate the detection of temperature control and display, with high accuracy, wide range, high sensitivity, small size, low

8、 power consumption, applies to our daily life and work, the temperature in the agricultural production in the field of detection and control. Meanwhile, it is also can be used as the temperature of the processing module, embedded into other systems, as the auxiliary expansion of other primary system

9、. The system structure is simple, strong anti-jamming capability, suitable for use in harsh environments, the scene temperature detection control, has a broad application prospects.Keywords: AT89S52DS18B20 temperature control solid state relay目錄目錄4第1章緒論6課題研究背景6溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀7系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求8第2章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)與論證9系統(tǒng)微處理

10、器方案的選擇與論證9溫度檢測(cè)模塊電路方案的選擇與論證9溫度控制模塊電路方案的選擇與論證10溫度設(shè)置模塊電路方案的選擇與論證11溫度顯示模塊電路方案的選擇與論證12加熱器方案的選擇與論證13第3章系統(tǒng)總體框圖設(shè)計(jì)13系統(tǒng)硬件框圖設(shè)計(jì)13第4章系統(tǒng)硬件模塊電路設(shè)計(jì)14系統(tǒng)電源模塊電路設(shè)計(jì)14單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊電路設(shè)計(jì)14溫度檢測(cè)模塊電路設(shè)計(jì)16溫度傳感器DS18B20的介紹16溫度控制模塊電路設(shè)計(jì)18溫度設(shè)置模塊電路設(shè)計(jì)18溫度報(bào)警模塊電路設(shè)計(jì)19溫度顯示模塊電路設(shè)計(jì)20第5章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)20系統(tǒng)軟件主程序設(shè)計(jì)20溫度讀取子程序設(shè)計(jì)22溫度計(jì)算子程序設(shè)計(jì)23溫度轉(zhuǎn)換命令子程序設(shè)計(jì)23顯示數(shù)據(jù)刷新子

11、程序設(shè)計(jì)24按鍵掃描處理子程序設(shè)計(jì)25第6章系統(tǒng)仿真調(diào)試26仿真軟件Proteus簡(jiǎn)介26系統(tǒng)仿真調(diào)試過(guò)程27系統(tǒng)仿真調(diào)試結(jié)果29設(shè)計(jì)總結(jié)30致謝31參考文獻(xiàn)33附錄1 原理圖與PCB圖34附錄2 元器件清單36附錄3 參考程序37第1章 緒論引言：溫度是生活及生產(chǎn)中最基本的物理量，它表征的是物體的冷熱程度。自然界中任何物理、化學(xué)過(guò)程都緊密的與溫度相聯(lián)系。在很多生產(chǎn)過(guò)程中，溫度的測(cè)量控制都直接和安全生產(chǎn)、提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源等重大技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相聯(lián)系。因此，溫度的測(cè)量與控制在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域中均受到了相當(dāng)程度的重視。現(xiàn)在，溫度控制系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域。在日常生活中，

12、電飯煲、電烤箱、微波爐、電熱水器、烘干箱等電器需要進(jìn)行溫度檢測(cè)與控制。在冶金、食品加工、化工等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，廣泛使用的各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐等，也都要求對(duì)溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制。傳統(tǒng)的測(cè)溫元件有熱電偶和熱電阻。而熱電偶和熱電阻測(cè)出的一般是電壓，再轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的溫度，需要比較多的外部硬件支持，硬件電路復(fù)雜，軟件調(diào)試復(fù)雜，制作成本高。傳統(tǒng)的溫度采集方法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且精度差。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，在日常生活和現(xiàn)代化的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，人們對(duì)溫度的檢測(cè)和控制提出了更高的要求。如今，傳統(tǒng)的溫度控制方式已經(jīng)無(wú)法滿足高精度、高速度的控制要求。而借助微處理器單片機(jī)來(lái)檢測(cè)控制溫度無(wú)疑是更好的選擇。采用單片機(jī)對(duì)溫度

13、進(jìn)行檢測(cè)控制，不僅能夠精確高速的實(shí)現(xiàn)溫度采集和數(shù)據(jù)處理，還具有控制簡(jiǎn)單方便和靈活等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高溫度控制的技術(shù)指標(biāo)。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，現(xiàn)代社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的日益需求，溫控系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛。在工業(yè)生產(chǎn)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)溫電路雖簡(jiǎn)單實(shí)用,但由于繼電器動(dòng)作頻繁,經(jīng)常會(huì)因觸點(diǎn)不良而影響正常工作?，F(xiàn)在，控制領(lǐng)域大多是采用PID控制方式,但PID控制也有缺點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中，PI

14、D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。然而隨著新技術(shù)的不斷開發(fā)與應(yīng)用，近年來(lái)單片機(jī)發(fā)展十分迅速，一個(gè)以微機(jī)應(yīng)用為主的新技術(shù)革命浪潮正在蓬勃興起，溫度的檢測(cè)控制也更加趨向精準(zhǔn)化、智能化。由此一種自動(dòng)控制溫度的方式也應(yīng)時(shí)而生，即用軟件編程從DS18B20中讀取溫度數(shù)據(jù)，通過(guò)單片機(jī)發(fā)出的控制信號(hào)來(lái)控制固態(tài)繼電器的通斷，繼而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制。在溫度控制系統(tǒng)中，檢測(cè)溫度的關(guān)鍵是溫度傳感器，溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、從集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。在測(cè)溫電路中，可以使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應(yīng)，將隨被測(cè)溫度變化的電壓或電流采集過(guò)來(lái)，先進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)

15、換，然后用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后將溫度值讀取顯示出來(lái)。這種設(shè)計(jì)需要用到A/D轉(zhuǎn)換電路，因此溫控電路的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜。而采用智能溫度傳感器DS18B20，可以很好的解決上述問(wèn)題。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。DS18B20是單總線型器件，只用一個(gè)引腳即可與單片機(jī)進(jìn)行通信，大大簡(jiǎn)化了硬件電路，使其更具擴(kuò)展性。由于DS18B20高度集成小型化，可以通過(guò)單跳數(shù)據(jù)線就可以和主電路連接，可將DS18B20做成探頭，探入到狹小的地方，增加了實(shí)用性。同時(shí)，可以在單片機(jī)I/O口的一條總線上掛接多個(gè)DS18B20進(jìn)行更大范圍的溫度檢測(cè)控

16、制。近年來(lái)，溫度的檢測(cè)在理論上發(fā)展比較成熟，但在實(shí)際測(cè)量和控制中，如何保證快速實(shí)時(shí)地對(duì)溫度進(jìn)行采樣，確保數(shù)據(jù)的正確傳輸，并能對(duì)所測(cè)溫度場(chǎng)進(jìn)行較精確的控制，仍然是目前需要解決的問(wèn)題。溫度控制技術(shù)按照控制目標(biāo)的不同可分為兩類：動(dòng)態(tài)溫度跟蹤與恒值溫度控制。動(dòng)態(tài)溫度跟蹤實(shí)現(xiàn)的控制目標(biāo)是使被控對(duì)象的溫度值按預(yù)先設(shè)定好的曲線進(jìn)行變化。在工業(yè)生產(chǎn)中很多場(chǎng)合需要實(shí)現(xiàn)這一控制目標(biāo)，如在發(fā)酵過(guò)程控制，化工生產(chǎn)中的化學(xué)反應(yīng)溫度控制，冶金工廠中燃燒爐中的溫度控制等；恒值溫度控制的目的是使被控對(duì)象的溫度恒定在某一給定數(shù)值上，且要求其波動(dòng)幅度（即穩(wěn)態(tài)誤差）不能超過(guò)某允許值。本文所討論的基于單片機(jī)的熱水器溫度控制系統(tǒng)是要實(shí)

17、現(xiàn)對(duì)水的恒值溫度控制，故以下僅對(duì)恒值溫度控制進(jìn)行討論。從工業(yè)控制器的發(fā)展過(guò)程來(lái)看，溫度控制技術(shù)大致可分以下幾種：1.定值開關(guān)控溫法所謂定值開關(guān)控溫法，就是通過(guò)硬件電路或軟件計(jì)算判別當(dāng)前溫度值與設(shè)定目標(biāo)溫度值之間的關(guān)系，進(jìn)而對(duì)系統(tǒng)加熱裝置（或冷卻裝置）進(jìn)行通斷控制。若當(dāng)前溫度值比設(shè)定溫度值高，則關(guān)斷加熱器，或者開動(dòng)制冷裝置；若當(dāng)前溫度值比設(shè)定溫度值低，則開啟加熱器并同時(shí)關(guān)斷制冷器。這種開關(guān)控溫方法比較簡(jiǎn)單，在沒(méi)有計(jì)算機(jī)參與的情況下，用很簡(jiǎn)單的模擬電路就能夠?qū)崿F(xiàn)。目前，采用這種控制方法的溫度控制器在我國(guó)許多工廠的老式工業(yè)電爐中仍被使用。由于這種控制方式是當(dāng)系統(tǒng)溫度上升至設(shè)定點(diǎn)時(shí)關(guān)斷電源，當(dāng)系統(tǒng)溫度

18、下降至設(shè)定點(diǎn)時(shí)開通電源，因而無(wú)法克服溫度變化過(guò)程的滯后性，致使被控對(duì)象溫度波動(dòng)較大，控制精度低，完全不適用于高精度的溫度控制。2.PID線性控溫法這種控溫方法是基于經(jīng)典控制理論中的PID調(diào)節(jié)器控制原理，PID控制是最早發(fā)展起來(lái)的控制策略之一，由于其算法簡(jiǎn)單、魯棒性好、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用工業(yè)過(guò)程控制中，尤其適用于可建立精確數(shù)學(xué)模型的確定性控制系統(tǒng)。由于PID調(diào)節(jié)器模型中考慮了系統(tǒng)的誤差、誤差變化及誤差積累三個(gè)因素，因此，其控制性能大大地優(yōu)越于定值開關(guān)控溫。其具體控制電路可以采用模擬電路或計(jì)算機(jī)軟件方法來(lái)實(shí)現(xiàn)PID調(diào)節(jié)功能。前者稱為模擬PID控制器，后者稱為數(shù)字PID控制器。其中數(shù)字PID控

19、制器的參數(shù)可以在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)在線整定，因此具有較大的靈活性，可以得到較好的控制效果。采用這種方法實(shí)現(xiàn)的溫度控制器，其控制品質(zhì)的好壞主要取決于三個(gè)PID參數(shù)（比例值、積分值、微分值）。只要PID參數(shù)選取的正確，對(duì)于一個(gè)確定的受控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其控制精度是比較令人滿意的。但是，它的不足也恰恰在于此，當(dāng)對(duì)象特性一旦發(fā)生改變，三個(gè)控制參數(shù)也必須相應(yīng)地跟著改變，否則其控制品質(zhì)就難以得到保證。3.智能溫度控制法為了克服PID線性控溫法的弱點(diǎn)，人們相繼提出了一系列自動(dòng)調(diào)整PID參數(shù)的方法，PID參數(shù)的自學(xué)習(xí)，自整定等等。并通過(guò)將智能控制與PID控制相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)溫度的智能控制。智能控溫法以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊數(shù)學(xué)為理論

20、基礎(chǔ)，并適當(dāng)加以專家系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)智能化。其中應(yīng)用較多的有模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制以及專家系統(tǒng)等。尤其是模糊控溫法在實(shí)際工程技術(shù)中得到了極為廣泛的應(yīng)用。目前已出現(xiàn)一種高精度模糊控制器，可以很好的模擬人的操作經(jīng)驗(yàn)來(lái)改善控制性能，從理論上講，可以完全消除穩(wěn)態(tài)誤差。所謂第三代智能溫控儀表，就是指基于智能控溫技術(shù)而研制的具有自適應(yīng)PID算法的溫度控制儀表。目前國(guó)內(nèi)溫控儀表的發(fā)展，相對(duì)國(guó)外而言在性能方面還存在一定的差距，它們之間最大的差別主要還是在控制算法方面，具體表現(xiàn)為國(guó)內(nèi)溫控儀在全量程范圍內(nèi)溫度控制精度比較低，自適應(yīng)性較差。這種不足的原因是多方面造成的，如針對(duì)不同的被控對(duì)象，由于控制算法的不足而導(dǎo)致控制精

21、度不穩(wěn)定。因此，溫度檢測(cè)控制仍然是一個(gè)值得我們?nèi)ヌ骄康恼n題。(1)系統(tǒng)具有溫度檢測(cè)與控制功能，能實(shí)現(xiàn)-55125溫度連續(xù)可調(diào)。(2)系統(tǒng)具有恒溫功能。(3)按鍵設(shè)置控制水溫，設(shè)定值與實(shí)際測(cè)量值之間誤差為。(4)溫度達(dá)到所設(shè)定的值時(shí)，蜂鳴器報(bào)警提示。(5)用數(shù)碼管顯示實(shí)際測(cè)量水溫參數(shù)。(6)可以任意設(shè)置溫度上下限報(bào)警。第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)與論證2.1系統(tǒng)微處理器方案的選擇與論證方案一：采用凌陽(yáng)單片機(jī)凌陽(yáng)16位單片機(jī)的CPU內(nèi)核采用凌陽(yáng)最新推出的nSP（Microcontroller and Signal Processor）16位微處理器芯片（以下簡(jiǎn)稱nSP）。圍繞nSP所形成的16位nSP

22、系列單片機(jī)（以下簡(jiǎn)稱nSP家族）采用的是模塊式集成結(jié)構(gòu)，它以nSP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。nSP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(wú)。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(chǎng)合。雖然，凌陽(yáng)單片機(jī)有優(yōu)勢(shì)的硬件性能，抗干擾能力強(qiáng)，但凌陽(yáng)單片機(jī)我們沒(méi)有系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，這對(duì)于剛接觸單片機(jī)的人來(lái)說(shuō)不容易上手，其價(jià)格也要比89S52昂貴一些，因此本系統(tǒng)不將其作為首選。方案二：采用AT89S52單片機(jī)AT89S52是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗、高性能CMOS

23、8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(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)MCS-51指令系統(tǒng)及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，32 個(gè)I/O，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，3個(gè)16 位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護(hù)方式下

24、，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。功能強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場(chǎng)合。AT89S52的高性能、成本低，使得其在實(shí)際應(yīng)用中頗受青睞。綜合比較上述兩種方案，本系統(tǒng)選擇方案二。溫度檢測(cè)模塊電路方案的選擇與論證方案一：采用熱電偶溫差電路測(cè)溫，溫度檢測(cè)部分可以使用低溫?zé)崤?，熱電偶由兩個(gè)焊接在一起的異金屬導(dǎo)線所組成，熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)由兩種金屬的接觸電勢(shì)和單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)組成。通過(guò)將參考結(jié)點(diǎn)保持在已知溫度并測(cè)量該電壓，便可推斷出檢測(cè)結(jié)點(diǎn)的溫度。數(shù)據(jù)采集部分則使用帶有AD通道的單片機(jī)，在將隨被測(cè)溫度變化的電壓或電流采集過(guò)來(lái)，進(jìn)行A

25、D轉(zhuǎn)換后，就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在顯示電路上，就可以將被測(cè)溫度顯示出來(lái)。熱電偶的優(yōu)點(diǎn)是工作溫度范圍非常寬，且體積小，但是它們也存在著輸出電壓小、容易遭受來(lái)自導(dǎo)線環(huán)路的噪聲影響以及漂移較高的缺點(diǎn)，并且這種設(shè)計(jì)需要用到AD轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。方案二：采用數(shù)字溫度芯片DS18B20 測(cè)量溫度，輸出信號(hào)全數(shù)字化。便于單片機(jī)處理及控制，省去傳統(tǒng)的測(cè)溫方法的很多外圍電路。且該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測(cè)溫元件，此元件線形較好。在0100時(shí)，最大線形偏差小于1。DS18B20 的最大特點(diǎn)是采用了單總線的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計(jì)DS18B20和微控制器AT89S52構(gòu)成的溫度測(cè)量裝置,

26、它直接輸出溫度的數(shù)字信號(hào),可直接與計(jì)算機(jī)連接。這樣,測(cè)溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就比較簡(jiǎn)單,體積也不大。采用51 單片機(jī)控制，軟件編程的自由度大，可通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制，而且體積小，硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，安裝方便。既可以單獨(dú)對(duì)多DS18B20控制工作，還可以與PC 機(jī)通信上傳數(shù)據(jù)，另外AT89S52在工業(yè)控制上也有著廣泛的應(yīng)用，編程技術(shù)及外圍功能電路的配合使用都很成熟。綜合上述兩種方案，雖然方案一的測(cè)溫裝置可測(cè)溫度范圍寬、體積小，但是線性誤差較大。方案二的測(cè)溫裝置電路簡(jiǎn)單、精確度較高、實(shí)現(xiàn)方便、軟件設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單，故本次設(shè)計(jì)選擇方案二。方案一：采用PID控制PID溫度控制結(jié)構(gòu)如圖2所示。由圖可知

27、PID調(diào)節(jié)器是一種線性調(diào)節(jié)器，這種調(diào)節(jié)器是將設(shè)定值w與實(shí)際輸出值y進(jìn)行比較構(gòu)成偏差圖2 模擬PID控制并將其比例、積分、微分通過(guò)線性組合構(gòu)成控制量。其動(dòng)態(tài)方程為： （1）其中-為調(diào)節(jié)器的比例放大系數(shù)-為積分時(shí)間常數(shù)-為微分時(shí)間常數(shù)PID調(diào)節(jié)器的離散化表達(dá)式為其增量表達(dá)形式為： 其中T為采樣周期?？梢姕囟萈ID調(diào)節(jié)器有三個(gè)可設(shè)定參數(shù)，即比例放大系數(shù)、積分時(shí)間常數(shù)、微分時(shí)間常數(shù)。比例調(diào)節(jié)的作用是使調(diào)節(jié)過(guò)程趨于穩(wěn)定，但會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)誤差;積分作用可消除被調(diào)量的穩(wěn)態(tài)誤差，但可能會(huì)使系統(tǒng)振蕩甚至使系統(tǒng)不穩(wěn)定；微分作用能有效的減小動(dòng)態(tài)偏差。在實(shí)際使用中,在滿足生產(chǎn)過(guò)程需要的前提下,應(yīng)盡量選擇簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)器,這樣

28、,既節(jié)省投資,又便于維護(hù)。常規(guī)PID控制調(diào)節(jié)器是一種應(yīng)用廣泛技術(shù)成熟的控制方法，它能滿足一般工業(yè)控制的要求，其優(yōu)點(diǎn)是原理簡(jiǎn)單、使用方便、適應(yīng)性廣。采用PID控制，控制效果的好壞很大程度上取決于PID三個(gè)控制參數(shù)的確定。方案二：采用自動(dòng)控制由單片機(jī)從DS18B20讀取出所測(cè)量出的溫度數(shù)值，然后通過(guò)軟件程序進(jìn)行判斷，控制固態(tài)繼電器SSR的通斷，再控制加熱棒是否加熱，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)并精準(zhǔn)控制溫度的目的。而且，固態(tài)繼電器具有可靠性高、靈敏度高、轉(zhuǎn)換速度快、成本低等特點(diǎn)。綜上所述，PID控制雖然簡(jiǎn)單實(shí)用、應(yīng)用廣泛，但其參數(shù)一旦出現(xiàn)變化，其控制精度和質(zhì)量便無(wú)法保證。因此，本系統(tǒng)選擇方案二。方案一：采用矩

29、陣鍵盤矩陣式鍵盤又叫行列式鍵盤。用I/O口線組成行列結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置在行列的交叉點(diǎn)上。一個(gè)4x4的行、列可以構(gòu)成一個(gè)含有16個(gè)按鍵的鍵盤，在按鍵較多時(shí)，矩陣式鍵盤可以節(jié)省I/O口。其結(jié)構(gòu)如下圖所示。方案二：采用獨(dú)立式按鍵每個(gè)按鍵的電路都是獨(dú)立的，占用一條數(shù)據(jù)線，上拉電阻保證了按鍵斷開時(shí)，I/O口線有確定的高電平。當(dāng)其中任意一鍵按下時(shí)，它所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)線的電平就變成低電平，若無(wú)鍵按下，則所有數(shù)據(jù)線就是高電平。這種鍵盤電路配置靈活，占用I/O口多，適合少量按鍵的情況。其結(jié)構(gòu)如下圖所示。綜上所述，本系統(tǒng)只需要三個(gè)按鍵，故選擇方案二。方案一：采用LCD液晶顯示液晶顯示器是一種被動(dòng)式的顯示器，即液晶本身并不

30、發(fā)光，而是利用液晶經(jīng)過(guò)處理后能改變光線通過(guò)方向的特性，而達(dá)到白底黑字或黑底白字顯示的目的。LCD液晶的像素單元是整合在同一塊液晶版當(dāng)中分隔出來(lái)的小方格。通過(guò)數(shù)碼控制這些極小的方格進(jìn)行顯像。顯示非常細(xì)膩，但相對(duì)來(lái)說(shuō)，成本也較高。方案二：采用LED數(shù)碼管LED數(shù)碼顯示中每一個(gè)像素單元就是一個(gè)發(fā)光二極管，單色數(shù)碼管一般是紅色發(fā)光二級(jí)管。彩色數(shù)碼管，一般是三個(gè)三原色小二極管組成的一個(gè)大二級(jí)管。這些二級(jí)管組成的矩陣由數(shù)碼控制實(shí)時(shí)顯示文字或者圖像，造價(jià)相對(duì)低廉，組成的顯像面積大。綜上所述，考慮到本系統(tǒng)只需要對(duì)溫度進(jìn)行顯示，故選擇方案二。方案一：采用熱得快采用現(xiàn)在市場(chǎng)上常見的加熱器（俗稱熱得快），功率大約在

31、10002000左右，這種加熱器功率大，加熱速度比較快，但是也正是因?yàn)槿绱?，使得其溫度難以控制。方案二：采用加熱棒另一種方案是采用加熱棒，功率在250W左右，這種加熱棒的功率不大，加熱速度雖然相比大功率的加熱器要慢一些，但是其溫度更容易控制，適合簡(jiǎn)易實(shí)用的熱水器溫度控制系統(tǒng)。綜上所述，本系統(tǒng)考慮到希望能對(duì)水溫盡可能的實(shí)現(xiàn)更為精準(zhǔn)的控制，故選擇方案二。第3章 系統(tǒng)總體框圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件框圖設(shè)計(jì)此次設(shè)計(jì)旨在開發(fā)一種簡(jiǎn)單實(shí)用、性能穩(wěn)定可靠的熱水器溫度控制系統(tǒng)，控制對(duì)象為250W左右的加熱棒。其基本工作原理是系統(tǒng)通過(guò)DS18B20實(shí)時(shí)檢測(cè)電熱棒所加熱的水溫溫度，由單片機(jī)AT89S52從DS18B20讀取

32、出所測(cè)量出的溫度數(shù)值，然后通過(guò)軟件程序進(jìn)行判斷，控制固態(tài)繼電器SSR的通斷，再控制加熱棒是否加熱，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)并精準(zhǔn)控制水溫的目的。利用軟件編程和外圍電路，結(jié)合智能溫度傳感器DS18B20，通過(guò)按鍵能夠任意設(shè)置溫度上下限報(bào)警，當(dāng)溫度低于所設(shè)置的下限溫度值時(shí)，LED發(fā)光、蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警；當(dāng)溫度高于所設(shè)置的上限溫度值時(shí)，LED發(fā)光、蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警。同時(shí)，顯示電路采用四位LED共陰數(shù)碼管來(lái)顯示檢測(cè)的水溫?cái)?shù)值。本系統(tǒng)主要分七大模塊：微處理器模塊、溫度檢測(cè)模塊、溫度控制模塊、顯示模塊、按鍵模塊、電源模塊、報(bào)警模塊，電路整體框圖如圖3.1.1所示。CPUAT89S52時(shí)鐘電路復(fù)位電路SSR固態(tài)繼電器電

33、源電路報(bào)警電路DS18B20溫度傳感器LED數(shù)碼管按鍵輸入250W加熱棒圖3. 系統(tǒng)硬件框圖第4章 系統(tǒng)硬件模塊電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)電源模塊電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)的各個(gè)模塊電路都需要外部電源，經(jīng)過(guò)分析，單片機(jī)系統(tǒng)模塊、溫度控制模塊、溫度檢測(cè)模塊、溫度設(shè)置模塊、溫度顯示模塊、蜂鳴報(bào)警模塊，都需要用DC+5V電源方能正常工作。故電源模塊需設(shè)計(jì)一個(gè)能夠滿足整個(gè)系統(tǒng)需要的穩(wěn)定的DC+5V電源。整個(gè)電源模塊電路的工作原理是：AC220V通過(guò)6V變壓器變壓之后從IN端輸入，經(jīng)過(guò)D1、D2、D3、D4組成的橋式整流，把交流電變成脈動(dòng)直流電，再經(jīng)C5濾波，得到比較平緩的9V直流電，再經(jīng)過(guò)直流穩(wěn)壓模塊LM7805后，得到一個(gè)比較

34、穩(wěn)定的DC+5V電壓，給整個(gè)系統(tǒng)的各模塊電路供電。其電路原理圖如圖所示。圖2.7 電源模塊單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊電路設(shè)計(jì)AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52 可降

35、至0Hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。單片機(jī)最小系統(tǒng)由AT89S52、時(shí)鐘電路和復(fù)位電路組成。其電路原理圖如圖所示。圖4.單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊電路系統(tǒng)采用DS18B20溫度傳感器作為溫度數(shù)據(jù)采集工具，因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)的模擬信號(hào)遠(yuǎn)距離溫度測(cè)量系統(tǒng)中，需要很好的解決引線誤差補(bǔ)償問(wèn)題、多點(diǎn)測(cè)量切換誤差問(wèn)題、各種信號(hào)干擾問(wèn)題、以及放大器零點(diǎn)漂移誤差問(wèn)題，才能達(dá)到較高的測(cè)量精度。因此，在溫度測(cè)量中采用抗干擾能力較強(qiáng)的新型數(shù)

36、字溫度傳感器是解決這些問(wèn)題的最佳方案，改進(jìn)型智能溫度傳感器DS18B20具有體積小、精度高、使用電壓寬、采用一線總線、可以組網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)。溫度檢測(cè)模塊電路如圖所示。圖4.3溫度檢測(cè)模塊電路4.3.1溫度傳感器DS18B20的介紹DS18B20是美國(guó)Dallas半導(dǎo)體單總線溫度傳感器，是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器，全部傳感與元件以及轉(zhuǎn)換電路都集成在形如一只三級(jí)管的集成電路內(nèi)。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，DS18B20管腳排序如圖.1所示。圖4.3.1 DS18B20引腳排序圖DS18B20引腳定義：GND為電

37、源地端；DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端； VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式下接地）。DS18B20的主要特性：（1）適應(yīng)電壓范圍寬，電壓范圍：3.05.5V，在寄生電源方式下可以由數(shù)據(jù)線供電。（2）單線線接口方式，DS18B20與微處理器連接時(shí)僅需要一天接口就可以實(shí)現(xiàn)與微處理器之間的雙向通訊。（3）無(wú)需外圍元件，全部傳感元件以及轉(zhuǎn)換電路都集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。（4）支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，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。（5）溫度測(cè)量范圍-55+125，在-10+85的精度為。（6）可編程分辨率為912位，對(duì)應(yīng)的可分辨率溫度分別為、和。可以實(shí)現(xiàn)高精度

38、測(cè)溫。（7）溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化快，在9分辨率是最多在93075ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12分辨率是最多在75ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)化為數(shù)字。（8）抗干擾能力強(qiáng)，測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以“一線總線”串行傳9 送給微處理器，同時(shí)可以傳送CRC校正驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力。（9）負(fù)電壓特性，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。4.4溫度控制模塊電路設(shè)計(jì)單片機(jī)通過(guò)軟件程序控制三極管的導(dǎo)通來(lái)控制繼電器的通斷，最終實(shí)現(xiàn)控制電熱棒的目的。當(dāng)溫度未達(dá)到要求時(shí)，單片機(jī)發(fā)送高電平信號(hào)使三極管飽和導(dǎo)通，繼電器使電源與電熱棒接通，電熱棒加熱，溫度隨之慢慢升高。當(dāng)溫度上升到預(yù)設(shè)溫度上限時(shí)，單片機(jī)發(fā)送

39、低電平信號(hào)三極管進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，繼電器的彈片打到另一側(cè)，使電熱棒與電源斷開，電熱棒停止加熱。溫度控制模塊電路原理圖如圖所示。圖溫度控制模塊電路與繼電器線圈并聯(lián)的二極管D5是用來(lái)保護(hù)三極管的。其原理是：當(dāng)繼電器突然斷電時(shí)，繼電器產(chǎn)生很大的反向電流。二極管的作用是將反向電流分流，使流過(guò)三級(jí)管8050的電流比較小，達(dá)到保護(hù)三極管8050的作用。4.5溫度設(shè)置模塊電路設(shè)計(jì)溫度設(shè)置模塊電路由三個(gè)獨(dú)立式按鍵和三個(gè)上電阻構(gòu)成。三個(gè)按鍵分別為溫度設(shè)置鍵、溫度加鍵和溫度減鍵，溫度設(shè)置鍵用于切換溫度顯示/調(diào)整溫度上下限值，溫度加鍵用于加大溫度上限報(bào)警值，溫度減鍵用于減小溫度下限報(bào)警值。R8、R9、R10為上拉電阻。

40、溫度設(shè)置模塊電路如圖所示。圖溫度設(shè)置模塊電路4.6溫度報(bào)警模塊電路設(shè)計(jì)報(bào)警模塊電路由發(fā)聲和發(fā)光報(bào)警提示。發(fā)聲報(bào)警電路由三極管8550組成的驅(qū)動(dòng)電路和蜂鳴器組成。發(fā)光報(bào)警電路由LED發(fā)光二極管和限流電阻組成。當(dāng)溫度低于所設(shè)置的下限溫度值或高于所設(shè)置的上限溫度值時(shí)，單片機(jī)將發(fā)出指令使得蜂鳴器和發(fā)光二極管分別發(fā)聲和發(fā)光報(bào)警提示。三極管8550在電路中起驅(qū)動(dòng)作用，R4、R5為三極管8550的偏置電阻。溫度報(bào)警模塊電路如圖所示。圖4.6.1報(bào)警模塊電路模塊電路設(shè)計(jì)溫度顯示模塊電路采用四位共陰LED數(shù)碼管，單片機(jī)的P0口外接上拉電阻來(lái)提高驅(qū)動(dòng)能力。同時(shí)，作為段碼輸出和數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)。P2口的低四位為數(shù)碼管的

41、位選端。采用動(dòng)態(tài)掃描的方式顯示。溫度顯示模塊電路如圖所示。圖溫度顯示模塊電路第5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件電路確定之后，測(cè)控系統(tǒng)的主要功能將依賴于軟件實(shí)現(xiàn)。軟件的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)原則，在總體概況設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行具體的詳細(xì)設(shè)計(jì)，功能分解，模塊劃分，細(xì)化軟件層次，優(yōu)化軟件結(jié)構(gòu)，以達(dá)到模塊功能的獨(dú)立性，執(zhí)行的高效性。總之，設(shè)計(jì)的程序應(yīng)該具有可讀性、可理解性、可維護(hù)性、有效性和可修改性。系統(tǒng)程序主要有：系統(tǒng)主程序、溫度讀取子程序、溫度計(jì)算子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、溫度顯示數(shù)據(jù)子程序和按鍵掃描處理子程序。系統(tǒng)主程序的功能是使各模塊子程序能夠協(xié)調(diào)執(zhí)行，各司其職。本系統(tǒng)中，主要是將DS18B20所測(cè)量的

42、水溫讀取出來(lái)，給單片機(jī)AT89S52進(jìn)行計(jì)算、轉(zhuǎn)換等數(shù)據(jù)處理，判斷并控制報(bào)警電路和固態(tài)繼電器的通斷，達(dá)到控制加熱棒來(lái)控制水溫的目的。最后，再將水溫值發(fā)送給LED數(shù)碼管顯示出來(lái)。系統(tǒng)主程序流程圖如圖所示。NY不報(bào)警，加熱棒加熱溫度顯示報(bào)警，加熱棒加熱報(bào)警，加熱棒不加熱SET按鍵是否按下設(shè)置溫度報(bào)警初始化判斷溫度是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)開始讀取溫度溫度計(jì)算處理顯示數(shù)據(jù)刷新溫度轉(zhuǎn)換結(jié)束低于下限溫度值時(shí)高于上限溫度值時(shí)圖系統(tǒng)主程序流程圖溫度讀取子程序的功能是讀出DS18B20的RAM中的9字節(jié)，在讀出時(shí)需進(jìn)行CRC效驗(yàn)。溫度讀取子程序流程圖如圖所示。Y結(jié)束移入溫度暫存器發(fā)DS18B20復(fù)位命令9字節(jié)讀取完？發(fā)

43、跳過(guò)ROM命令發(fā)讀取溫度命令讀取操作，CRC效驗(yàn)CRC效驗(yàn)正？YNN圖溫度讀取子程序流程圖N 開始溫度零下？溫度值取補(bǔ)碼置“1”標(biāo)志計(jì)算小數(shù)位溫度BCD值計(jì)算整數(shù)位溫度BCD值 結(jié)束置“0”標(biāo)志Y溫度計(jì)算子程序?qū)S18B20RAM中的讀取值進(jìn)行BCD碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值的正負(fù)判定。溫度計(jì)算子程序流程圖如圖所示。圖溫度計(jì)算子程序流程圖溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令，當(dāng)采用12為分辨率時(shí)轉(zhuǎn)換時(shí)間約為750ms，在本程序設(shè)計(jì)中采用1s顯示程序嚴(yán)肅法等待轉(zhuǎn)換的完成。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖如圖所示。結(jié)束發(fā)跳過(guò)ROM命令發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令發(fā)DS18B20復(fù)位命令圖溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流

44、程圖刷新子程序設(shè)計(jì)溫度數(shù)據(jù)移入顯示寄存器標(biāo)志位為1？結(jié)束分離顯示溫度最高位顯示分離出的數(shù)據(jù)最高位顯示“-”YYN顯示數(shù)據(jù)刷新子程序主要是對(duì)分離后的溫度顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，當(dāng)標(biāo)志物為“1”時(shí)，將符號(hào)位移入第一位。顯示數(shù)據(jù)刷新子程序如圖所示。圖顯示數(shù)據(jù)刷新子程序流程圖按鍵采用掃描查詢方式，設(shè)置標(biāo)志位。當(dāng)標(biāo)志位為1時(shí)，顯示設(shè)置溫度，否則顯示當(dāng)前溫度。按鍵掃描處理子程序如圖所示。NNYNYY調(diào)用顯示子程序報(bào)警溫度減1SET鍵按下顯示切換標(biāo)志位是否為“0”報(bào)警溫度加1ADD鍵是否按下DEC鍵是否按下圖按鍵掃描處理子程序流程圖第6章系統(tǒng)仿真調(diào)試軟件Proteus簡(jiǎn)介Proteus軟件是英國(guó)Labcent

45、er electronics公司出版的EDA工具軟件(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。該軟件的特點(diǎn)是：1. 實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合，具

46、有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、各種單片機(jī)(51系列、AVR、PIG等常用的MCU)及其外圍電路(如LCD、RAM、ROM、鍵盤、LED、A/D、D/A)組成的系統(tǒng)仿真。2. 提供了多種虛擬儀器。如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等，調(diào)試非常方便。3. 提供軟件調(diào)試功能，同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Keil等軟件。4. 具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能。Proteus與其它單片機(jī)仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機(jī)CPU的工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒(méi)有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調(diào)試時(shí)，關(guān)心的不再是某些語(yǔ)句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)容的改變,而是從工程的角度直接看程

47、序運(yùn)行和電路工作的過(guò)程和結(jié)果。對(duì)于這樣的仿真實(shí)驗(yàn)從某種意義上講，是彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用閹脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。同時(shí)，當(dāng)硬件調(diào)試成功后，利用Proteus ARES軟件，很容易獲得其PCB圖，為今后的制造提供了方便。過(guò)程系統(tǒng)最重要的兩個(gè)部分就是軟件部分和硬件部分。硬件各模塊電路和軟件各模塊程序設(shè)計(jì)完成后，就可以進(jìn)行軟件仿真調(diào)試了。當(dāng)?shù)谝淮伟聪耂ET鍵時(shí)，進(jìn)入溫度報(bào)警上限調(diào)節(jié)，可按ADD或DEC分別對(duì)報(bào)警溫度進(jìn)行加一或減一；當(dāng)?shù)诙伟聪耂ET鍵時(shí)，進(jìn)入溫度報(bào)警下限調(diào)節(jié)，可按ADD或DEC分別對(duì)報(bào)警溫度進(jìn)行加一或減一；當(dāng)?shù)谌伟聪耂ET鍵時(shí)，退出溫度值報(bào)警設(shè)置，數(shù)碼管顯示當(dāng)前溫度值。以下系統(tǒng)仿真調(diào)試設(shè)置

48、溫度下限值為10，溫度上限值為90。1、當(dāng)實(shí)際水溫溫度小于或等于所設(shè)置的下限溫度值時(shí)，D1發(fā)光報(bào)警，蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警，繼電器SSR閉合，加熱棒開始加熱。其仿真調(diào)試如圖所示。圖2、當(dāng)實(shí)際水溫溫度大于所設(shè)置的下限溫度值10，小于所設(shè)置的上限溫度值90時(shí)，D1不發(fā)光報(bào)警，蜂鳴器不發(fā)聲報(bào)警，繼電器SSR閉合，加熱棒開始加熱。其仿真調(diào)試如圖和圖6.2.3所示。圖圖3、當(dāng)實(shí)際水溫溫度大于所設(shè)置的上限溫度值90時(shí)，D1發(fā)光報(bào)警，蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警，繼電器SSR斷開，加熱棒停止加熱。其仿真調(diào)試如圖所示。圖經(jīng)過(guò)Proteus仿真軟件的多次調(diào)試,結(jié)果表明系統(tǒng)能夠較好的測(cè)量和控制水溫的溫度。實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求中的功能，溫

49、度測(cè)量范圍為-55125，具有恒溫功能，可以任意設(shè)置溫度上下限報(bào)警，達(dá)到了此次設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)。設(shè)計(jì)總結(jié)在完成此次設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我花費(fèi)了不少的時(shí)間和精力，其中也遇到過(guò)不少困難和問(wèn)題。每當(dāng)遇到困難時(shí)，我就查閱資料，或是自己冥思苦想，或是求助于老師和同學(xué)，然后自己不斷的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果遇到的所有問(wèn)題都被一一解決。最終“皇天不負(fù)有心人”，憑借著老師同學(xué)的幫助和自己的努力，我順利的完成了基于單片機(jī)的熱水器溫度控制系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。本次設(shè)計(jì)完成了采用AT89S52單片機(jī)作為主控芯片的熱水器溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)。系統(tǒng)通過(guò)DS18B20實(shí)時(shí)檢測(cè)電熱棒所加熱的水溫溫度，由單片機(jī)AT89S52從DS18B2

50、0讀取出所測(cè)量出的溫度數(shù)值，然后通過(guò)軟件程序進(jìn)行判斷來(lái)控制固態(tài)繼電器SSR的通斷，再控制加熱棒是否加熱，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)并精準(zhǔn)控制水溫的目的。利用軟件編程和硬件外圍電路，結(jié)合智能溫度傳感器DS18B20，通過(guò)按鍵能夠任意設(shè)置溫度上下限報(bào)警。采用四位LED共陰數(shù)碼管來(lái)顯示檢測(cè)的水溫?cái)?shù)值，效果明顯，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。本系統(tǒng)可以方便的實(shí)現(xiàn)溫度的檢測(cè)控制和顯示，具有精度高、量程寬、靈敏度高、體積小、功耗低等特點(diǎn)，適用于我們的日常生活和工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫度檢測(cè)控制領(lǐng)域。同時(shí)，也可以當(dāng)作溫度處理模塊，嵌入到其他系統(tǒng)中，作為其他主系統(tǒng)的輔助擴(kuò)展。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，適合在惡劣環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度檢測(cè)控制，具

51、有廣泛的應(yīng)用前景。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)基本完成了課題的設(shè)計(jì)任務(wù)和要求，實(shí)現(xiàn)了對(duì)熱水器溫度的檢測(cè)和控制。通過(guò)測(cè)試表明，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是正確的，可行的。但是由于我的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)水平有限，系統(tǒng)還存在許多不足和缺陷。在此，懇請(qǐng)老師批評(píng)指正。致謝三年的大學(xué)生涯，在這個(gè)季節(jié)即將劃上一個(gè)句號(hào)，這份畢業(yè)設(shè)計(jì)是我交上的最后一份作業(yè)了?，F(xiàn)在再回想自己大學(xué)三年的時(shí)光時(shí)，心中感慨萬(wàn)千，真的是“光陰似箭，歲月如梭”，時(shí)間過(guò)得實(shí)在太快了。一直以來(lái)，我就是一個(gè)電子愛(ài)好者。步入大學(xué)之前，我就讀于職業(yè)高中，所學(xué)專業(yè)為電子電器。帶著美好的憧憬步入大學(xué)后，我仍然熱衷于電子方面的興趣愛(ài)好。于是，我進(jìn)入了學(xué)院唯一一個(gè)電子科技實(shí)踐性的社團(tuán)電子

52、協(xié)會(huì)，在這個(gè)電子愛(ài)好者集結(jié)地，跟一群志同道合的同學(xué)相互交流、溝通，談?wù)撊松屠硐耄蠹腋魇慵阂?，談笑風(fēng)生。討論專業(yè)知識(shí)和技能，相互學(xué)習(xí)、促進(jìn)，提升自身專業(yè)技能。在這里，享受著各自思想碰撞所產(chǎn)生的火花，真的是其樂(lè)無(wú)窮。這樣的場(chǎng)面現(xiàn)在回想起來(lái)仍然歷歷在目，記憶猶新。步入大學(xué)之初，我就希望自己的專業(yè)技能能夠有所超越，達(dá)到一個(gè)比較高的層次。大學(xué)三年，我也一直在有計(jì)劃的學(xué)習(xí)。但是，由于自身的懶惰，并沒(méi)有達(dá)到自己理想的高度。以至于我快畢業(yè)了，有些專業(yè)知識(shí)我并沒(méi)有學(xué)得很好，有些專業(yè)項(xiàng)目還沒(méi)有做過(guò)。這是我的問(wèn)題，我的錯(cuò)，我要檢討。但值得慶幸的是，我的大學(xué)時(shí)光并沒(méi)有在渾渾噩噩中度過(guò)。大學(xué)三年中，我組織并參與了電

53、子協(xié)會(huì)舉辦的三次大型義務(wù)維修，參加了電子系舉辦學(xué)院第二屆電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)制作大賽和2011年全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽的培訓(xùn)班等活動(dòng)。參加這些活動(dòng)，并非說(shuō)自己已經(jīng)學(xué)得怎么好，只是大學(xué)三年過(guò)后，自己在專業(yè)方面的努力，還是有了回報(bào)，學(xué)有所得，至少有能夠向別人展示的專業(yè)技能。三年的大學(xué)時(shí)光，最重要的是大學(xué)改變了我的思維方式，改變了我思考問(wèn)題的方法?，F(xiàn)在，我已不再恐懼遇到問(wèn)題，而是慢慢地學(xué)會(huì)了發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后，如何更好的去分析問(wèn)題，解決問(wèn)題。在我看來(lái)，大學(xué)是走向社會(huì)之前一個(gè)很好的平臺(tái)，在這個(gè)平臺(tái)能夠很好的鍛煉和提升自身的綜合素質(zhì)和能力，為未來(lái)走向社會(huì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。大學(xué)所賦予的東西，將讓我受益終生。如今，在社會(huì)上，

54、當(dāng)聽到某些人說(shuō)，讀大學(xué)根本沒(méi)有什么用時(shí)，我對(duì)他付之一笑。因?yàn)?，我心里知道，一個(gè)真正用心讀過(guò)大學(xué)的人跟一個(gè)沒(méi)有步入過(guò)大學(xué)的人，在認(rèn)知上就已經(jīng)有了差距。大學(xué)三年的求學(xué)生涯中，老師和同學(xué)給予我很多的關(guān)心、支持、幫助和照顧。在此，一一表示感謝。感謝學(xué)校給予我一個(gè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，置身于學(xué)校良好的文化熏陶之中，耳濡目染，潛移默化，讓我心懷理想、崇尚榮譽(yù)、積極向上。感謝父母，焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，恩重如山；感謝XXX、XXX、XXX、XX和XX等老師在專業(yè)上的指導(dǎo)，當(dāng)我遇到困難時(shí)，是你們讓我有種撥云見日的欣喜；感謝XXX、XX、XXX和XX學(xué)長(zhǎng)，在學(xué)習(xí)、社團(tuán)工作和生活中，給我的大力支持和幫助，是你們

55、的引導(dǎo)，讓我在大學(xué)中很快找到了自己的航向，沒(méi)有把電腦當(dāng)成玩具而渾渾噩噩的度過(guò)大學(xué)時(shí)光；感謝XXX、XXX和XXX同學(xué)在社團(tuán)工作中的幫助和支持，是你們的支持和幫助，讓我很好的完成了社團(tuán)的工作，鍛煉了自身的交流、協(xié)調(diào)和組織能力；感謝XXX、XX、XXX和XXXX同學(xué)在生活中的關(guān)心和幫助，是你們的關(guān)心和幫助，讓我感受到了濃濃的室友之情和大學(xué)生活的其樂(lè)融融。在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，三年的大學(xué)學(xué)習(xí)生活中，有很多可敬的師長(zhǎng)和同學(xué)給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我最誠(chéng)摯謝意！ 最后，再一次真誠(chéng)的感謝所有在大學(xué)生涯中曾經(jīng)幫助過(guò)我的良師益友和同學(xué)，以及在此次設(shè)計(jì)中被我引用或參考的論著的作者。參考文獻(xiàn)1 王文海，周歡喜，彭可。單片機(jī)應(yīng)用與實(shí)踐項(xiàng)目化教程，化學(xué)工業(yè)出版社，2010（6）2 梁森，王侃夫，黃杭美。自動(dòng)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社，2005（1）3 馬忠梅，籍順心，張凱等。單片機(jī)的C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，北京航空航天大學(xué)出版社，2003（11）4 汪德彪，郭杰，王玉松等。