基于單片機的溫度控制系統(tǒng)2015畢業(yè)論文(共48頁)

1、PAGE 畢業(yè)論文 PAGE VIII基于(jy)單片機的溫度(wnd)控制系統(tǒng)Temperature control system based on SCM2015年 5月May 2015指導教師(jiosh)對畢業(yè)論文（設計）的評語Advisors Comments on Graduation Thesis (Design)評語(pngy)： 指導(zhdo)教師（簽章）Signature of Advisor 日期(rq) Date 評閱人意見評閱人姓名：職稱：選項標準： A很同意 B同意 C基本同意 D不同意分項評價評價項目ABCD選題質(zhì)量1選題符合專業(yè)培養(yǎng)目標，體現(xiàn)綜合訓練基本要求2

2、題目難易適度3題目工作量適當4有理論意義或?qū)嶋H價值能力水平5查閱文獻資料能力強6綜合運用知識能力強7研究方案的設計能力強8研究方法和手段的運用能力強9外文應用能力強成果質(zhì)量10文題相符11寫作水平高12寫作規(guī)范13篇幅適度14成果有理論或?qū)嶋H價值總體評價： 優(yōu) 良 中 及格 不及格 評閱人評語 評閱(pngyu)人簽字： 年 月 日答辯(dbin)（評審）委員會意見Appraisal of Defence Commission答辯（評審(pn shn)）成績Mark of Defence鑒定(jindng)意見Appraisal & Comments 主任(zhrn)（簽章） Signatur

3、e of Dean 日期Date山東工商學院2015屆畢業(yè)論文基于(jy)單片機的溫度(wnd)控制系統(tǒng)摘要(zhiyo)迄今為止，溫度還是人們?nèi)粘Ｉ钫務摰囊粋€熱門話題。如何掌控溫度為人們生產(chǎn)生活所用，如何利用溫度創(chuàng)造人們生產(chǎn)生活所需，倒是一件令人深度思考的事。在化工冶金制造領(lǐng)域，溫度是影響產(chǎn)品成功合成的決定性因素；在蔬菜和水果的種植及水產(chǎn)品的養(yǎng)殖方面，溫度也是其中一個重要的因素。本設計從人們?nèi)遮呹P(guān)注的溫室的溫度控制方面的問題出發(fā)，設計出一種能檢測外界環(huán)境溫度值然后做出相應處理的溫度控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)以模塊化的方式制作，讓人一目了然各個模塊的所具有的功能，但不論是哪一種模塊都要受主模塊AT89

4、C51單片機的控制。本系統(tǒng)的溫度采集模塊所使用的溫度采集器件是DS18B20，顯示模塊用的是LCD1602這款液晶顯示屏，整個模塊設計都講究低成本化、高效率化，以所學所用以最優(yōu)的模塊設計展現(xiàn)此次設計要求。本論文著重介紹了AT89C51單片機的結(jié)構(gòu)和特性,與此同時，還詳細講述DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理。LCD1602也是本文的重中之重，本文也對它做了具體的敘述講解。此外，還對系統(tǒng)進行設計、編程和調(diào)試，繪制系統(tǒng)的電路原理圖并通過仿真軟件仿真出來以觀察結(jié)果。關(guān)鍵詞 AT89C51 單片機 DS18B20 LCD1602Temperature control system based on M

5、CUAbstract So far, the temperature or the daily life to talk about a hot topic. How to control the temperature for the production and life of the people, how to use the temperature required to create the production life of the people, it is a matter that makes people think in a deep head. Manufactur

6、ing in the field of chemical engineering and metallurgy, the effect of the temperature is the successful decisive factor that makes synthesis; This design which comes from the greenhouse temperatures control problems has got more and more attention, design a kind of detection of ambient temperature

7、value and then make the appropriate treatment of the temperature control system. In order to get the system,we usually act in a modular way, let people stick out a mile of each module has the function, but regardless of what kind of control module to module AT89C51 microcontroller - acceptor. Temper

8、ature acquisition device used in temperature acquisition module of this system is DS18B20, display module is the LCD1602 LCD, the module design are very low cost, high efficiency, in order to study the optimal design of the module is used to show the design requirements.We can know from the paper th

9、at it recommends the structure and properties of AT89C51 MCU,as well, it also described in detail some kind of DS18B20s internal structure and working principle. The paper also made a specific narrative on LCD1602. the circuit schematic drawing system and simulation software simulation to observe th

10、e results.Key Words AT89C51 SCM DS18B20 LCD1602目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc27348 引 言 PAGEREF _Toc27348 VIII HYPERLINK l _Toc12056 第一章 緒 論 PAGEREF _Toc12056 1 HYPERLINK l _Toc23519 1.1溫度控制系統(tǒng)研究背景(bijng)及意義 PAGEREF _Toc23519 1 HYPERLINK l _Toc28547 1.2溫度控制系統(tǒng)設計的主要(zhyo)內(nèi)容 PAGEREF _Toc28547 1 HYPERL

11、INK l _Toc4760 第二章 系統(tǒng)(xtng)的方案設計與論證 PAGEREF _Toc4760 2 HYPERLINK l _Toc19334 2.1單片機芯片設計與論證 PAGEREF _Toc19334 2 HYPERLINK l _Toc17834 2.2溫度采集模塊設計與論證 PAGEREF _Toc17834 2 HYPERLINK l _Toc7892 2.3顯示模塊設計與論證 PAGEREF _Toc7892 2 HYPERLINK l _Toc7393 第三章 系統(tǒng)硬件設計 PAGEREF _Toc7393 3 HYPERLINK l _Toc14892 3.1單片機

12、控制電路 PAGEREF _Toc14892 3 HYPERLINK l _Toc70 3.2溫度信號采集電路 PAGEREF _Toc70 4 HYPERLINK l _Toc30075 3.3顯示輸出電路設計 PAGEREF _Toc30075 8 HYPERLINK l _Toc18413 3.3.1 LCD1602的參數(shù)介紹和引腳描述 PAGEREF _Toc18413 8 HYPERLINK l _Toc8673 3.3.2 LCD1602的指令說明及時序介紹 PAGEREF _Toc8673 10 HYPERLINK l _Toc1607 3.3.3 LCD1602的RAM地址映射

13、和標準字庫表 PAGEREF _Toc1607 13 HYPERLINK l _Toc1284 3.4 蜂鳴器報警電路與溫度處理裝置 PAGEREF _Toc1284 13 HYPERLINK l _Toc5422 第四章 溫度控制系統(tǒng)的軟件設計 PAGEREF _Toc5422 15 HYPERLINK l _Toc6916 4.1軟件總流程設計 PAGEREF _Toc6916 15 HYPERLINK l _Toc22833 4.2溫度采集子程序設計 PAGEREF _Toc22833 15 HYPERLINK l _Toc11851 第五章 溫度控制系統(tǒng)的總體電路設計及主要功能 PAG

14、EREF _Toc11851 21 HYPERLINK l _Toc17419 5.1 系統(tǒng)的總設計 PAGEREF _Toc17419 21 HYPERLINK l _Toc11775 5.2 功能實現(xiàn) PAGEREF _Toc11775 21 HYPERLINK l _Toc11367 結(jié) 論 PAGEREF _Toc11367 26 HYPERLINK l _Toc920 致謝語 PAGEREF _Toc920 27 HYPERLINK l _Toc32052 參考文獻 PAGEREF _Toc32052 28 HYPERLINK l _Toc9504 附錄 PAGEREF _Toc95

15、04 28引 言在工業(yè)生產(chǎn)中主要的被控參數(shù)就是溫度。與之相關(guān)的各種溫度控制系統(tǒng)不僅僅只限于大棚蔬菜種植，而且在冶金、化工、機械、食品等眾多領(lǐng)域也時常而見。溫度這一因素其實就在我們的身邊，細心觀察，有多少生活產(chǎn)品的不是與此密切相關(guān)的，我們吃的用的又有多少不是溫度所影響的。二十一世紀是科學技術(shù)突飛猛進的時代，社會科學各個方面的技術(shù)研究也在不斷改進，溫度作為其中之一的一個影響因素也在扮演著愈演愈烈的角色。要想使得產(chǎn)品按照規(guī)定要求有效的生產(chǎn)，就必須要為產(chǎn)品生產(chǎn)提供穩(wěn)定的溫度環(huán)境，這就要求我們設計出一種(y zhn)有效的溫度控制裝置。運用(ynyng)功能強大，內(nèi)部資源豐富的單片機可以提升系統(tǒng)的開發(fā)與

16、調(diào)試速度。利用單片機作主控單元方便、簡單且靈活。在整個系統(tǒng)中，溫度的采集處理、轉(zhuǎn)換和顯示都有單片機發(fā)布相應的命令，單片機通過I/O口與各個模塊相連接，并通過輸出高電平或低電平來控制子模塊是否工作。一個溫度檢測系統(tǒng)實際上有許多部分組成，它不僅涉及到溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器還會使用到運算放大器，甚至還有PID算法。本文著重介紹使用具有“一線(yxin)總線”獨特優(yōu)勢的DS18B20實現(xiàn)信號采集。本文的溫度顯示模塊沒有使用傳統(tǒng)的數(shù)碼管顯示方式，而是使用LCD1602液晶屏顯示溫度，傳統(tǒng)的數(shù)碼管顯示的硬件電路復雜且占用CPU，不節(jié)省時間，不能顯示一些其它想要的圖案。在不同的應用場合，溫度控制系統(tǒng)都社會

17、生產(chǎn)所敏感的話題。各個企業(yè)根據(jù)生產(chǎn)的需要制定不同的溫度指標，這就使得要設計出智能的溫控系統(tǒng)，控制溫度的范圍，提供一種恒溫的環(huán)境。溫度的過高過低都會對產(chǎn)品的生產(chǎn)造成損失，嚴重影響生產(chǎn)的效率。因此，如何將溫度控制在一定范圍內(nèi)也是重中之重，在本系統(tǒng)中，使用繼電器來驅(qū)動降溫和升溫裝置。當溫度過高,繼電器驅(qū)動電機做降溫處理；溫度過低，繼電器驅(qū)動電熱爐做升溫處理。超過系統(tǒng)規(guī)定的溫度范圍，此時報警系統(tǒng)將工作，進行報警。此設計不僅對農(nóng)業(yè)種植，對工業(yè)生產(chǎn)都極為有價值。 PAGE 2第一章 緒 論1.1溫度(wnd)控制系統(tǒng)研究(ynji)背景及意義二十一世紀是人類科技文明高速發(fā)展的信息時代，與此同時溫度也成為一

18、個永恒的話題。溫度的不斷變化會影響著我們的日常生活和工作，因此在社會生活的各個方面對于(duy)溫度的測量及控制就顯得特別重要。在科技研究中，溫度作為一個重要參數(shù)影響著產(chǎn)品研究的成功與否；在電氣自動化，自動化技術(shù)中，溫度也發(fā)揮著舉足輕重的作用，設計一種高效性能的溫度控制裝置迫在眉睫。而今，各種溫度傳感器相繼問世，以嶄新的面貌和技能展示在世人的眼前，以獨特的作用發(fā)揮著各自的功能。溫度傳感器具有感知采集、轉(zhuǎn)換傳輸信號數(shù)據(jù)的功能且各種形式的溫度傳感器在社會生產(chǎn)、工業(yè)科技的不同領(lǐng)域發(fā)揮各自的作用和價值。高效低功耗是單片機最明顯的兩個特點，我在課本上所學到的51系列單片機更是功能多多。系統(tǒng)內(nèi)部編程時就已

19、經(jīng)設置好溫度范圍，單片機處理溫度傳感器傳來的數(shù)據(jù)之后，將處理后的信息傳給液晶顯示屏顯示。同時，還要和程序內(nèi)部的設定值相比較，判斷是要加熱還是制冷來使溫度達到設定值。1.2溫度控制系統(tǒng)設計的主要內(nèi)容數(shù)據(jù)采集是測量和處理傳感器信號、研究信息數(shù)據(jù)的采集、存儲,從一個或多個信號獲取對象信息的過程,它以微型計算機高等技術(shù)為基礎(chǔ),是一門綜合應用型技術(shù)。整個溫度控制系統(tǒng)的運行，都依靠相應硬件和軟件共同來完成所需數(shù)據(jù)的采集和顯示。此次用DS18B20采集數(shù)據(jù)，用LCD1602顯示數(shù)據(jù)，溫測范圍在編程時就要設好，等到信息采集完，將信號以數(shù)字信號的形式向單片機傳送。單片機作為整個系統(tǒng)的核心，它會處理溫度傳感器發(fā)來

20、的信號并向液晶顯示屏發(fā)送信號，液晶屏接收到的信號就是此時溫度傳感器檢測到的真實值。如果被測溫度值超出溫測范圍，報警裝置接收單片機傳來的信號后工作。本系統(tǒng)設計的重點就在溫度的采集與顯示方面，硬件電路的設計相對于軟件設計來說，還比較簡單。但使用軟件設計溫度采集子模塊，比硬件設計省時又節(jié)能。當然硬件電路設計也是必不可少的，兩者相結(jié)合，使整個系統(tǒng)變得高效簡單。PAGE 44第二章 系統(tǒng)(xtng)的方案設計與論證2.1單片機芯片(xn pin)設計與論證在熱門的電氣自動化行業(yè)， MCS-51系列單片機獨樹一幟。我們選擇使用AT89C51這種芯片。此款單片機是一種具有可靠性高，便與擴展，控制功能強，低電

21、壓、低功耗的微型控制器。此外，它還是8位高檔單片機，擁有功能強大的CPU處理能力。AT89C51芯片是MCS-51系列中的典型(dinxng)，具有優(yōu)越的邏輯處理和控制能力。2.2溫度采集模塊設計與論證方案一：采用普遍款溫度傳感器。最常用的一種溫度檢測器就是熱電阻，這樣的溫度傳感器經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號精度高、性能穩(wěn)定，但是價格較為昂貴，而且電路也較為復雜。熱電阻缺點較多，耐沖擊性較差且熱影響速度低。尤其是在測量高溫區(qū)時，不應使用。除此之外，還有熱敏電阻等，也有其不足之處。方案二：采用最新款單總線式的DS18B20。數(shù)據(jù)總線提供溫度變換功率, 無需額外電源總線本身就可以為DS18B20供電

22、。DS18B20 測溫范圍為-55+125，但其精度較差為2。利用DS18B20可以進行912位溫度轉(zhuǎn)換的能力編程實現(xiàn)溫度控制，還可直接讀出溫度值。設計使用DS18B20,減少了信號干擾,是溫度測量更精確。經(jīng)過上述分析比較，采用方案二。方案二比方案一測量更精確，花費更低，使用更方便。 2.3顯示模塊設計與論證方案一：采用靜態(tài)顯示。其優(yōu)點是不占用端口。但靜態(tài)顯示模塊的執(zhí)行用到多個移位寄存器，且硬件電路制作比較復雜。方案二：采用動態(tài)顯示。其缺點是占用單片機14個端口。方案三：采用LCD1602液晶顯示。優(yōu)點是顯示內(nèi)容多；其缺點是不能完美顯示圖形。經(jīng)過以上三種方案比較，采用方案三。因為方案一硬件電路

23、不僅復雜難設計而且功耗大；方案二硬件電路較方案一簡單且功耗較??；方案三硬件電路設計不僅簡單，而且顯示內(nèi)容多、體積小、微功耗、成本低。經(jīng)多方面考慮，方案三較為合適。第三章 系統(tǒng)(xtng)硬件(yn jin)設計(shj)3.1單片機控制電路主控單元選擇AT89C51芯片，下面列出了其外形及各引腳排列。AT89C51具有許多優(yōu)良特性。如：8位CPU；一個全雙工UART(異步串行通信口)；單一+5V電壓等。 下面將對上述芯片管腳詳細描述：(1) GND：接地線。(2) VCC：接正5V。 (3) P0口：可用作通用I/O口 (4) P1口：18腳為P1.0P1.7輸入/輸出引腳。每個引腳可驅(qū)動4個

24、TTL負載。(5) P2口： P2口可作準雙向口,當它輸入低八位地址時，說明它在進行Flash編程和驗證程序。 (6) P3口：常用第二功能。見表3.1表3.1 P3口的第二功能Table 3.1 Second function of P3 portP3口第二功能信號名稱P3.0RXD串行數(shù)據(jù)接收口P3.1TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送口P3.2外部中斷0請求輸入P3.3外部中斷1請求輸入P3.4T0定時器/計數(shù)器0的外部輸入P3.5T1定時器/計數(shù)器1的外部輸入P3.6外部RAM寫選通信號P3.7外部RAM讀選通信號(7) RST：復位信號。(8) 時鐘電路，如圖3.1所示：圖3.1時鐘(shzhng)

25、電路Fig3.1 Clock circuit（9）復位(f wi)電路：如圖3.2所示：圖3.2復位(f wi)電路Fig3.2 Reset circuit3.2溫度信號采集電路本次設計用的是DS18B20。測溫范圍為-55125。DSl8B20內(nèi)部構(gòu)成如圖3.3所示：圖3.3 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖(kungt)Fig3.3 Internal structure diagram介紹(jisho)SOIC封裝形式、TO-9封裝形式,具體形式3.4圖所示：圖3.4 DS18B20管腳圖Fig3.4 DS18B20 pin mapDS18B20的引腳說明(shumng)如下：GND ：地DQ ：數(shù)據(jù)I/OV

26、DD ：可選電源電壓NC ：無連接詳細(xingx)的引腳說明如表3.2表3.2 DS18B20的引腳Table 3.2 The pin of DS18B208引腳SOIC封裝TO-9封裝符號說明51GND接地42DQ數(shù)據(jù)接收和發(fā)送引腳。33VDD選擇性VDD引腳。DS18B20內(nèi)部存儲器。注意當報警功能不使用時，TH和TL寄存器可以被當作(dn zu)普通寄存器使用。如圖3.5所示：圖3.5 DS18B20內(nèi)部(nib)存儲器Fig3.5 The internal memory of DS18B20部分(b fen)溫度轉(zhuǎn)換如表3.3所示：表3.3部分(b fen)溫度轉(zhuǎn)換Table 3.3

27、 Temperature conversion溫度輸入（B）輸出（H）+1250000 0111 1101 000007D0H+850000 0101 0101 00000550H+25.06250000 0001 1001 00010191H+10.1250000 0000 1010 001000A2H+0.50000 0000 0000 10000008H00000 0000 0000 00000000H-0.51111 1111 1111 1000FFF8H-10.1251111 1111 0101 1110FF5EH-25.06251111 1111 0101 1110EE6FH-55

28、1110 1110 0110 1111FE90H參數(shù)(cnsh)特性：（1）獨特的單線接口只需一個端口引腳（2）簡單的多點分布式測溫應用（3）不需要外部元件（4）使用3.0V到5.5V電壓（5）溫度測量精度為+5（6）-55+125溫測（7）912位溫度轉(zhuǎn)換精度單片機控制DS18B20并與其相連的的接口電路如圖3.6所示：VccDS18B20 DQGND單P1.0 片 機4.7K圖3.6 單片機控制DS18B20電路Fig3.6 DS18B20 microcontroller control circuit采集模塊(m kui)硬件設計圖如圖3.7所示：圖3.7溫度采集(cij)單元Fig3.

29、7 Temperature acquisition unit系統(tǒng)(xtng)中只用了一DS18B20，沒有過多的溫度采集器，這一個DS18B20就構(gòu)成了溫度采集模塊并對外界溫度進行采集，將采集到的信號以數(shù)字信號的形式經(jīng)P1.0口傳給單片機。單片機內(nèi)部系統(tǒng)再做出處理，執(zhí)行后續(xù)工作。圖上的開關(guān)按鈕,是來控制溫度信號的采集和傳送。3.3顯示輸出電路設計顯示輸出電路沒有使用通常所學的7段數(shù)碼管顯示，而是選擇了與時俱進的占據(jù)絕對優(yōu)勢的液晶顯示器顯示。利用液晶的物理特性所研制成的液晶顯示器可顯示更多的數(shù)據(jù)和符號，使用液晶顯示器可以讀到更多的信息，人們可以根據(jù)需要顯示想顯示的信息，而且只要給液晶顯示器通電，

30、那么液晶顯示器就會顯示，方便又實用。在攝像機、手提電腦等科技領(lǐng)域較為普遍。3.3.1 LCD1602的參數(shù)介紹和引腳描述詳述帶背光和不帶背光的LCD尺寸區(qū)別，如圖3.8所示：圖3.8 LCD1602尺寸(ch cun)圖Fig3.8 LCD1602 size mapLCD1602主要(zhyo)技術(shù)參數(shù)：顯示(xinsh)容量：162個字符芯片工作電壓：4.55.5V工作電流：在工作電壓為+5V情況下是2mA模塊最佳工作電壓：5.0V引腳功能說明無背光這款為14引腳，帶背光這款為16引腳，引腳接口如表3.4：表3.4 引腳接口說明表Table3.4 Pin interface specific

31、ation table編號符號含義編號符號含義1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負極第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL用作調(diào)整對比度端。第4腳：RS用作選擇寄存器端。第5腳：R/W用作讀寫控制。第6腳：E端用作信號選擇端。第714腳：雙向口。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負極(fj)。3.3.2 LCD1602的指令說明及時(jsh)序介紹1602液晶模塊包含(bohn

32、)11條控制指令，由表3.5做詳細介紹：表3.5 控制命令表Table3.5 Control command list序號指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關(guān)控制0000001DCB5光標或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7存放字符0001存放字符地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標志或地址01BF計數(shù)器地址10存數(shù)10存放數(shù)據(jù)信息11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容指令編程完成所需操作。注意：高電平為1，低電平為0。

33、指令1：清顯示并將光標復位到地址00H位置。指令2：復位光標并返回00H地址。指令3：顯示光標模式。I/D：光標控制。S：文字移動控制。有效為1，無效為0。指令4：開關(guān)信號選擇。 D：整體開關(guān)選擇。C：光標控制B：光標閃爍選擇。指令5：選擇S/C信號。指令6：功能控制。DL：4位總線時為高， 8位總線時為低。 N：。單行顯示為低，雙行顯示為高。 F：點陣字符顯示為低，點陣字符顯示為高。指令7： RAM設置。指令8：DDRAM地址設置。指令(zhlng)9：忙信號讀取。BF：忙標志(biozh)位。指令(zhlng)10：寫數(shù)據(jù)。指令11：讀數(shù)據(jù)。芯片時序如3.6表所示：表3.6基本操作時序表T

34、able3.6 Basic operation timing table讀狀態(tài)輸入RS=L,R/W=H,E=H輸出D0-D7=狀態(tài)字寫指令輸入RS=L,R/W=L, D0-D7=指令碼，E=高脈沖輸出無讀數(shù)據(jù)輸入RS=H, R/W=H,E=H輸出D0-D7=數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)輸入RS=H,R/W=L, D0-D7=數(shù)據(jù)，E=高脈沖輸出無讀寫操作時序的描述如下：圖3.9讀操作(cozu)時序Fig3.9 Read operation timing圖3.10 寫操作(cozu)時序Fig3.10 Write timing3.3.3 LCD1602的RAM地址映射和標準(biozhn)字庫表通過(tnggu

35、)輸入(shr)顯示字符的地址(dzh)就可以顯示字符，這是由于字符與地址相對應的原因。下面介紹LCD1602內(nèi)部地址與所對應的字符，如圖3.11所示：圖3.11 LCD1602內(nèi)部顯示地址Fig3.11 The internal display address3.4 蜂鳴器報警電路與溫度處理裝置單片機使用一個P22引腳接報警電路裝置，單片機在接收了溫度傳感器傳來的溫度信號后作出處理，此時的處理就是向報警系統(tǒng)發(fā)送高電平或低電平。若單片機向P2.2口傳送的是高電平，說明此時測得的溫度是在控制范圍內(nèi)；若單片機向P2.2口傳送的是低電平，則說明此時測得的溫度不在控制范圍內(nèi)，那么此刻蜂鳴器就要報警，紅

36、燈點亮。具體描述如圖3.12所示：圖3.12 報警電路Fig3.12 Alarm circuit溫度處理裝置分為升溫處理與降溫處理，升溫裝置主要由繼電器和加熱爐組成，與單片機的P2.0口相連接。降溫裝置主要由繼電器和電機組成，與單片機的P2.1口相連。單片機與升溫裝置(zhungzh)接口圖如圖3.13所示：圖3.13 單片機與升溫裝置(zhungzh)接口圖Fig3.13 SCM and heating device interface diagram單片機與降溫(jing wn)裝置接口圖如圖3.14所示：圖3.14 單片機與降溫裝置接口圖Fig3.14 SCM and cooling d

37、evice interface diagram第四章 溫度(wnd)控制系統(tǒng)的軟件設計4.1軟件(run jin)總流程設計主程序作為(zuwi)主線，所有設計好的子程序模塊合并，完成的要設計的功能，在液晶顯示器上顯示出來當前的溫度。函數(shù)主流程圖如圖4.1所示：開始1602初始化18b20初始化是否成功NY啟動溫度轉(zhuǎn)換溫度控制響應顯示溫度圖4.1主函數(shù)流程圖Fig4.1 The flow chart of main function4.2溫度采集子程序設計溫度采集子程序主要實現(xiàn)溫度的采集和反饋給單片機并在顯示器上顯示溫度數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)采用DS18B20溫度傳感器檢測溫度，在進行讀數(shù)據(jù)之前需要對D

38、S18B20溫度傳感器初始化和寫指令。下面著重介紹溫度傳感器DS18B20的各種子程序。DS18B20的初始化如圖4.2所示：圖4.2 初始化時序(sh x)圖Fig4.2 Initialization timing diagram總線若為高電平需在480-960us之后。在480微秒的檢測時間里，如果(rgu)溫度傳感器讀到的是低電平，此時總控制有響應。如果沒有低電平而總是出現(xiàn)高電平，則總線設備沒有響應。DS18B20一開始工作就檢測(jin c)總線有否480960微秒的低脈沖。如果檢測到低脈沖，總線由低電平變?yōu)楦唠娖浇?jīng)15 60微秒后拉低總線。之后，用60到240微秒的做出響應，回應主設

39、備。否則，一直等待檢測。具體寫操作如圖4.3所示：圖4.3. 寫操作過程Fig4.3 The writing processDS18B20的讀操作(cozu)如圖4.4所示：圖4.4 讀操作過程Fig4.4 Reading process數(shù)據(jù)的讀操作時序(sh x)包括讀0時序和讀1時序。在主機(zhj)上讀時隙將單總線拉低后經(jīng)1微秒拉高單總線，DS18B20是單一總線傳輸數(shù)據(jù)。如果總線被拉低直到讀周期結(jié)束此時傳送0，如果總線被拉高直到讀周期結(jié)束此時傳送1。在采樣周期內(nèi)，低電平為0，高電平為1。整個讀時序消耗要60us。4.3數(shù)據(jù)處理子程序設計(chn x sh j)數(shù)據(jù)處理是將DS18B20

40、采集到的溫度值，DS18B20轉(zhuǎn)換成為一個十進制數(shù)，成為真實值經(jīng)過變換(binhun)顯示在LCD上。以下介紹中temp作存儲溫度值使用。處理溫度值流程圖如圖4.5所示：temp對100取余再除以10得到溫度各位數(shù)值負數(shù)標志置1開始讀取低、高位單字節(jié)溫度將temp中的值取反加以得到其負數(shù)絕對值放入temp對10取余得到溫度個位值將高、低位溫度值合并成一個整型值根據(jù)說明書temp=temp*0.625得到溫度真實值Temp0 x0fff低位單字節(jié)溫度值對of取余，再乘以10再除以16得到溫度值小數(shù)負數(shù)標志置0temp除以100得到溫度百位數(shù)值結(jié)束圖4.5數(shù)據(jù)處理子程序流程圖Fig4.5 Data

41、 processing subroutine flow chart4.4顯示(xinsh)子程序設計本系統(tǒng)是采用LCD液晶顯示，液晶顯示LCD寫入指令需要進行初始化、寫指令、寫數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)LCD只寫不讀，因此沒有(mi yu)額外的讀操作時序圖，R/W引腳直接接地就行。圖4.6詳細描述了LCD的以上各準備：圖4.6 LCD三種(sn zhn)準備流程圖Fig4.6 LCD three to prepare flow chart4.5溫度處理及蜂鳴器報警(bo jng)子程序設計蜂鳴器報警系統(tǒng)是否工作由單片機經(jīng)P2.2口的高低電平狀態(tài)(zhungti)控制。當P2.2引腳為低電平時，蜂鳴器報警并

42、且紅燈點亮；否則蜂鳴器不報警，紅燈熄滅狀態(tài)。系統(tǒng)在設計編程時內(nèi)部就已經(jīng)設好了溫測范圍。該系統(tǒng)設置的是上限溫度值是40，下限(xixin)溫度值是10，當溫度高于30時繼電器驅(qū)動電機風扇,執(zhí)行降溫措施，當溫度低于20時繼電器驅(qū)動大功率的加熱爐，進行升溫措施。因此，當P2.0為低電平時，系統(tǒng)做升溫處理；當P2.1為低電平時，系統(tǒng)做降溫處理。溫度處理和報警系統(tǒng)子程序如圖4.7所示：送入溫度值TT60|T1蜂鳴器開啟T30啟動升溫啟動降溫返回YYYYYYNYNYNY圖 4.7 溫度處理和報警系統(tǒng)子程序Fig4.7 The temperature alarm system and processing

43、subroutine第五章 溫度(wnd)控制系統(tǒng)的總體(zngt)電路(dinl)設計及主要功能5.1 系統(tǒng)的總設計每一個系統(tǒng)設計都要有一個核心元件作為主力來保證整個系統(tǒng)的有效運行，而AT89C51單片機就是這個系統(tǒng)的主力軍。DS18B20溫度傳感器檢測溫度，液晶顯示器顯示溫度。本系統(tǒng)還用到兩個繼電器，這兩個繼電器主要功能分別是來管控加熱爐是否加熱和電機是否降溫，溫度太高或太低，蜂鳴器報警，溫度太低進行熱處理溫，電機冷卻處理溫度過高。系統(tǒng)總體框架如圖5.1所示：液晶顯示AT89C51單片機溫度傳感器蜂鳴器報警升溫處理及降溫處理圖5.1系統(tǒng)總體控制框圖Fig5.1 The overall sy

44、stem control diagram5.2 功能實現(xiàn)本設計的各個模塊運行都要統(tǒng)一聽從單片機調(diào)遣。除此之外，還有液晶顯示、溫度處理、溫度采集以及液晶顯示四個模塊。此系統(tǒng)以單片機為核心，主要是通過對4個并行I/O端口的讀寫操作完成其他模塊的控制ROM程序存儲器的實現(xiàn)。溫度信號采集模塊的運作是由溫度信號采集器來采集外界的環(huán)境溫度，并將采集到的溫度值數(shù)據(jù)送達單片機。AT89C51單片機對溫度傳感器所傳送到的溫度值做出處理后，將數(shù)據(jù)發(fā)送到LCD，然后由LCD顯示處理后的溫度值。繼電器控制溫度處理模塊，它和電機分別連接對溫度進行加熱或冷卻處理。液晶溫度顯示模塊顯示溫度的當前值。當測得的溫度值高于或低于

45、編程時設置好的溫度值時報警系統(tǒng)就會報警，此時蜂鳴器響且紅燈點亮。本系統(tǒng)所設置的正常溫度范圍為2030,在此溫度范圍內(nèi)，系統(tǒng)正常工作，報警系統(tǒng)、加熱裝置和降溫裝置都不工作。在1020范圍內(nèi)，只有加熱裝置工作；在3040范圍內(nèi)，只有降溫裝置工作。當?shù)陀?0時，加熱裝置與報警系統(tǒng)都工作，當高于40時，降溫裝置和報警系統(tǒng)都工作。2030正常溫度范圍內(nèi),仿真結(jié)果如圖5.2所示：圖5.2 正常(zhngchng)溫控圖Fig5.2 Normal temperature chart當溫度(wnd)采集模塊所檢測到的溫度值低于20且高于10時，此時(c sh)仿真結(jié)果如圖5.3所示：圖5.3 升溫圖Fig5.

46、3 Heat map當溫度采集模塊所檢測到的溫度值低于10時，此時仿真結(jié)果如圖5.4所示：圖5.4 升溫并報警(bo jng)圖Fig5.4 Heating and alarm map當溫度采集(cij)模塊所檢測到的溫度值在3040范圍(fnwi)內(nèi)時，此時降溫過程仿真結(jié)果如圖5.5所示：圖5.5 降溫(jing wn)過程Fig5.5 The cooling process當溫度(wnd)采集模塊所檢測到的溫度值在在40以上時，此時仿真(fn zhn)結(jié)果如圖5.6所示：圖5.6 降溫并報警圖Fig5.6 Cool and alarm map結(jié) 論 我此次的畢業(yè)設計力求接近實際生產(chǎn)生活需要

47、，以更經(jīng)濟、更簡單易行的電路設計來呈現(xiàn)在讀者眼前。當選完要設計的題目，我果斷放棄了使用面包板來做這個設計，而是利用單片機這個新時代(shdi)的寵兒。用單片機作為指揮主力軍，高效快捷，而且不論是硬件和軟件做起來都很方便。單片機接收DS18B20溫度傳感器采集的溫度值然后執(zhí)行一系列命令，最后將處理的結(jié)果放到液晶顯示屏上顯示。應用分布式溫度測量系統(tǒng)的DSl8B20溫度測量系統(tǒng)，可實現(xiàn)遠程測量和控制溫度。在電力行業(yè)，煤礦，森林，火災及高層建筑等場所廣泛應用。本設計軟件編程舍棄了繁雜難懂的匯編語言，用當今(dngjn)廣泛使用的C語言進行編程。C語言簡單易懂,在做設計的過程中，我又深入學習了C語言，并

48、根據(jù)不同功能模塊的需要編寫程序，然后將各模塊程序組合在一起經(jīng)過多次調(diào)試和修改成功寫出了整體程序。通過這次畢業(yè)設計(b y sh j)，我了解如何查閱文獻和使用開發(fā)工具，掌握了使用C語言對單片機編程和Proteus仿真軟件的使用技能。經(jīng)過這次畢業(yè)設計，我學會了用C語言對單片機進行編程，對于一些常見的電子元器件和產(chǎn)品有了一定的了解。同時，我也深深地體會到只有書和具體實踐相結(jié)合，才學有所獲。為了鞏固自己的知識，認識自己的不足，我們要以積極的學習態(tài)度，不斷學習創(chuàng)新，用知識和行動來證明自我價值。致謝(zh xi)語一個月的腦力拼搏與汗水揮灑，我終于順利完成了這次畢業(yè)設計。說實話，取得這樣的成果，有一部分

49、是我的辛勤努力，還有一部分就是我的指導老師給予我的無私幫助。在這里，我要特別感謝我的老師，我想沒有她的指導與幫助我是很難完美的完成任務的。在這次畢業(yè)設計的完成中，作為我指導老師的裴老師，是一位非常和藹可親的老師，同時又是一位嚴以律己、嚴格要求、一絲不茍的老師，她在不斷鼓舞要求我們做事要有速度與效率并存的同時又為我們創(chuàng)造優(yōu)越的學術(shù)氛圍與學習環(huán)境。每當我遇到困難時裴老師都對我耐心講解(jingji)，認真輔導，對我的論文也是反復審查并指導我修改。我被裴老師的這種工作作風深深打動，被裴老師的這種教學精神深深感染。面對困難我學會了迎面出擊，不再退縮我深知只要肯努力肯思考就可以將困難各個擊破，只要功夫深

50、鐵杵磨成針，沒錯，困難只是暫時的，成功才是永恒的。最后，我還要感謝一直以來不斷給予我鼓勵和支持的同學們，是你們讓我看到成功的希望和勝利的彼岸。金無足赤(jn w z ch)，人無完人。再美的白玉也會有瑕疵，因此我的這篇論文有些地方尚有缺點也是在所難免的，如有不當之處請多多諒解，望今后有讀到我論文的朋友能給予我寶貴的意見和指導。于學院信電學院2015年05月參考文獻1 胡漢才單片機原理(yunl)及接口技術(shù) M.北京(bi jn)：清華大學(qn hu d xu)出版社,1996.2 張鑫單片機原理及應用M.北京：電子工業(yè)出版社,2010.10.3 沈紅衛(wèi)單片機應用系統(tǒng)設計實例與分析 M北京：北

51、京航空航天大學出版社，20034 張永楓單片機應用實訓教程M.西安：西安電子科技大學出版社，2005. 5 齊向東 劉立群單片機控制技術(shù)實踐 M.北京：中國電力出版社，2009.6 張萌 和湘 姜斌單片機應用系統(tǒng)開發(fā)綜合實力M.北京：清華大學出版社，2007.7. 附錄 ： C語言程序#include / 51 系類單片機頭文件#include #define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit sw=P20; /定義升溫sbit jw=P21; /定義降溫sbit beep = P22; /定義揚聲器sbit rs=P25; /l

52、cd的控制sbit rw=P26;sbit e=P27;sbit DQ=P10; bit flag=1; uchar T=0,temp1=0,temp2=0,flag_dis=0;uchar table=Welcom to watch ;uchar table1=0,1,2,3,4,5,6,7,8,9;uchar table2=T= ;/* 函數(shù)(hnsh):1602模塊*/void delay(uint z) /延時uchar x,y;for(x=20;x1;x-)for(y=z;y1;y-);void lcd_writecom(uchar com) /寫地址(dzh)函數(shù) rs=0;rw=

53、0;P0=com;delay(10); e=1;delay(10);e=0;void lcd_writedate(uchar dat) /寫數(shù)據(jù)(shj)函數(shù) rs=1;rw=0;P0=dat;delay(1); e=1;delay(1);e=0;void init_1602(void) /1602初始(ch sh)話 delay(10); lcd_writecom(0 x38); delay(5); lcd_writecom(0 x38); delay(5); lcd_writecom(0 x38); delay(5); lcd_writecom(0 x01); delay(5); lcd_

54、writecom(0 x08); delay(5); lcd_writecom(0 x06); delay(5); lcd_writecom(0 x0C);/* * 函數(shù)(hnsh)：18B20 模塊*/bit init_DS18B20(void) /18b20初始化程序(chngx) bit flag; uchar time; DQ=1; _nop_(); DQ=0; /再將數(shù)據(jù)線從高拉低，要求(yoqi)保持480960usfor(time=0;time200;time+) ; /略微延時約600微秒/以向DS18B20發(fā)出/一持續(xù)480960us的低電平復位脈沖 DQ=1; /釋放數(shù)據(jù)線

55、（將數(shù)據(jù)線拉高） for(time=0;time20;time+); /延時約60us（釋放總線后需等待1560us讓DS18B20 /輸出存在脈沖）flag=DQ; /讓單片機檢測是否輸出了存在脈沖（DQ=0表示存在） for(time=0;time200;time+); /延時足夠長時間，等待存在脈沖輸出完畢return (flag); /返回(fnhu)檢測成功標志void WriteOneChar ( uchar dat) /18B20 寫 數(shù)據(jù)(shj) uchar i,time;for (i=0; i8; i+) DQ=1; _nop_(); DQ=0; /將數(shù)據(jù)線從高拉低時即啟動(qdng)寫時序 for(time=0;time1;time+); DQ=dat&0 x01; /利用與運算取出要寫的某位二進制數(shù)據(jù),并將其送到數(shù)據(jù)線上等待DS18B20采樣for(time=0;time10;time+);/延時約30us，DS18B20在拉低后的約1560us期間從數(shù)據(jù)線上采樣DQ=1; /釋放