基于51單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)

1、 GB8878185555334563BT9125XW創(chuàng)作編號(hào)：創(chuàng)作者：鳳嗚大王*畢業(yè)論文設(shè)計(jì)基于51單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)摘要在日常生活中溫度在我們身邊無時(shí)不在，溫度的控制和應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域都有重要的作用。很多行業(yè)中都有大量的用電加熱設(shè)備，和溫度控制設(shè)備，如用于報(bào)警的溫度自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，熱處理的加熱爐，用于融化金屬的坩鍋電阻爐及各種不同用途的溫度箱等，這些都采用單片機(jī)技術(shù)，利用單片機(jī)語(yǔ)言程序?qū)λ鼈冞M(jìn)行控制。而單片機(jī)技術(shù)具有控制和操作使用方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單便于修改和維護(hù)、靈活性大且具有一定的智能性等特點(diǎn)，可以精確的控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，提高了溫控指標(biāo)，也大大的提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。由于單片機(jī)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)突出，智

2、能化溫度控制技術(shù)正被廣泛地采用。本文介紹了基于單片機(jī)AT89C51的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案與軟硬件實(shí)現(xiàn)。采用溫度傳感器DS18B20采集溫度數(shù)據(jù)，7段數(shù)碼管顯示溫度數(shù)據(jù)，按鍵設(shè)置溫度上下限，當(dāng)溫度低于設(shè)定的下限時(shí)，點(diǎn)亮綠色發(fā)光二極管，當(dāng)溫度高于設(shè)定的上限時(shí)，點(diǎn)亮紅色發(fā)光二極管。給出了系統(tǒng)總體框架、程序流程圖和Protel原理圖，并在硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了所設(shè)計(jì)功能。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)溫度控制系統(tǒng)溫度傳感器AbstractIndailylife,thetemperatureinoursidetheever-present,thecontrolofthetemperatureandtheapplicatio

3、ninvariousfieldsallhaveimportantrole.Manyindustrytherearealargenumberofelectricheatingequipment,andthetemperaturecontrolequipment,suchasusedforalarmautomatictemperaturealarmsystems,heattreatmentfurnace,usedtomeltmetalcrucibleresistancefurnace,andallkindsofdifferentUSESoftemperatureboxandsoon,theseus

4、ingsinglechipmicrocomputer,usingsinglechipcomputerlanguageprogramtocontrolthem.Andsingle-chipmicrocomputertechnologyhascontrolandconvenientinoperation,easytomodifyandmaintenanceofsimplestructure,flexibilityislargeandhassomeoftheintelligenceandothercharacteristics,wecanaccuratelycontroltechnologystan

5、dardtoimprovethetemperaturecontrolindex,alsogreatlyimprovethequalityoftheproductsandperformance.Becauseoftheadvantagesofthesinglechipmicrocomputerintelligenttemperaturecontroltechnologyoutstanding,isbeingwidelyadopted.ThispaperintroducesthetemperaturecontrolbasedonsinglechipmicrocomputerAT89C51desig

6、nschemeofthesystemandthehardwareandsoftwareimplementation.ThetemperaturesensorDS18B20collectiontemperaturedata,7periodofdigitalpipedisplay,theupperandlowerlimitsoftemperaturebuttonwhentemperaturebelowthesettingofthelowerlimit,lightgreenleds,whenthetemperatureishigherthanthesetonthelimit,lightredleds

7、.Giventhesystemframeworkandprogramflowchartandprinciplechart,andinProtelhardwareplatformtorealizethefunctionofthedesign.Keywords：SCMTemperaturecontrolsystemTemperaturesensors目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark0 o Current Document 摘要II HYPERLINK l bookmark2 o Current Document ABSTRACTIV HYPERLINK l

8、bookmark6 o Current Document 第一章前言1創(chuàng)作編號(hào)：GB8878185555334563BT9125XW創(chuàng)作者：鳳嗚大王*溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)發(fā)展歷史及意義1溫度控制系統(tǒng)的目的1溫度控制系統(tǒng)完成的功能1 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 第二章總體設(shè)計(jì)方案22.1方案一22.2方案二3DS18B20簡(jiǎn)介63.1.1DS18B20封裝與引腳63.1.2DS18B20的簡(jiǎn)單性能6DS18B20的工作原理.7DS18B20的測(cè)溫原理8測(cè)溫原理:8DS18B20的溫度采集過程11 HYPERLINK l bookmark12 o

9、Current Document 第四章單片機(jī)接口設(shè)計(jì)121設(shè)計(jì)原則124.2單片機(jī)引腳連接12單片機(jī)引腳圖12串口引腳13 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 第五章硬件電路設(shè)計(jì)141主要硬件電路設(shè)計(jì)145.2軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)185.2.1軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)18程序組成19 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 結(jié)束語(yǔ)24致謝錯(cuò)誤!未定義書簽。 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 附錄25 HYPERLINK l bookmark74 o Current Doc

10、ument 參考文獻(xiàn)38 第一章前言1.1溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)發(fā)展歷史及意義溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域,如家電、汽車、材料、電力電子等,常用的控制電路根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合和所要求的性能指標(biāo)有所不同,在工業(yè)企業(yè)中,如何提高溫度控制對(duì)象的運(yùn)行性能一直以來都是控制人員和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員努力解決的問題。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)溫電路簡(jiǎn)單實(shí)用,但由于繼電器動(dòng)作頻繁,可能會(huì)因觸點(diǎn)不良而影響正常工作?？刂祁I(lǐng)域還大量采用傳統(tǒng)的PID控制方式，但PID控制對(duì)象的模型難以建立，并且當(dāng)擾動(dòng)因素

11、不明確時(shí),參數(shù)調(diào)整不便仍是普遍存在的問題。而采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20,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。數(shù)字溫度傳感器DS18B20只用一個(gè)引腳即可與單片機(jī)進(jìn)行通信，大大減少了接線的麻煩，使得單片機(jī)更加具有擴(kuò)展性。由于DS18B20芯片的小型化，更加可以通過單跳數(shù)據(jù)線就可以和主電路連接，故可以把數(shù)字溫度傳感器DS18B20做成探頭，探入到狹小的地方，增加了實(shí)用性。更能串接多個(gè)數(shù)字溫度傳感器DS18B20進(jìn)行范圍的溫度檢測(cè)。1.2溫度控制系統(tǒng)的目的溫度控制在日常生活及工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用相當(dāng)廣泛，比如溫室、水池、發(fā)酵缸、電

12、源等場(chǎng)所的溫度控制。而以往溫度控制是由人工完成的而且不夠重視，其實(shí)在很多場(chǎng)所溫度都需要監(jiān)控以防止發(fā)生意外。針對(duì)此問題，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的是實(shí)現(xiàn)一種可連續(xù)高精度調(diào)溫的溫度監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的實(shí)時(shí)檢測(cè)，具有提醒和控制的功能，本設(shè)計(jì)的內(nèi)容是溫度測(cè)試控制系統(tǒng)，控制對(duì)象是溫度。它的特點(diǎn)在于應(yīng)用廣泛，功能強(qiáng)大，小巧美觀，便于攜帶，是一款既實(shí)用又廉價(jià)的控制系統(tǒng)。1.3溫度控制系統(tǒng)完成的功能本設(shè)計(jì)是對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了基本的溫度控制功能:此設(shè)計(jì)中溫度恒定值設(shè)置為60C,上下跳轉(zhuǎn)溫度為1C,設(shè)計(jì)精度值為0.1。當(dāng)溫度低于設(shè)定下限溫度即59C時(shí)，綠燈亮，報(bào)警提醒需要外界的加熱措

13、施。當(dāng)溫度上升到上限溫度時(shí),停止加溫,紅燈亮保持溫度。當(dāng)溫度高于設(shè)定上限溫度即61C時(shí)，紅燈亮，需要外界采取降溫措施（本設(shè)計(jì)中沒有附加外界的加熱和降溫措施）。當(dāng)溫度下降到恒溫度時(shí)，停止降溫。溫度在上下限溫度之間時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)不執(zhí)行。第二章總體設(shè)計(jì)方案方案一利用溫度傳感器將溫度測(cè)出，通過某種電信號(hào)傳給外部電路產(chǎn)生一種變化，然后由外部電路控制裝置的開啟。測(cè)溫電路的設(shè)計(jì)，可以使用熱敏電阻之類的傳感器件利用其感溫效應(yīng)，（如電阻隨溫度的變化有一個(gè)變化的曲線，即利用它的變化特性曲線）溫度的變化使得電阻發(fā)生了變化根據(jù)歐姆定律，電阻的變化會(huì)帶來電流或這電壓的變化。再將隨被測(cè)溫度變化的電壓或電流采集過來，然后進(jìn)行

14、模擬信號(hào)換成數(shù)字信號(hào)（A/D）轉(zhuǎn)換，將數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)，用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，將溫度顯示在電路上，這樣就可以將被測(cè)溫度顯示出來。最后還有外圍的控制電路，采取一定的措施來控制產(chǎn)生溫度的電路，如加溫、降溫、保持不動(dòng)、或者報(bào)警。這種設(shè)計(jì)需要用到A/D轉(zhuǎn)換電路，感溫電路比較麻煩。設(shè)計(jì)流程圖如圖2.1圖2.1設(shè)計(jì)流程圖方案二利用溫度傳感器芯片直接將溫度數(shù)據(jù)測(cè)出，之后通過單片機(jī)程序控制溫度的上、下限值，用外部電路產(chǎn)生顯示和控制加熱和降，來達(dá)到設(shè)計(jì)的要求?？紤]使用溫度傳感器，結(jié)合單片機(jī)電路設(shè)計(jì)，采用一只DS18B20溫度傳感器，直接讀取被測(cè)溫度值，之后進(jìn)行轉(zhuǎn)換，依次完成設(shè)計(jì)要求。比較以上兩種方案，很容易

15、看出，采用方案二，電路比較簡(jiǎn)單，軟件設(shè)計(jì)容易實(shí)現(xiàn)，故實(shí)際設(shè)計(jì)中擬采用方案二。在設(shè)計(jì)中溫度的控制流程如圖2.2所示。圖2.2溫度控制整體流程在本系統(tǒng)的總體電路設(shè)計(jì)方框圖如圖2.3所示，它由五部分組成:單片機(jī)AT89C51控制部分；DS18B20溫度傳感器采集部分；3位LED數(shù)碼管顯示部分；按鍵調(diào)節(jié)部分；二極管報(bào)警部分。LED顯示電路DS18B20溫度米集電路AT89C51單片機(jī)二控制電二極管顯示報(bào)警電路圖2.3溫度計(jì)電路總體設(shè)計(jì)方案整個(gè)設(shè)計(jì)總體分為以下幾個(gè)部分：控制部分、顯示部分、溫度米集部分、按鍵控制部分。1、控制部分由單片機(jī)AT89C51芯片在程序控制和外圍簡(jiǎn)單組合電路作用下運(yùn)行，和控制溫度

16、的上、下限，和LED的溫度顯示?？刂瓢l(fā)光二級(jí)管的亮滅，起到提醒報(bào)警功能。2、顯示部分顯示電路采用3位7斷共陽(yáng)LED數(shù)碼管，從P3口送數(shù)，P0口掃描。有兩部分顯示電路，第一是顯示DS18B20溫度傳感器所檢測(cè)的當(dāng)前溫度，第二是設(shè)定恒定的溫度值。3、溫度采集部分由DS18B20智能溫度傳感器直接采集被測(cè)溫度。4、按鍵控制部分由三個(gè)按鍵控制調(diào)節(jié)，用來調(diào)節(jié)溫度的恒定限值，起到預(yù)設(shè)調(diào)節(jié)作用第三章溫度傳感器DS18B203.1DS18B20簡(jiǎn)介3.1.1DS18B20封裝與引腳DS18B20封裝與引腳如圖3.1DALLASI8B2O123圖3.1DS18B20的封裝與引腳3.1.2DS18B20的簡(jiǎn)單性能

17、1、獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20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。2、測(cè)溫范圍一55C_125C，固有測(cè)溫分辨率0.5C。3、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)多點(diǎn)測(cè)溫。4、工作電源:35V/DC。5、在使用中不需要任何外圍元件。6、測(cè)量結(jié)果以912位數(shù)字量方式串行傳送。7、不銹鋼保護(hù)管直徑6。8、適用于DN1525,DN40DN250各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測(cè)溫。9、標(biāo)準(zhǔn)安裝螺紋M10X1,M12X1.5,G1/2”任選。10、PVC電纜直接出線或德式球型接線盒出線,便于與其它電器設(shè)備連接。DS18B20的工

18、作原理DS18B20內(nèi)部的低溫度系數(shù)振蕩器是一個(gè)振蕩頻率隨溫度變化很小的振蕩器，為計(jì)數(shù)器1提供一頻率穩(wěn)定的計(jì)數(shù)脈沖。高溫度系數(shù)振蕩器是一個(gè)振蕩頻率對(duì)溫度很敏感的振蕩器，為計(jì)數(shù)器2提供一個(gè)頻率隨溫度變化的計(jì)數(shù)脈沖。初始時(shí)，溫度寄存器被預(yù)置成-55C，每當(dāng)計(jì)數(shù)器1從預(yù)置數(shù)開始減計(jì)數(shù)到0時(shí)，溫度寄存器中寄存的溫度值就增加1C,這個(gè)過程重復(fù)進(jìn)行，直到計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)便停止。初始時(shí)，計(jì)數(shù)器1預(yù)置的是與-55C相對(duì)應(yīng)的一個(gè)預(yù)置值。以后計(jì)數(shù)器1每一個(gè)循環(huán)的預(yù)置數(shù)都由斜率累加器提供。為了補(bǔ)償振蕩器溫度特性的非線性性，斜率累加器提供的預(yù)置數(shù)也隨溫度相應(yīng)變化。計(jì)數(shù)器1的預(yù)置數(shù)也就是在給定溫度處使溫度寄存器寄存值

19、增加1C計(jì)數(shù)器所需要的計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)。DS18B20內(nèi)部的比較器以四舍五入的量化方式確定溫度寄存器的最低有效位。在計(jì)數(shù)器2停止計(jì)數(shù)后，比較器將計(jì)數(shù)器1中的計(jì)數(shù)剩余值轉(zhuǎn)換為溫度值后與0.25C進(jìn)行比較，若低于0.25C，溫度寄存器的最低位就置0；若高于0.25C，最低位就置1；若高于0.75C時(shí)，溫度寄存器的最低位就進(jìn)位然后置0。這樣，經(jīng)過比較后所得的溫度寄存器的值就是最終讀取的溫度值了，其最后位代表0.5C，四舍五入最大量化誤差為1/2LSB，即0.25C。溫度寄存器中的溫度值以9位數(shù)據(jù)格式表示，最高位為符號(hào)位，其余8位以二進(jìn)制補(bǔ)碼形式表示溫度值。測(cè)溫結(jié)束時(shí)，這9位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到暫存存儲(chǔ)器的前兩個(gè)字節(jié)中

20、，符號(hào)位占用第一字節(jié)，8位溫度數(shù)據(jù)占據(jù)第二字節(jié)。DS18B20測(cè)量溫度時(shí)使用特有的溫度測(cè)量技術(shù)。DS18B20內(nèi)部的低溫度系數(shù)振蕩器能產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率信號(hào)；同樣的，高溫度系數(shù)振蕩器則將被測(cè)溫度轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)。當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)，DS18B20進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)門開通時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器決定。芯片內(nèi)部還有斜率累加器，可對(duì)頻率的非線性度加以補(bǔ)償，測(cè)量結(jié)果存入溫度寄存器中。一般情況下的溫度值應(yīng)該為9位，但因符號(hào)位擴(kuò)展成高8位，所以最后以16位補(bǔ)碼形式讀出。DS18B20工作過程一般遵循以下協(xié)議：初始化ROM操作命令存儲(chǔ)器操作命令一一處理數(shù)據(jù)。DS18B20的測(cè)溫原理3.3.1測(cè)溫原理每一片DS18B20在其

21、ROM中都存有其唯一的48位序列號(hào)，在出廠前已寫入片內(nèi)ROM中。主機(jī)在進(jìn)入操作程序前必須用讀ROM(33H)命令將該DS18B20的序列號(hào)讀出。ROM命令代碼見表3.1。程序可以先跳過ROM,啟動(dòng)所有DS18B20進(jìn)行溫度變換，之后通過匹配ROM，再逐一地讀回每個(gè)DS18B20的溫度數(shù)據(jù)。DS18B20的測(cè)溫原理，低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器1，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入，還隱含著計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)，DS18B20就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖后進(jìn)行計(jì)數(shù)，進(jìn)而完成溫度測(cè)量。計(jì)數(shù)

22、門的開啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測(cè)量前，首先將-55C所對(duì)應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器中，減法計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在-55C所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。減法計(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)減法計(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，減法計(jì)數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，減法計(jì)數(shù)器1重新開始對(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)直到減法計(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3.2中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，只要計(jì)數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直至溫度

23、寄存器值達(dá)到被測(cè)溫度值。表3.1ROM操作命令指令約定代碼功能讀ROM33H讀DS18B20ROM中的編碼發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出64位ROM編碼，符合ROM55H訪問單線總線上與該編碼相對(duì)應(yīng)的DS18B20使之作出響應(yīng)，為下步對(duì)該DS18B20的讀寫作準(zhǔn)備搜索ROM0F0H用于確定掛接在同一總線上DS18B20的個(gè)數(shù)和識(shí)別64位ROM地址，為操作各器件作好準(zhǔn)備跳過ROM0CCH忽略64位ROM地址，直接向DS18B20發(fā)溫度變換命令，適用于單片工作。告警搜索命令0ECH執(zhí)行后，只有溫度超過設(shè)定值上限或者下限的片子才做出響應(yīng)溫度變換44H啟動(dòng)DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)間最長(zhǎng)為500MS

24、，結(jié)果存入內(nèi)部9字節(jié)RAM中讀暫存器0BEH讀內(nèi)部RAM中9字節(jié)的內(nèi)容寫暫存器4EH發(fā)出向內(nèi)部RAM的第3,4字節(jié)寫上、下限溫度數(shù)據(jù)命令，緊跟讀命令之后，是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù)復(fù)制暫存器48H將E2PRAM中第3,4字節(jié)內(nèi)容復(fù)制到E2PRAM中重調(diào)E2PRAM0BBH將E2PRAM中內(nèi)容恢復(fù)到RAM中的第3,4字節(jié)讀供電方式0B4H讀DS18B20的供電模式，寄生供電時(shí)DS18B20發(fā)送“0”外接電源供電DS18B20發(fā)送“1”圖3.2測(cè)溫原理內(nèi)部裝置3.3.2DS18B20的溫度采集過程由于DS18B20單線通信功能是分時(shí)完成的，他有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫時(shí)序很重要，系統(tǒng)對(duì)DS18B20的各種

25、操作必須按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為：初始化DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）一發(fā)ROM功能命令一發(fā)存儲(chǔ)器操作命令f處理數(shù)據(jù)。溫度的采集流程如圖3.3所示。圖3.3DS18B20測(cè)溫流程第四章單片機(jī)接口設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)原則DS18B20有2種供電方式，一種是直流電源，還有一種是寄生蟲方式供電。采用電源供電方式，此時(shí)DS18B20的1腳接地，2腳作為信號(hào)線，3腳接電源。電源是利用直流穩(wěn)壓電源。當(dāng)DS18B20處于寫存儲(chǔ)器操作和溫度A/D變換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開啟時(shí)間最大為10uso采用寄生電源供電方式是VDD和GND端均接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接收口必須是三狀態(tài)的。主機(jī)控制DS18

26、B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過3個(gè)步驟：初始化；ROM操作指令；存儲(chǔ)器操作指令。4.2單片機(jī)引腳連接4.2.1單片機(jī)引腳圖單片機(jī)引腳如圖4.1所示。圖4.1單片機(jī)引腳4.2.2串口引腳串口引腳的連接圖如附錄1。第五章硬件電路設(shè)計(jì)5.1主要硬件電路設(shè)計(jì)硬件電路主要包括：顯示電路，DS18B20溫度傳感器檢測(cè)電路，按鍵電路，晶振電路，二極管顯示報(bào)警電路，電源電路。顯示電路顯示電路采用了7段共陰數(shù)碼管掃描電路，通過單片機(jī)的P0.0到P0.7八個(gè)端口接數(shù)碼管的八個(gè)引腳，數(shù)碼管的9號(hào)引腳接地。用來顯示當(dāng)前檢測(cè)的溫度值，精確度為0.1。如圖5.1所示。節(jié)約了單片機(jī)的輸出端口，便于程序的編寫。本設(shè)計(jì)中還有一組數(shù)

27、碼管由P2.0到P2.7連接，除接口不同外其他一樣,如圖5.2。t2345rsr3vcc圖5.1顯示測(cè)量結(jié)果電路圖DS18B20溫度傳感器檢測(cè)電路溫度采集通過數(shù)字化的溫度傳感器DS18B20,通過QD接向單片機(jī)的P3.0口。DS18B20溫度傳感器電路如圖5.3所示。圖5.3溫度傳感器電路引腳圖按鍵電路按鍵電路如圖5.4所示。由K2、K3、K4三個(gè)按鍵控制上、下限溫度值。P3.1接口接K4按鍵。P3.2接口接入K3按鍵。P3.3接口接K2按鍵。K2溫度上下限減少鍵：減少溫度上下限的值。K3溫度上下限增加鍵：增加溫度上下限的值。K4溫控開關(guān)鍵：進(jìn)入溫控的切換鍵。圖5.4按鍵電路圖晶振控制電路晶振

28、采用的是12MHZ的標(biāo)準(zhǔn)晶振。接入單片機(jī)的XTAL1、XTAL2。晶振控制電路如圖5.5所示。圖5.5晶振控制電路圖復(fù)位電路復(fù)位電路采用了人工復(fù)位的方式，按下按鍵K1使單片機(jī)復(fù)位。直接接到單片機(jī)的RESET引腳。復(fù)位電路如圖5.6所示圖5.6復(fù)位電路圖（6）二極管顯示報(bào)警電路二極管顯示報(bào)警電路如圖5.7所示。通過單片機(jī)的P3.4和P3.5兩個(gè)端口送出，采用的是高電平驅(qū)動(dòng)，使其發(fā)光發(fā)出警告。D2nP3.4Ko征D：LED-11-D3兒nrP3.5zK715If上上LE15-It.圖5.7二極管顯示電路（8）電源部分電源部分才用的是直流穩(wěn)壓電源，產(chǎn)生5V的穩(wěn)定直流電壓。電源設(shè)計(jì)部分如圖5.8所示。

29、圖5.8電源部分電路軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.2.1軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)要完成各項(xiàng)功能，首先必須有較完善的硬件作保證。同時(shí)還必須得到相應(yīng)設(shè)計(jì)合理的軟件的支持，尤其是微機(jī)應(yīng)用高速發(fā)展的今天，許多由硬件完成的工作，都可通過軟件編程而代替。甚至有些必須采用很復(fù)雜的硬件電路才能完成的工作，用軟件編程有時(shí)會(huì)變得很簡(jiǎn)單，如數(shù)字濾波，信號(hào)處理等。因此充分利用其內(nèi)部豐富的硬件資源和軟件資源采用與C51系列單片機(jī)相對(duì)應(yīng)的51匯編語(yǔ)言和結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法進(jìn)行軟件編程。程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言有三種：機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言。機(jī)器語(yǔ)言是機(jī)器唯一能“懂”的語(yǔ)言，用匯編語(yǔ)言或高級(jí)語(yǔ)言編寫的程序（稱為源程序）最終都必須翻譯成機(jī)器語(yǔ)言的

30、程序（成為目標(biāo)程序），計(jì)算機(jī)才能“看懂”，然后逐一執(zhí)行。高級(jí)語(yǔ)言是面向問題和計(jì)算過程的語(yǔ)言，它可通過于各種不同的計(jì)算機(jī)，用戶編程時(shí)不必仔細(xì)了解所用的計(jì)算機(jī)的具體性能與指令系統(tǒng)，而且語(yǔ)句的功能強(qiáng)，常常一個(gè)語(yǔ)句已相當(dāng)于很多條計(jì)算機(jī)指令，于是用高級(jí)語(yǔ)言編制程序的速度比較快，也便于學(xué)習(xí)和交流，但是本系統(tǒng)卻選用了匯編語(yǔ)言。原因在于，本系統(tǒng)是編制程序工作量不大、規(guī)模較小的單片機(jī)微控制系統(tǒng)，使用匯編語(yǔ)言可以不用像高級(jí)語(yǔ)言那樣占用較多的存儲(chǔ)空間，適合于存儲(chǔ)容量較小的系統(tǒng)。同時(shí)，本系統(tǒng)對(duì)位處理要求很高，需要解決大量的邏輯控制問題。51指令系統(tǒng)的指令長(zhǎng)度較短，它在存儲(chǔ)空間和執(zhí)行時(shí)間方面具有較高的效率，編成的程序占

31、用內(nèi)存單元少，執(zhí)行也非常的快捷，與本系統(tǒng)的應(yīng)用要求很適合。而且AT89C51指令系統(tǒng)有豐富的位操作（或稱位處理）指令，可以形成一個(gè)相當(dāng)完整的位操作指令子集，這是AT89C51指令系統(tǒng)主要的優(yōu)點(diǎn)之一。對(duì)于要求反應(yīng)靈敏與控制及時(shí)的工控、檢測(cè)等實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)以及要求體積小、系統(tǒng)小的許多“電腦化”產(chǎn)品，可以充分體現(xiàn)出匯編語(yǔ)言簡(jiǎn)明、整齊、執(zhí)行時(shí)間短和易于使用的特點(diǎn)。本裝置的軟件包括主程序、讀出溫度子程序、復(fù)位應(yīng)答子程序、寫入子程序、以及有關(guān)DS18B20的程序（初始化子程序、寫程序和讀程序）。5.2.2程序組成系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，寫入子程序，門限調(diào)節(jié)子程序等。1）主程序主程序的主要功能

32、是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示、讀出并處理DS18B20的測(cè)量的當(dāng)前溫度值，溫度測(cè)量每Is進(jìn)行一次。這樣可以在一秒之內(nèi)測(cè)量一次被測(cè)溫度，其程序流程見圖5.9所示。通過調(diào)用讀溫度子程序把存入內(nèi)存儲(chǔ)中的整數(shù)部分與小數(shù)部分分開存放在不同的兩個(gè)單元中，然后通過調(diào)用顯示子程序顯示出來。圖5.9主程序流程圖2）讀出溫度子程序讀出溫度子程序的主要功能是讀出RAM中的9字節(jié)，在讀出時(shí)需進(jìn)行CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯(cuò)時(shí)不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫，程序流程圖如圖5.10所示。DS18B20的各個(gè)命令對(duì)時(shí)序的要求特別嚴(yán)格，所以必須按照所要求的時(shí)序才能達(dá)到預(yù)期的目的，同時(shí)，要注意讀進(jìn)來的是高位在后低位在前，共有12位數(shù)，小數(shù)4位，整數(shù)7位

33、，還有一位符號(hào)位。DS18B20復(fù)位、應(yīng)答子程序跳過ROM匹配命令寫入子程序讀溫度命令子程序圖5.10讀出溫度子程序南昌工程學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文）- -3）寫入子程序?qū)懭胱映绦虻牧鞒虉D如5.11所示。圖5.11寫入子程序 4）門限調(diào)節(jié)子程序門限調(diào)節(jié)子程序流程如圖5.12所示。圖5.12門限調(diào)節(jié)電路結(jié)束語(yǔ)本文詳細(xì)講述了系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，并給出了相關(guān)程序流程。本設(shè)計(jì)應(yīng)用性比較強(qiáng)，可以應(yīng)用在倉(cāng)庫(kù)溫度、大棚溫度、機(jī)房溫度、水池等的監(jiān)控。另外，如果把本設(shè)計(jì)方案擴(kuò)展為多點(diǎn)溫度控制，加上上位機(jī)，則可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程溫度監(jiān)控系統(tǒng)，將具有更大的應(yīng)用價(jià)值。本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于詳細(xì)設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)AT89C51的溫度監(jiān)控系統(tǒng),

34、設(shè)計(jì)程序已經(jīng).此系統(tǒng)可廣泛用于溫度在DS18B20測(cè)溫范圍之內(nèi)的場(chǎng)合，有良好的應(yīng)用前景。由于單片機(jī)的各種優(yōu)越的特性，使得它的經(jīng)濟(jì)效益顯的更加突出，有很好的實(shí)用性。附錄附錄1!丁1JIJLIIJLII-LII1Iwr閘EM：-ED-MUy一1TEKHTEKE叫Ed罠R5MOVR7goDJNZRrsRRCADJNZRpREAD1RETPRESENCE-JBDQSJNBDOSRETRESETPULSE-CLRDQMOVRr#250DJNZRrsSETBDQMOVR7#10DJNZRrsRET*DS18B20s*WRITEBYTESOVRp#8WRITEAJCWRITE1CLRDQMOVR7goDJN

35、ZRrsSETBDQNopNopNopNop30DJNZRpWRITERETWRITE1OLRDQNopNopNopNopSETBDQMOVRrgoDJNZRrSDJNZRpWRITERET-薫薫薫十ffi那_滯BBLmCLRAMOVRNAMOVRr#8BBCD1OLRCMOVFKRLCAMOVFKAMOVR2ADDCR2DAAMOVRNADJNZRrBBCD1RET-*Fmn*TER-MOVR231 ANLA,#0FHMOVSHI2,AMOVA,R2SWAPAANLA,#0FHMOVSHI1,ARET;*小數(shù)部分處理子程序*XIAOSHU:CLRCMOVR3,#3MOVA,50HLOOP2:

36、RRCADJNZR3,LOOP2ANLA,#01HCJNEA,#01H,XIAOSHU2MOVSHI3,#5RETXIAOSHU2:MOVSHI3,#0RET;*按鍵部分處理子程序*KEY:MOVCNT,#80JBK_INM,KEY1ACALLDISP1ACALLDISP2ACALLDISP1ACALLDISP2JBK_INM,KEY1WAIT0:JBK_INM,KEY2ACALLDISP1ACALLDISP2DJNZCNT,WAIT0KEY2:MOVA,DIADDA,#5DAAMOVDI,ASUBBA,#09HJCKEY1MOVDI,#0KEY1:MOVCNT,#80JBK_INH,KEY4

37、ACALLDISP1ACALLDISP2ACALLDISP1ACALLDISP2JBK_INH,KEY4WAIT1:JBK_INH,KEY3ACALLDISP1ACALLDISP2DJNZCNT,WAIT1KEY3:MOVA,ZHOADDA,#1DAAMOVZHO,ACJNEA,#10H,KEY4MOVZHO,#0KEY4:MOVCNT,#80JBKI,KEY_BACKACALLDISP1ACALLDISP1ACALLDISP2JBKI,KEY_BACKJBKI,KEY5ACALLDISP1ACALLDISP2DJNZCNT,WAIT2MOVA,GAOADDA,#1DAAMOVGAO,ACJN

38、EA,#10H,KEY_BACKMOVGAO,#0ACALLDISP2KEY5:WAIT2:KEY_BACK:RET;*延時(shí)程序1*D0.6S:MOVR3,#64HDEL3:MOVR4,#384HDEL4:NOPNOPNOPDJNZR4,DEL4DJNZR3,DEL3RET;*實(shí)測(cè)溫度顯示部分子程序*DISP1:MOVDPTR,#TABMOVA,SHI1MOVCA,A+DPTRMOVP0,AMOVP1,#3FHCLRP1.0ACALLTMMOVA,SHI2MOVCA,A+DPTRMOVP0,AMOVP1,#3FHSETBP0.7CLRP1.1ACALLTMMOVA,SHI3MOVCA,A+DPTRMOVP0,AMOVP1,#3FHCLRP1.2