基于單片機的溫度控制系統(tǒng)的設計

畢業(yè)論文作者：學號：學院：系(專業(yè))：題目：基于單片機的溫度控制系統(tǒng)的設計指導者：評閱者：XXXX年XX月XX日畢業(yè)論文中文摘要1畢業(yè)論文外文摘要1目次1引言???????????????????????????????12設計要求?????????????????????????????13工作原理?????????????????????????????14方案設計與論證??????????????????????????24.1主控制部分???????????????????????????34.2測量部分????????????????????????????35各單元的設計???????????????????????????85.1鍵盤單元?????????????????????????????85.2溫度控制及超溫和超溫警報單元??????????????????105.3溫度控制器件電路??????????????????????????115.4溫度測試單元??????????????????????????115.5七段數(shù)碼管顯示單元?????????????????????????115.6接口通訊單元??????????????????????????136電源輸入單元??????????????????????????147程序設計????????????????????????????157.1概述??????????????????????????????157.2程序結構分析??????????????????????????167.3主程序?????????????????????????????178.測設分析????????????????????????????17結論????????????????????????????????18參考文獻??????????????????????????????19致謝????????????????????????????????20附錄A使用說明???????????????????????????21附錄B程序清單???????????????????????????2111引言溫度控制系統(tǒng)廣泛應用于社會生活的各個領域,如家電、汽車、材料、電力電子等,常用的控制電路根據(jù)應用場合和所要求的性能指標有所不同,在工業(yè)企業(yè)中,如何提高溫度控制對象的運行性能一直以來都是控制人員和現(xiàn)場技術人員努力解決的問題。這類控制對象慣性大,滯后現(xiàn)象嚴重,存在很多不確定的因素,難以建立精確的數(shù)學模型,從而導致控制系統(tǒng)性能不佳,甚至出現(xiàn)控制不穩(wěn)定、失控現(xiàn)象。傳統(tǒng)的繼電器調溫電路簡單實用,但由于繼電器動作頻繁,可能會因觸點不良而影響正常工作。控制領域還大量采用傳統(tǒng)的PID控制方式,但PID控制對象的模型難以建立,并且當擾動因素不明確時,參數(shù)調整不便仍是普遍存在的問題。而采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，因其內部集成了A/D轉換器，使得電路結構更加簡單，而且減少了溫度測量轉換時的精度損失，使得測量溫度更加精確。數(shù)字溫度傳感器DS18B20只用一個引腳即可與單片機進行通信，大大減少了接線的麻煩，使得單片機更加具有擴展性。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，增加了實用性。更能串接多個數(shù)字溫度傳感器DS18B20進行范圍的溫度檢測。2設計要求設計基于單片計算機的溫度控制器，用于控制溫度。具體要求如下:1.溫度連續(xù)可調，范圍為0℃-40℃2.超調量σ%≤20%3.溫度誤差≤±0.5℃4.人-機對話方便3工作原理1溫度傳感器DS18B20從設備環(huán)境的不同位置采集溫度，單片機AT89S51獲取采集的溫度值，經(jīng)處理后得到當前環(huán)境中一個比較穩(wěn)定的溫度值，再根據(jù)當前設定的溫度上下限值，通過加熱和降溫對當前溫度進行調整。當采集的溫度經(jīng)處理后超過設定溫度的上限時，單片機通過三極管驅動繼電器開啟降溫設備(壓縮制冷器)，當采集的溫度經(jīng)處理后低于設定溫度的下時,單片機通過三極管驅動繼電器開啟升溫設備(加熱器)。當由于環(huán)境溫度變化太劇烈或由于加熱或降溫設備出現(xiàn)故障，或者溫度傳感頭出現(xiàn)故障導致在一段時間內不能將環(huán)境溫度調整到規(guī)定的溫度限內的時候，單片機通過三極管驅動揚聲器發(fā)出警笛聲。系統(tǒng)中將通過串口通訊連接PC機存儲溫度變化時的歷史數(shù)據(jù)，以便觀察整個溫度的控制過程及監(jiān)控溫度的變化全過程。3-1工作原理圖4方案設計24.1溫度測量部分方案DS18B20是DALLAS公司生產的一線式數(shù)字溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能抗干擾能力、強易配處理器等優(yōu)點，特別適合用于構成多點溫度測控系統(tǒng)，可直接將溫度轉化成串行數(shù)字信號（按9位二進制數(shù)字）給單片機處理，且在同一總線上可以掛接多個傳感器芯片，它具有三引腳TO-92小體積封裝形式，溫度測量范圍－55～＋125℃，可編程為9～12位A/D轉換精度，測溫分辨率可達0.0625℃，被測溫度用符號擴展的16位數(shù)字量方式串行輸出，其工作電源既可在遠端引入，業(yè)可采用寄生電源方式產生，多個DS18B20可以并聯(lián)到三根或者兩根線上，CPU只需一根端口線就能與多個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。從而可以看出DS18B20可以非常方便的被用于遠距離多點溫度檢測系統(tǒng)。綜上，在本系統(tǒng)中我采用溫度芯片DS18B20測量溫度。該芯片的物理化學性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測溫元件，且此元件線形較好。在0—100攝氏度時，最大線形偏差小于1攝氏度。該芯片直接向單片機傳輸數(shù)字信號，便于單片機處理及控制。圖4-1溫度芯片DS18B204.2主控制部分方案AT89S51是一個低功耗，高性能CMOS8位單片機，片內含8kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結構，芯片內集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S51可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。AT89S51具有如下特點：40個引腳，4kBytesFlash片內程序存儲器，128bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內時鐘振蕩器。3此外，AT89S51設計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復位。同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應不同產品的需求。由于系統(tǒng)控制方案簡單,數(shù)據(jù)量也不大,考慮到電路的簡單和成本等因素,因此在本設計中選用ATMEL公司的AT89S51單片機作為主控芯片。主控模塊采用單片機最小系統(tǒng)是由于AT89S51芯片內含有4kB的E2PROM,無需外擴存儲器,電路簡單可靠,其時鐘頻率為0～24MHz,并且價格低廉,批量價在10元以內。其主要功能特性：兼容MCS-51指令系統(tǒng)4k可反復擦寫(>1000次）ISPFlashROM32個雙向I/O口4.5-5.5V工作電壓2個16位可編程定時/計數(shù)器時鐘頻率0-33MHz全雙工UART串行中斷口線128x8bit內部RAM2個外部中斷源低功耗空閑和省電模式中斷喚醒省電模式3級加密位看門狗（WDT）電路軟件設置空閑和省電功能靈活的ISP字節(jié)和分頁編程雙數(shù)據(jù)寄存器指針可以看出AT89S51提供以下標準功能：4K字節(jié)Flash閃速存儲器，128字節(jié)內部RAM，32個I/O口線，看門狗（WDT），兩個數(shù)據(jù)指針，兩個16位定時器/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內振蕩器及時鐘。同時,AT89S51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式何在RAM中的內容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直接到一個硬件復位。AT89S51引角功能說明Vcc：電源電壓GND：地P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復用口，作為輸出口用時，每位能驅動8個TTL邏輯門電路，對端口寫“1”可作為高阻抗輸入端口。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉換地址（低8位）和4數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內部上拉電阻。在Flash編程時，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。P1口：P1是一個帶內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”,通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號校驗期間，P1接收低8位地址。表4-1為P1口第二功能。表4-1P1口第二功能P2口：P2是一個帶有內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅動4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”,通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流I。在訪問８位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行：MOVX@Ri指令）時，P2口線上的內（也即特殊功能寄存器，在整個訪問期間不改變。Flash編程或校驗時，P2也接收高位地址和其它控制信號。）P3口：P3口是一組帶有內部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時，它們被內部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端口時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流I。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，P3口的第二功能如下表4-2。表4-2P3口的第二功能RST：復位輸入。當振蕩工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期上高電平將使單片機5復位。WDT益出將使該引腳輸出高電平，設置SFRAUXR的DISRTO位（地址8EH）可打開或關閉該功能。DISRTO位缺省為RESET輸出高電平打開狀態(tài)。ALE/PROG：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目地，要注意的是：第當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位禁位后，只有一條MOVX和MOVC指令ALE才會被激活。此外，該引腳伎被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置ALE無效。PSEN：程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89S51由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖。當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，高有兩次有效的PSEN信號。EA/VPP：外部訪問允許。欲使CPU公訪問外部程序存儲器（地址0000H－FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復位時內部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內部程序存儲器中的指令。Flash存儲器編程時,該引腳加上＋12V的編程電壓Vpp。XTAL1：振蕩器反相放大器及內部時鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。AT89S51單片機內部構造及功能：特殊功能寄存器：特殊功能寄存器的片內空間分存如下圖3-2所示。這些地址并沒有全部占用，沒有占用的地址不可使用，讀這些地址將得到一個隨意的數(shù)值。而寫這些地址單元將不能得到預期的結果。中斷寄存器：各中斷允許控制位于IE寄存器，5個中斷源的中斷優(yōu)先級控制位于IP寄存器。圖4-2為AUXR輔助寄存器。6圖4-2AUXR輔助寄存器雙時鐘指針寄存器：為方便地訪問內部和外部數(shù)據(jù)存儲器，提供了兩個16位數(shù)據(jù)指針寄存儲器：PD0位于SFR區(qū)塊中的地址82H、83H和DP1位于地址84H、85H，當SFR中的位DPS=0時選擇DP0,而DPS=1時選擇DP1。在使用前初始化DPS。圖4-3雙時鐘指針寄存器電源空閑標志：電源空閑標志（POF）在特殊功能寄存儲器SFR中PCON的第4位（PCON.4）,電源打開時POF置“1”,它可由軟件設置睡眠狀態(tài)并不為復位所影響。存儲器結構：MCS-51單片機內核采用程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器空間分開的結構，均具有64KB外部程序和數(shù)據(jù)的尋址空間。程序存儲器：如果EA引腳接地（GND），全部程序均執(zhí)行外部存儲器。在AT89S51,7假如接至Vcc（電源＋），程序首先執(zhí)行從地址0000H－0FFFH（4KB）內部程序存儲器，再執(zhí)行地址為1000H－FFFFH（60KB）的外部程序存儲器。數(shù)據(jù)存儲器：在AT89S51的具有128字節(jié)的內部RAM，這128字節(jié)可利用直接或間接尋址方式訪問，堆棧操作可利用間接尋址方式進行，128字節(jié)均可設置為堆棧區(qū)空間。看門狗定時器（WDT）：WDT是為了解決CPU程序運行時可能進入混亂或死循環(huán)而設置，它由一個14bit計數(shù)器和看狗復位SFR（WDTRST）構成。外部復位時，WDT默認為關閉狀態(tài)，要打開WDT，必按順序將01H和0E1H寫到WDTRST寄存器，當啟動了WDT，它會隨晶體振蕩器在每個機器周期計數(shù)，除硬件復位或WDT溢出復位外沒有其它方法關閉WDT，當WDT溢出，將使RST引腳輸出高電平的復位脈沖。引腳圖詳見圖4-4圖4-4AT89S51單片機引腳圖5各單元的設計5.1鍵盤單元單片機應用系統(tǒng)中除了復位按鍵有專門的復位電路,以及專一的復位功能外,其它的按鍵或鍵盤都是以開關狀態(tài)來設置控制功能或輸入數(shù)據(jù)。鍵開關狀態(tài)的可靠輸入：為了去抖動我采用軟件方法，它是在檢測到有鍵按下時，執(zhí)行一個10ms的延時程序后，再確認該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如保持閉合狀態(tài)電平則確認為真正鍵按下狀態(tài)，從而消除了抖動影響8在這種行列式矩陣鍵盤非編碼鍵盤的單片機系統(tǒng)中，鍵盤處理程序首先執(zhí)行等待按鍵并確認有無按鍵按下的程序段。當確認有按鍵按下后，下一步就要識別哪一個按鍵按下。對鍵的識別通常有兩種方法：一種是常用的逐行掃描查詢法；另一種是速度較快的線反轉法。對照圖示的4*4鍵盤，說明線反轉法工作原理。首先辨別鍵盤中有無鍵按下，有單片機I/O口向鍵盤送全掃描字，然后讀入行線狀態(tài)來判斷。方法是：向行線輸出全掃描字00H，把全部列線置為低電平，然后將列線的電平狀態(tài)讀入累加器A中。如果有按鍵按下，總會有一根行線電平被拉至低電平從而使行線不全為1。判斷鍵盤中哪一個鍵被按下是通過將列線逐列置低電平后，檢查行輸入狀態(tài)來實現(xiàn)的。方法是：依次給列線送低電平，然后查所有行線狀態(tài)，如果全為1，則所按下的鍵不在此列；如果不全為1，則所按下的鍵必在此列，而且是在與零電平行線相交的交點上的那個鍵。鍵盤共有16個按鍵，用于方便設定溫度。?數(shù)字按鍵，輸入數(shù)字0----9；設置的確認，修改設置溫度時進行確認；設置的清除，修改設置溫度時進行刪除；開啟電源關閉電源顯示及設置轉換到溫度點1，按此按鍵后，顯示預設置溫度的數(shù)碼管閃爍；顯示及設置轉換到溫度點2，按此按鍵后，顯示預設置溫度的數(shù)碼管閃爍；9表5-1鍵盤的按鍵分布5.2溫度控制及超溫和超溫警報單元當采集的溫度經(jīng)處理后超過規(guī)定溫度上限時，單片機通過P1.4輸出控制信號驅動三極管D1，使繼電器K1開啟降溫設備(壓縮制冷設備)：當采集的溫度經(jīng)處理后低于設定溫度下限時，單片機通過P1.5輸出控制信號驅動三極管D2，使繼電器K2開啟升溫設備(加熱器1)。當由于環(huán)境溫度變化太劇烈或由于加熱或降溫設備出現(xiàn)故障，或者溫度傳感頭出現(xiàn)故障導致在一段時間內不能將環(huán)境溫度調整到規(guī)定的溫度限內的時候，單片機通過三極管驅動揚聲器發(fā)出警笛聲。具體電路連接如圖5-1所示。圖5-1具體電路連接圖105.3溫度測試單元采用溫度芯片DS18B20。使用集成芯片，能夠有效的減小外界的干擾，提高測量的精度，簡化電路的結構。5.4溫度控制器件電路單片機通過三極管控制繼電器的通斷，最后達到控制電熱器的目的。當溫度未達到要求時，單片機發(fā)送高電平信號使三極管飽和導通，繼電器使電源與電熱器接通，電熱器加熱。溫度慢慢升高。當溫度上升到預定溫度時，單片機發(fā)送低電平信號三極管進入截止狀態(tài)，繼電器的彈片打到另一側，使電熱器與電源斷開，電熱器停止加熱。繼電器電路中有一個三極管8050的保護電路，即將一個二極管反向接到三機管的兩端。連接方法如圖5-2所示。圖5-2單片機控制信號其原理是：當繼電器突然斷電時，繼電器產生很大的反向電流。二極管的作用是將反向電流分流，使流過三級管8050的電流比較小，達到保護三極管8050的作用。5.5七段數(shù)碼管顯示單元本部分電路主要使用七段數(shù)碼管和移位寄存器芯片74LS164。單片機通過I2C總線將要顯示的數(shù)據(jù)信號傳送到移位寄存器芯片74LS164寄存，再由移位寄存器控制數(shù)碼管的顯示，從而實現(xiàn)移位寄存點亮數(shù)碼管顯示。由于單片機的時鐘頻率達到12M，移位寄存器的移位速度相當快，所以我們根本看不到數(shù)據(jù)是一位一位傳輸?shù)?。從人類視覺的角度上看，就仿佛是全部數(shù)碼管同時顯示的一樣。具體見實際連線圖如圖5-3。當清除端（CLEAR）為低電平時，輸出端（QA－QH）均為低電平。串行數(shù)據(jù)輸入端（A，B）可控制數(shù)據(jù)。當A、B任意一個為低電平，則禁止新數(shù)據(jù)輸入，在時鐘端11（CLOCK）脈沖上升沿作用下Q0為低電平。當A、B有一個為高電平，則另一個就允許輸入數(shù)據(jù)，并在CLOCK上升沿作用下決定Q0的狀態(tài)，邏輯封裝圖如圖5-3：5.6接口通訊單元max232資料簡介：該產品是由德州儀器公司（TI）推出的一款兼容RS232標準的芯片。由于電腦串口rs232電平是-10v+10v，而一般的單片機應用系統(tǒng)的信號電壓是ttl電平0+5v,max232就是用來進行電平轉換的,該器件包含2驅動器、2接收器和一個電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA-232-F電平。該器件符合TIA/EIA-232-F標準，每一個接收器將TIA/EIA-232-F電平轉換成5-VTTL/CMOS電平。每一個發(fā)送器將TTL/CMOS電平轉換成TIA/EIA-232-F電平。主要特點：1、單5V電源工作2、LinBiCMOSTM工藝技術3、兩個驅動器及兩個接收器4、±30V輸入電平5、低電源電流：典型值是8mA6、符合甚至優(yōu)于ANSI標準EIA/TIA-232-E及ITU推薦標準V.287、ESD保護大于MIL-STD-883（方法3015）標準的2000V51單片機有一個全雙工的串行通訊口，所以單片機和電腦之間可以方便地進行串口通訊。進行串行通訊時要滿足一定的條件，比如電腦的串口是RS232電平的，而單片機的串口是TTL電平的，兩者之間必須有一個電平轉換電路，我采用了專用芯片MAX232進行轉換，雖然也可以用幾個三極管進行模擬轉換，但是還是用專用芯片更簡單可靠。在本設計中采用了三線制連接串口，也就是說和電腦的9針串口只連接其中的3根線：第5腳的GND、第2腳的RXD、第3腳的TXD。這是最簡單的連接方法，但是對我來說已經(jīng)足夠使用了，電路如下圖所示，MAX232的第10腳和單片機的11腳連接，第9腳和單片機的10腳連接，第15腳和單片機的20腳連接，串口通訊具體如圖5-513圖5-5通訊接口連線圖6電源輸入部分控制系統(tǒng)主控制部分電源需要用5V直流電源供電，其電路如圖6-1所示，把頻率為50Hz、有效值為220V的單相交流電壓轉換為幅值穩(wěn)定的5V直流電壓。其主要原理是把單相交流電經(jīng)過電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路轉換成穩(wěn)定的直流電壓。由于輸入電壓為電網(wǎng)電壓，一般情況下所需直流電壓的數(shù)值和電網(wǎng)電壓的有效值相差較大，因而電源變壓器的作用顯現(xiàn)出來起到降壓作用。降壓后還是交流電壓，所以需要整流電路把交流電壓轉換成直流電壓。由于經(jīng)整流電路整流后的電壓含有較大的交流分量，會影響到負載電路的正常工作。需通過低通濾波電路濾波，使輸出電壓平滑。穩(wěn)壓電路的功能是使輸出直流電壓基本不受電網(wǎng)電壓波動和負載電阻變化的影響，從而獲得穩(wěn)定性足夠高的直流電壓。本電路使用集成穩(wěn)壓芯片7805解決了電源穩(wěn)壓問題。14圖6-1電源部分連線圖7程序設計7.1程序結構分析主程序調用了5個子程序，分別是數(shù)碼管顯示程序、鍵盤掃描及按鍵處理程序、溫度信號處理程序、繼電器控制程序、單片機與PC機串口通訊程序。鍵盤掃描電路及按鍵處理程序：實現(xiàn)鍵盤的輸入按鍵的識別及進入相應的程序。溫度信號處理程序：對溫度芯片送過來的數(shù)據(jù)進行處理，進行判斷和顯示。數(shù)碼管顯示程序：向數(shù)碼的顯示送數(shù)，控制系統(tǒng)的顯示部分。繼電器控制程序：控制繼電器動作串口通訊程序：實現(xiàn)PC機與單片機通訊，將溫度數(shù)據(jù)傳送給PC機。15圖7-1程序結構圖7.2主程序16程序開始的時候先設置初始化，然后就控制數(shù)碼管顯示當前溫度。接著就判斷F1、F2按鍵是否被按下。按下F1進入溫度控制點1的程序、按下F2進入溫度控制點2的程序。程序控制設置溫度的兩個數(shù)碼管閃爍的，此時鍵盤輸入有效。有按鍵按下的時候進入按鍵處理程序。按下“確定”按鍵后，程序進入判斷程序和繼電器控制程序。繼電器動作后，程序回到顯示當前程序，并開始循環(huán)。7.3程序代碼（詳見附錄程序清單）8.測設分析1、測試環(huán)境環(huán)境溫度28攝氏度，室內面積20平方米測試儀器：數(shù)字萬用表，溫度計0----100攝氏度2、測試方法使系統(tǒng)運行，采用溫度計同時測量室內度變化情況，得出系統(tǒng)測量的溫度。3、測試結果設定溫度由0攝氏度到40攝氏度標定溫差<=1攝氏度調節(jié)時間15s（具體視現(xiàn)場情況）靜態(tài)誤差<=0.5攝氏度最大超調量1攝氏度4、通過測試分析，對于實際室內的溫度控制，可以再提出以下2點方法：Ⅰ增加傳感器個數(shù)，對各個溫度傳感器采集的數(shù)據(jù)進行求算術平均，可得到較為準確的溫度值。Ⅱ對實際室內的溫度控制，可采用功率較大的電爐，并且通過風扇對箱內溫度進行充分攪和，降溫設備可采用空氣壓縮機等制冷設備。5、通過實驗測試和分析，發(fā)現(xiàn)雖然傳感器的溫度采集精度最高可得到0.06℃，但測試得到的數(shù)據(jù)最小間隔為0.03℃。通過分析，當對浮點數(shù)求平均處理時，遇到同一時刻兩個傳感頭采集的溫度相差不大，使0.06℃時求出平均溫度變?yōu)?.03℃為了解該數(shù)據(jù)是否真實，可采用一個高精度的數(shù)字溫度計測試，發(fā)現(xiàn)讀出的值與其基本一致，由此推斷如果在同一時間增加采集溫度的個數(shù)，則可以進一步提高溫度的精度。17結論在工業(yè)生產和日常生活中，對溫度控制系統(tǒng)的要求，主要是保證溫度在一定溫度范圍內變化，穩(wěn)定性好，不振蕩，對系統(tǒng)的快速性要求不高。在論文中簡單分析了單片機溫度控制系統(tǒng)設計過程及實現(xiàn)方法。本系統(tǒng)的測溫范圍為-10℃～40℃，溫度檢測系統(tǒng)根據(jù)用戶設定的溫度范圍完成一定范圍的溫度控制。89S51的時鐘最高可達12M，I/O口可達32個，高的時鐘頻率和豐富的I/O，都為我們實現(xiàn)電路功能提供了非常有利的條件。同時也因為開發(fā)環(huán)境友好，易用，方便，大大加快本系統(tǒng)設計開發(fā)。本制作的設計中使用了繼電器控制的只是插座電路，因此，該系統(tǒng)的可擴展性很強。隨著插入插座的電器的不同，可以實現(xiàn)許多其它功能的電路。18參考文獻1曹巧媛主編.單片機原理及應用(第二版).北京:電子工業(yè)出版社,20022全國大學生電子設計競賽組委會編.第五屆全國大學生電子設計競賽獲獎作品選編(2001),北京:北京理工大學出版社，20033何力民編.單片機高級教程.北京:北京航空大學出版社,20004金發(fā)慶等編.傳感器技術與應用.北京機械工業(yè)出版社,20025王錦標，方崇智．過程計算機控制．北京：清華大學出版社，1997；36～406邵惠鶴．工業(yè)過程高級控制．上海：上海交通大學出版社，1997；58—62，78—1017胡壽松．自動控制原理．北京：國防工業(yè)出版社，2000；103—1248劉伯春．智能PID調節(jié)器的設計及應用．電子自動化，1995；(3)：20～259KatsuhikoOgata．ModenControlEngineering．Publishinghouseofelectronicsindustry，2000：196—20210周潤景，張麗娜．基于PROTEUS的電路及單片機系統(tǒng)設計與仿真[M]．北京:航空航天大學出版社,2006.P321～P32611王忠飛，胥芳．MCS-51單片機原理及嵌入式系統(tǒng)應用[M]．西安：西安電子科技大學出版社，2007．P268-27312劉國鈞，陳紹業(yè)，王鳳翥.圖書館目錄.第1版.北京：高等教育出版社，195713傅承義，陳運泰，祁貴中.地球物理學基礎.北京：科學出版社，1985，44714華羅庚，王元.論一致分布與近似分析.中國科學，1973（4）：339~35715張筑生.微分半動力系統(tǒng)的不變集研究：[學位論文]，北京：數(shù)學系統(tǒng)學研究所，198316Microchip24C01B/02B8位PIC?單片機產品手冊[ED/OL]，/publish/data/2007/2/data_14_27926.html.17趙娜，趙剛，于珍珠等.基于51單片機的溫度測量系統(tǒng)[J].微計算機信息，2007，1-2：146-148。18BorkoH，BernierCL．Indexingconceptsandmethods.NewYork:Academic19致謝致謝三年的讀書生活在這個季節(jié)即將劃上一個句號，而于我的人生卻只是一個逗號，我將面對又一次征程的開始。在這三年的求學生涯中師長、親友給與了我大力支持，在這個翠綠的季節(jié)我將邁開腳步走向遠方，懷念，思索，長長的問號一個個在求學的路途中被知識的舉手擊碎，而人生的思考才剛剛開始。感謝我教書育人的老師，我不是你們最出色的學生，而你們卻是我最尊敬的老師。大學時代的老師治學嚴謹，學識淵博，思想深邃，視野雄闊，為我營造了一種良好的精神氛圍。授人以魚不如授人以漁，置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹立了宏偉的學術目標，領會了對待知識，走向社會的思考方式。在這里尤其要感謝劉建林老師，從論文題目的選定到論文寫作的指導,經(jīng)由您悉心的點撥,再經(jīng)思考后的領悟,常常讓我有“山重水復疑無路,柳暗花明又一村”。感謝父母，焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以回報；感謝同學在我遇到困境時向我伸出援助之手，同窗之誼我們社會再續(xù)；感謝這段時間對我?guī)椭o與關懷的叔叔，阿姨，是你們讓我看到了人間真情暖人心，激勵我時時刻刻努力，奮發(fā)向上，排除萬難勇往直前。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯謝意！同時也感謝學院為我提供良好的做畢業(yè)設計的環(huán)境。最后再一次感謝所有在畢業(yè)設計中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學，以及在設計中被我引用或參考的論著的作者。20附錄A：使用說明1、將溫度控制箱上的開關全部打到“關”的位置2、將溫度芯片插到溫度控制箱的指定位置3、用串口線將溫度控制箱與計算機相連，打開相應的應用程序4、將用電器的插頭插到溫度控制箱的插座5、接上溫度控制箱的電源、并打開開關。在溫度控制箱上的數(shù)碼管顯示出當前溫度6、按F1鍵，進入溫度點1的設置。通過鍵盤設置所需要的溫度，然后按“確定”鍵。系統(tǒng)會將設置值與當前值進行比較，通過溫度芯片的反饋，單片機控制加熱或冷卻水的溫度，使水的溫度穩(wěn)定在設置的溫度上。從而達到控制溫度的作用。7、按F2鍵則相應進入溫度點2的設置。與F1鍵的使用方法相同。8、當要關閉系統(tǒng)時，先關掉開關，然后再拔掉電源?？驁D表示：附錄B:程序清單主程序：ORG0000H;DS18B20.ASMDS18SLEQU41H;用于保存讀出溫度的低8位DS18SHEQU40H;用于保存讀出溫度的高8位DS18FIGEQU8H;是否檢測到DS18B20標志位A_BIT1EQU31H;數(shù)碼管個位數(shù)存放內存位置B_BIT1EQU32H;數(shù)碼管十位數(shù)存放內存位置D_BIT1EQU35H;數(shù)碼管百位數(shù)存放內存位置DS18CD1EQU42H;DS18CD1-DS18CD8暫存64位ROMDS18CD2EQU43H;從低到高DS18CD3EQU44HDS18CD4EQU45H21DS18CD5EQU46HDS18CD6EQU47HDS18CD7EQU48HDS18CD8EQU49HDS1864BEQU4AHDS18ADSEQU4BHDS18DQEQUP1.0;30H,31H,32H,33H:X個位十位XMOD7:MOVSP,#60HLCALLGET_TEMPER;調用讀溫度子程序LCALLREADCODEAJMPMOD7INIT_1820:;DS18B20初始化SETBDS18DQCLRDS18DQ;延時,500US低MCMOVR7,#250DJNZR7,$MOVR7,#150DJNZR7,$SETBDS18DQ;釋放總線LCALLDELAY60US;15-60US的等待時間MOVR6,#4SETDSDQ:LCALLDELAY60USJNBDS18DQ,SETDSDQFH;60-240US內是否有返回信號,為0跳DJNZR6,SETDSDQMOVR7,#250DJNZR7,$CLRDS18FIGRET22SETDSDQFH:SETBDS18FIGMOVR7,#250DJNZR7,$MOVR7,#100DJNZR7,$RET;數(shù)據(jù)處理程序：TEMP0:INCAAJMPTEMP1TEMPCOV:MOVA,DS18SL;數(shù)據(jù)處理子程序TEMPCOVMOVB,#16DIVABJBB.3,TEMP0TEMP1:MOV34H,A;將DS18SL的高四位右移四位,存入34H中（溫度值）MOVA,B;將DS18SL的低四位X10/16得小數(shù)后一位數(shù).MOVB,#10MULABMOVB,#16DIVABMOV30H,A;將小數(shù)后一位數(shù).存入30H中MOVA,DS18SH;DS18SH中存放高8位數(shù),權重16MOVB,#16MULABADDA,34H;34H中存入溫度值的整數(shù)部分MOVB,#1023DIVABMOV31H,B;個位存入31H中MOVB,#10;DIVAB;MOV32H,B;十位存入32H中MOVB,#10;DIVAB;MOV35H,B;百位存入33H中MOVA,DS18SHMOV33H,#10H;JBACC.7,EXIT7MOV33H,#00HEXIT7:RETGET_TEMPER:;讀出轉換后的溫度值,并顯示SETBDS18DQLCALLINIT_1820;先復位DS18B20JBDS18FIG,TSS2RET;判斷DS1820是否存在?若DS18B20不存在則返TSS2:MOVDS18ADS,#0DS18JX:LCALLDS18CODPMOVA,DS18ADSADDA,#9MOVDS18ADS,ACJNEA,#63,DS18JXRETDS18CODP:LCALLMRCOVT;轉換指定的DS18B20的溫度LCALLMRRDTEDP;顯示溫度24RETTEMP:LCALLINIT_1820JBDS18FIG,NEXT4RETNEXT4:MOVDS18ADS,#9MOVA,#0CCH;SKIPROMLCALLWRITE_1820MOVA,#44H;溫度轉換命令LCALLWRITE_1820LCALLDELAY1SLCALLMRRDTEDPRET;寫DS18B20的子程序(有具體的時序要求)WRITE_1820:;寫DS18B20MOVR5,#8DS18JXWE:SETBDS18