基于51單片機(jī)的高精度恒溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p><b>　　課題名稱(chēng)：</b></p><p>　　基于51單片機(jī)的高精度</p><p><b>　　恒溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　專(zhuān) 業(yè)（系 電氣工程系 </p

2、><p>　　班 級(jí) 智能電子102 </p><p>　　學(xué) 生 姓 名 </p><p>　　指 導(dǎo) 老 師 </p><p>　　日 期 </p><p><b>　　摘要<

3、;/b></p><p>　　溫度是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)過(guò)程中比較重要的一個(gè)參數(shù)，精確的溫度是很重要的。目前溫度測(cè)量系統(tǒng)種類(lèi)繁多，功能參差不齊。提出采用單總線數(shù)字式溫度傳感器DS18B20和單片機(jī)組成的新型高精度溫度測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)。介紹了溫度傳感器DS18B20的結(jié)構(gòu)，特點(diǎn)和工作原理，數(shù)字溫度測(cè)量傳感器DS18B20是單一總線的高精度測(cè)量器件，設(shè)計(jì)了DS18B20和ST89C52單片機(jī)的溫度測(cè)量系統(tǒng)引薦電路和軟

4、件編程，主要包括溫度采集，溫度顯示及報(bào)警控制等功能，它克服了以前模擬式傳感器與微機(jī)接口時(shí)需要的A/D轉(zhuǎn)換器及其他復(fù)雜外圍電路的缺點(diǎn)。整個(gè)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量精度高，傳輸距離遠(yuǎn)，抗干擾能力強(qiáng)，溫度讀取方便和造價(jià)低等一系列優(yōu)點(diǎn)，本文就是運(yùn)用單片機(jī)及其接口和集成單總線溫度傳感器DS18B20國(guó)建一個(gè)高精度溫度測(cè)量和顯示系統(tǒng)，并且通過(guò)開(kāi)關(guān)進(jìn)行溫度上限的位置，設(shè)計(jì)的電路簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)

5、；DS18B20；A/D轉(zhuǎn)換；溫度測(cè)量</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Temperature is the process of industrial production and experimental process is a relatively important parameters, precise tempe

6、rature is very important. The system for measuring the temperature variety, functional uneven. The single bus digital temperature sensor DS18B20 and single-chip microcomputer model of high precision temperature measuring

7、 instrument design. Introduces the temperature sensor DS18B20 structure, characteristic and working principle of digital temperature sensor DS18B20, is </p><p>　　Key words: single chip microcomputer; DS18B20

8、; A/D transform; temperature measurement</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　重溫度是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)過(guò)程中比較重要的一個(gè)參數(shù)，精確的溫度是很要的。目前溫度測(cè)量系統(tǒng)種類(lèi)繁多，功能參差不齊。</p><p>　　不論是在生活中還是在工業(yè)生產(chǎn)中，溫度的變化對(duì)生活、生產(chǎn)的某些細(xì)節(jié)都會(huì)

9、造成不同程度上的影響，所以適時(shí)的對(duì)溫度控制具有有重要的意義。過(guò)去多采用常規(guī)的模擬調(diào)節(jié)器對(duì)溫度進(jìn)行控制，具有純滯后、非線性等特點(diǎn)。導(dǎo)致傳統(tǒng)方式調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)，控制精度低。</p><p>　　溫度控制，在工業(yè)自動(dòng)化控制中占有非常重要的地位。單片機(jī)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用給現(xiàn)代工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域帶來(lái)了一次新的技術(shù)革命，自動(dòng)化、智能化均離不開(kāi)單片機(jī)的應(yīng)用。將單片機(jī)控制方法運(yùn)用到溫度控制系統(tǒng)中，可以克服溫度控制系統(tǒng)中存在的嚴(yán)重滯后現(xiàn)象，同時(shí)

10、在提高采樣頻率的基礎(chǔ)上可以很大程度的提高控制效果和控制精度。</p><p>　　現(xiàn)代自動(dòng)化控制越來(lái)越朝著智能化發(fā)展，在很多自動(dòng)控制系統(tǒng)中都用到了工控機(jī)，小型機(jī)、甚至是巨型機(jī)處理機(jī)等，當(dāng)然這些處理機(jī)油一個(gè)很大的特點(diǎn)，那就是很高的運(yùn)行速度，很大的內(nèi)存，大量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。單隨之而來(lái)的時(shí)巨額的成本。在很多的小型系統(tǒng)中，處理機(jī)的成本占系統(tǒng)成本的比例高達(dá)20%，二對(duì)于這些小型的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，配置一個(gè)如此告訴的處理機(jī)沒(méi)有任何必要

11、，因?yàn)檫@些小系統(tǒng)最求經(jīng)濟(jì)效益，而不是嘴在乎系統(tǒng)的快速性。所以用成本低廉的單片機(jī)控制小型，而又不是很復(fù)雜，不需要大量復(fù)雜運(yùn)算運(yùn)算的系統(tǒng)中時(shí)非常適合的。將單片機(jī)控制方法運(yùn)用到溫度控制系統(tǒng)中，尅克服溫度控制系統(tǒng)中存在的嚴(yán)重滯后現(xiàn)象，同時(shí)在提高采樣頻率的基礎(chǔ)上可以很大程度提高控制效果和控制精度。隨著電子技術(shù)以及應(yīng)用需求的發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，在高集成度，高精度，低功耗以及高性能方面取得了很大的進(jìn)展，伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子技術(shù)有了

12、更高的飛躍。</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p>　　Abstract2</p><p><b>　　引言3</b></p><p><b>　　第一章 緒論6</

13、b></p><p>　　1.1. 課題背景6</p><p>　　1.2. 設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)目的7</p><p>　　1．2.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容：7</p><p>　　1．2.2 設(shè)計(jì)目的：7</p><p>　　1. 2.3 設(shè)計(jì)要求：7</p><p>　　第二章 傳感器調(diào)研

14、8</p><p>　　2. 1 AD590 - 主要特性9</p><p>　　2．2 DS1612簡(jiǎn)介：10</p><p>　　2．3 DS18B20簡(jiǎn)介：11</p><p>　　2．3.1 DS18B20的主要特性：11</p><p>　　2．3.2 DS18B20的工作時(shí)序12</p&g

15、t;<p>　　第三章 設(shè)計(jì)模塊器件比較、選型14</p><p>　　3．1 傳感器的選型：14</p><p>　　3. 2 單片機(jī)的選用15</p><p>　　第四章 設(shè)計(jì)方案17</p><p><b>　　總體設(shè)計(jì)框圖17</b></p><p>　　第五章

16、硬件設(shè)計(jì)18</p><p>　　5．1 18B20溫度采集模塊：18</p><p>　　5．2 顯示模塊：20</p><p>　　5．3 溫度控制模塊：21</p><p>　　5．4 晶振控制電路：22</p><p>　　5．5 復(fù)位電路：23</p><p>　　第六章

17、軟件設(shè)計(jì)24</p><p>　　6．1 系統(tǒng)程序流程圖24</p><p>　　6. 2 18B20測(cè)溫原理26</p><p><b>　　第七章 調(diào)試28</b></p><p>　　7．1 在實(shí)驗(yàn)板上調(diào)試電路28</p><p>　　7．2 電路板與器件的焊接及調(diào)試28<

18、;/p><p>　　7．3 調(diào)試反饋29</p><p><b>　　心得體會(huì)30</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)31</b></p><p><b>　　致謝32</b></p><p><b>　　附錄33</b&

19、gt;</p><p><b>　　附圖1：程序33</b></p><p><b>　　附圖2：原理38</b></p><p>　　附圖3：PCB圖39</p><p>　　附圖4：元件清單40</p><p><b>　　第一章 緒論</b>

20、;</p><p><b>　　課題背景</b></p><p>　　現(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)是信息采集(即傳感器技術(shù))、信息傳輸(通信技術(shù))和信息處理(計(jì)算機(jī)技術(shù))。傳感器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，尤其是溫度傳感器被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和生活等領(lǐng)域，數(shù)量高居各種傳感器之首。本課題采用溫度傳感器采集溫度，由單片機(jī)控制，在一定的算法基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)一定空間范圍內(nèi)溫度的

21、精密控制，從而實(shí)現(xiàn)一種高精度的溫控系統(tǒng)。通過(guò)此課題的設(shè)計(jì)，熟悉單片機(jī)C語(yǔ)言的應(yīng)用，掌握單片機(jī)控制的一般方法和處理問(wèn)題的思路，特別是一些常用的技術(shù)手段，在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，積累設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)拓思維空間，全面提高個(gè)人的綜合能力。</p><p>　　隨著社會(huì)的發(fā)展，科技的進(jìn)步，以及測(cè)溫儀器在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，智能化已是現(xiàn)代溫度控制系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。特別是近年來(lái)，溫度控制系統(tǒng)已應(yīng)用到人們生活的各個(gè)方面，但溫度控制一直是一個(gè)

22、未開(kāi)發(fā)的領(lǐng)域，卻又是與人們息息相關(guān)的一個(gè)實(shí)際問(wèn)題。針對(duì)這種實(shí)際情況，設(shè)計(jì)一個(gè)溫度控制系統(tǒng)，具有廣泛的應(yīng)用前景與實(shí)際意義。</p><p>　　溫度是科學(xué)技術(shù)中最基本的物理量之一，物理、化學(xué)、生物等學(xué)科都離不開(kāi)溫度。在工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)研究中，像電力、化工、石油、冶金、航空航天、機(jī)械制造、糧食存儲(chǔ)、酒類(lèi)生產(chǎn)等領(lǐng)域內(nèi)，溫度常常是表征對(duì)象和過(guò)程狀態(tài)的最重要的參數(shù)之一。比如，發(fā)電廠鍋爐的溫度必須控制在一定的范圍之內(nèi)；許多化學(xué)

23、反應(yīng)的工藝過(guò)程必須在適當(dāng)?shù)臏囟认虏拍苷＿M(jìn)行；煉油過(guò)程中，原油必須在不同的溫度和壓力條件下進(jìn)行分餾才能得到汽油、柴油、煤油等產(chǎn)品。沒(méi)有合適的溫度環(huán)境，許多電子設(shè)備就不能正常工作，糧倉(cāng)的儲(chǔ)糧就會(huì)變質(zhì)霉?fàn)€，酒類(lèi)的品質(zhì)就沒(méi)有保障。因此，各行各業(yè)對(duì)溫度控制的要求都越來(lái)越高?？梢?jiàn)，溫度的測(cè)量和控制是非常重要的。</p><p>　　單片機(jī)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越廣泛，在很多的電子產(chǎn)品中也用到了溫度檢測(cè)和溫度控制。隨著溫

24、度控制器應(yīng)用范圍的日益廣泛和多樣，各種適用于不同場(chǎng)合的智能溫度控制器應(yīng)運(yùn)而生</p><p><b>　　設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)目的</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)內(nèi)容：</b></p><p>　　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。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、電源等場(chǎng)

25、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(wèn)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)溫的溫度控制系統(tǒng)，它應(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)。</p><p>　　利用單片機(jī)對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行精確的溫度控制（控制精度±0.1），而且能把測(cè)量的溫度傳送到單片機(jī)上顯示，不僅能精確測(cè)量被測(cè)系統(tǒng)的溫度，而且能數(shù)字顯示

26、溫度大小，具有動(dòng)態(tài)顯示、性能穩(wěn)定，控制精度高等特點(diǎn)</p><p><b>　　設(shè)計(jì)目的：</b></p><p>　　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。溫度控制在日常生活及工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用相當(dāng)廣泛，你如溫室、水池、發(fā)酵缸、電源等場(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(wèn)題，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的

27、是實(shí)現(xiàn)一種可連續(xù)高精度調(diào)溫的溫度控制系統(tǒng)，他應(yīng)用廣泛，功能強(qiáng)大，小巧應(yīng)用方便，是一款既實(shí)用又廉價(jià)的控制系統(tǒng)。</p><p>　　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：當(dāng)溫度低于設(shè)定下限溫度時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)加熱繼電器加溫，使溫度上升，同時(shí)綠燈亮。當(dāng)溫度上升到下限溫度以上時(shí)，停止加溫；當(dāng)溫度高于設(shè)定上限溫度時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)扇降溫，使溫度下降，同時(shí)紅燈亮。當(dāng)溫度下降到上限溫度

28、以下時(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。數(shù)碼管即時(shí)顯示溫度，精確到小數(shù)點(diǎn)一位。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求：</b></p><p><b>　　實(shí)時(shí)采集溫度</b></p><p>　　溫度控制范圍為48度；</p><p>　　可軟件設(shè)置控制溫度值，并顯示：</

29、p><p>　　數(shù)字顯示測(cè)量的實(shí)際溫度：</p><p>　　設(shè)置溫度控制值和檢測(cè)值之間的誤差在±0.5度：</p><p><b>　　第二章 傳感器調(diào)研</b></p><p>　　在本文中，要運(yùn)用到溫度傳感器，而且是高精度的、誤差只能在±0.1℃，所以在選用溫度傳感器中，要慎重的選擇能符合我們?cè)O(shè)計(jì)要

30、求的一款；下面介紹一下我們常見(jiàn)的集中溫度傳感器：</p><p><b>　　AD590簡(jiǎn)介：</b></p><p>　　AD590是美國(guó)ANALOG DEVICES公司的單片集成兩端感溫電流源，其輸出電流與絕對(duì)溫度成比例。在4 V至30 V電源電壓范圍內(nèi)，該器件可充當(dāng)一個(gè)高阻抗、恒流調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)系數(shù)為1 &#181;A/K。片內(nèi)薄膜電阻經(jīng)過(guò)激光調(diào)整，可用于

31、校準(zhǔn)器件，使該器件在298.2K (25°C)時(shí)輸出298.2 &#181;A電流。　　AD590適用于150°C以下、目前采用傳統(tǒng)電氣溫度傳感器的任何溫度檢測(cè)應(yīng)用。低成本的單芯片集成電路及無(wú)需支持電路的特點(diǎn)，使它成為許多溫度測(cè)量應(yīng)用的一種很有吸引力的備選方案。應(yīng)用AD590時(shí)，無(wú)需線性化電路、精密電壓放大器、電阻測(cè)量電路和冷結(jié)補(bǔ)償?！　〕郎囟葴y(cè)量外，還可用于分立器件的溫度補(bǔ)償或校正、與絕對(duì)溫度成比例的偏

32、置、流速測(cè)量、液位檢測(cè)以及風(fēng)速測(cè)定等。AD590可以裸片形式提供，適合受保護(hù)環(huán)境下的混合電路和快速溫度測(cè)量。　　AD590特別適合遠(yuǎn)程檢測(cè)應(yīng)用。它提供高阻抗電流輸出，對(duì)長(zhǎng)線路上的壓降不敏感。任何絕緣良好的雙絞線都適用，與接收電路的距離可達(dá)到數(shù)百英尺。這種輸出特性還便于AD590實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用：輸出電流可以通過(guò)一個(gè)CMOS多路復(fù)用器切換，或者電源電壓</p><p><b>　　AD590實(shí)物圖</

33、b></p><p>　　2.1 AD590 - 主要特性 </p><p>　　流過(guò)器件的電流（mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開(kāi)爾文）度數(shù)，即：mA/K式中： —流過(guò)器件（AD590）的電流，單位為mA；T—熱力學(xué)溫度，單位為K。2、AD590的測(cè)溫范圍為-55℃～+150℃。3、AD590的電源電壓范圍為4V～30V。電源電壓可在4V~6V范圍變化，電流 變化1

34、mA，相當(dāng)于溫度變化1K。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會(huì)被損壞。4、輸出電阻為710MW。5、精度高。AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在-55℃～+150℃范圍內(nèi)，非線性誤差為±0.3℃。</p><p><b>　　DS1612簡(jiǎn)介：</b></p><p>　　DS1612是美國(guó)達(dá)拉斯半導(dǎo)

35、體公司生產(chǎn)的CMOS數(shù)字式溫度傳感器。內(nèi)含兩個(gè)不發(fā)揮性存儲(chǔ)器，可以在存儲(chǔ)器中任意的設(shè)定上限和下限溫度值進(jìn)行恒溫器的溫度控制，由于這些存儲(chǔ)器具有不發(fā)揮性，因此一次定人后，即使不用CPU也仍然可以獨(dú)立使用。</p><p>　　它可測(cè)量的溫度范圍為-55℃~+125℃，在0℃~+70℃范圍內(nèi)，測(cè)量精度為±0.5℃，輸出的9為編碼直接與溫度相對(duì)應(yīng)。DS1612同外部電路的控制信號(hào)和數(shù)據(jù)的通信是通過(guò)雙向總線來(lái)實(shí)

36、現(xiàn)的，有CPU生成串行時(shí)鐘脈沖（SCL），SDA是雙向數(shù)據(jù)線。通過(guò)地址引腳A0、A1、A2將8個(gè)不同的地址分配給各器件。通過(guò)設(shè)定寄存器來(lái)設(shè)置工作方式，并對(duì)工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。被測(cè)的溫度數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在溫度傳感器寄存器中，高溫（TH）和低溫（TL）閾值寄存器存儲(chǔ)了恒溫器輸出（Tout）的閾值。</p><p><b>　　封裝引腳圖</b></p><p>　　DS1612內(nèi)

37、部方框圖</p><p>　　DS18B20簡(jiǎn)介：</p><p>　　DS18B20是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司繼DS1820之后最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，他能夠直接讀出被測(cè)溫度并且 可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式?？梢苑謩e在93.75 ms和750 ms內(nèi)完成9位和12位的數(shù)字量，并且從DS18B20讀出的信息或?qū)懭隓S18B

38、20的信息僅需要一根口線（單線接口）讀寫(xiě),溫度變換功率來(lái)源于數(shù)據(jù)總 線，總線本身也可以向所掛接的DS18B20供電，而無(wú)需額外電源。因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡(jiǎn)單，可靠性更高。</p><p>　　DS18B20的主要特性：</p><p>　　獨(dú)特的單線接口方式：DS18B20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。

39、 （2）在使用中不需要任何外圍元件。 （3）可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍： 3.0" 5.5 V。 </p><p&g

40、t;　　測(cè)溫范圍：-55 ~ 125 ℃。固有測(cè)溫分辨率為0.5 ℃。 </p><p>　　通過(guò)編程可實(shí)現(xiàn)9"12位的數(shù)字讀數(shù)方式。</p><p>　　用戶(hù)可自設(shè)定非易失性的報(bào)警上下限值。 </p><p>　　支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫。

41、 </p><p>　　負(fù)壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 </p><p>　　DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　DS18B20的工作時(shí)序</p>&

42、lt;p>　　DS18B20的工作時(shí)序包括初始化時(shí)序、寫(xiě)時(shí)序和讀時(shí)序。</p><p>　　初始化：?jiǎn)纹瑱C(jī)將數(shù)據(jù)線的電平拉低480~960us后釋放，等待15~60us, 單總線器件即可輸出一持續(xù)60~240us的低電平(存在脈沖)單片機(jī)收到此應(yīng)答后即可進(jìn)行操作。</p><p>　　寫(xiě)時(shí)序：當(dāng)主機(jī)將數(shù)據(jù)線的電平從高拉到低時(shí)，形成寫(xiě)時(shí)序，有“0”和寫(xiě)“1”兩種時(shí)序。寫(xiě)時(shí)序開(kāi)始后，DS

43、18B20在15us~60us期間從數(shù)據(jù)線上采樣。如果采樣到低電平，則向DS18B20寫(xiě)“0”；如果采樣到高電平，則向DS18B20寫(xiě)“1”。兩個(gè)獨(dú)立的時(shí)序間至少需要1us的恢復(fù)時(shí)間(拉高總線電平)。</p><p>　　讀時(shí)序：當(dāng)主機(jī)從DS18b20讀取數(shù)時(shí)，產(chǎn)生時(shí)序。此時(shí)，主機(jī)將數(shù)據(jù)線的電平從高拉到低使讀時(shí)序被初始化。如果此后15us內(nèi)，主機(jī)總線上采樣到低電平，則DS18B20讀“0”；如果此后15us內(nèi)，主

44、機(jī)在總線上采樣到高電平，則DS18B20讀“1”。</p><p>　　第三章 設(shè)計(jì)模塊器件比較、選型</p><p>　　根據(jù)上面幾種傳感器的介紹中，我們可以選出我們?cè)O(shè)計(jì)中要用到的溫度傳感器，下面我們從以下幾點(diǎn)來(lái)選擇傳感器類(lèi)型：</p><p><b>　　傳感器的選型</b></p><p>　　AD590共有I、J

45、、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在-55℃～+150℃　　　范圍內(nèi)，非線性誤差為±0.3℃。</p><p>　　DS1612它可測(cè)量的溫度范圍為在0℃~+70℃范圍內(nèi)，測(cè)量精度為±0.5℃</p><p>　　DS18B20測(cè)量溫度范圍為-55 ° C至+125 ℃，精度可達(dá)±0.5攝氏度。</p><p><b&

46、gt;　　運(yùn)用的簡(jiǎn)易程度：</b></p><p>　　AD590特別適合遠(yuǎn)程檢測(cè)應(yīng)用, AD590輸出電流223μA電路中串接采樣電阻R時(shí)，R兩端的電壓可作為喻出電壓。注意R的阻值不能取得太大，以保證AD590兩端電壓不低于3V。AD590輸出電流信號(hào)傳輸距離可達(dá)到1km以上。</p><p>　　DS1612：在芯片上分別設(shè)置了一個(gè)振蕩頻率溫度系數(shù)較大的振蕩器（OSC1）和

47、一個(gè)溫度系數(shù)較小的振蕩器（OSC2）。在溫度較低時(shí)，由于OSC2的開(kāi)門(mén)時(shí)間較短，因此溫度測(cè)量計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值（n）較??；而當(dāng)溫度較高時(shí)，由于OSC2的開(kāi)門(mén)時(shí)間較長(zhǎng)，其計(jì)數(shù)值（m）增大。</p><p>　　DS18B20采用一線通信接口。因?yàn)橐痪€通信接口，必須在先完成ROM設(shè)定，否則記憶和控制功能將無(wú)法使用。描述該DS18B20的數(shù)字溫度計(jì)提供9至12位（可編程設(shè)備溫度讀數(shù)。信息被發(fā)送到/從DS18B20 通過(guò)1線接

48、口，所以中央微處理器與DS18B20只有一個(gè)一條口線連接。為讀寫(xiě)以及溫度轉(zhuǎn)換可以從數(shù)據(jù)線本身獲得能量，不需要外接電源。 因?yàn)槊恳粋€(gè)DS18B20的包含一個(gè)獨(dú)特的序號(hào)，多個(gè)ds18b20s可以同時(shí)存在于一條總線。</p><p><b>　　價(jià)格比較：</b></p><p>　　AD590單價(jià)：¥19</p><p>　　DS1612

49、單價(jià)：¥6.5</p><p>　　DS18B20單價(jià)：¥4.19</p><p>　　從上面一系列的比較重，我最后選擇了DS18B20溫度傳感器，雖然它的精度沒(méi)有AD590的高，但是在測(cè)量上它運(yùn)用起來(lái)更加的方便，不需要放大電路和A/換，而且非常的便宜。</p><p>　　3. 2 單片機(jī)的選用</p><p>　　針

50、對(duì)一定的用途，恰當(dāng)?shù)倪x擇所使用的單片機(jī)是十分重要。對(duì)于明確的應(yīng)用對(duì)象，選擇功能過(guò)少的單片機(jī)，無(wú)法完成控制任務(wù)；選擇功能?chē)?guó)強(qiáng)的單片機(jī)，則會(huì)造成資源浪費(fèi)，使產(chǎn)品的性能價(jià)格比下降。目前，市面上的單片機(jī)不僅種類(lèi)繁多，而且在性能方面也各有不同。在實(shí)際應(yīng)用中，針對(duì)不同的需求選擇合適的單片機(jī)，選擇單片機(jī)時(shí)要注意下幾點(diǎn)：</p><p>　　單片機(jī)的基本性能參數(shù)，例如指令執(zhí)行速度，程序存儲(chǔ)器容量，中斷能力及I/O口引腳數(shù)量等；&

51、lt;/p><p>　　單片機(jī)的增強(qiáng)功能，例如看門(mén)狗，雙串口，RTC(實(shí)時(shí)時(shí)鐘)，EEPROM，CAN接口等；</p><p>　　單片機(jī)的存儲(chǔ)介質(zhì)，對(duì)于程序存儲(chǔ)器來(lái)說(shuō)，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器和OTP(一次性可編程)存儲(chǔ)器相比較，最好是選擇Flash存儲(chǔ)器；</p><p>　　芯片的封裝形式，如DIP封裝，PLCC封裝機(jī)表面貼裝封裝等。選擇DIP封裝在搭建實(shí)驗(yàn)電路時(shí)會(huì)更加方

52、便一些；</p><p>　　芯片工作溫度范圍符合工業(yè)級(jí)、軍品級(jí)還是商業(yè)級(jí)，如果涉及戶(hù)外產(chǎn)品，必須選用工業(yè)級(jí)芯片；</p><p>　　單片機(jī)的工作電壓范圍，例如設(shè)計(jì)電視機(jī)遙控器時(shí)，使用2節(jié)干電池供電，至少選擇的單片機(jī)能夠在1.8V~3.6V電壓范圍內(nèi)工作；</p><p>　　單片機(jī)的抗干擾性能好；</p><p>　　編程器以及仿真器的價(jià)

53、格，單片機(jī)開(kāi)發(fā)是否支持高級(jí)語(yǔ)言以及編程環(huán)境要好用易學(xué)；</p><p>　　供貨渠道是否暢通，價(jià)格是否低廉，是否具有良好的技術(shù)服務(wù)支持。根據(jù)上面所述的原則，結(jié)合本系統(tǒng)實(shí)際情況綜合考慮，本文的溫度控制系統(tǒng)選用ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C52單片機(jī)作為主控模塊的核心芯片。</p><p><b>　　單片機(jī)選型</b></p><p>　　本系統(tǒng)

54、選用ATMEL公司生產(chǎn)的AT89溪流單片機(jī)中的AT89C52，AT89C52單片機(jī)是一種新型的低功耗、高性能的8位CMOS微控制器，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令溪流和引腳完全兼容。具有超強(qiáng)的三級(jí)加密功能，其片內(nèi)閃電存儲(chǔ)器（Flash Memory）的編程與檫除完全用電實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)不易揮發(fā)，編程/檫除速度快。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　

55、　主控模塊電路由ST89C52單片機(jī)、溫度采集、數(shù)碼管顯示、溫度控制、外部時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、PL2303下載。</p><p>　　4.1 總體設(shè)計(jì)方案</p><p><b>　　4.1.1 方案一</b></p><p>　　測(cè)溫電路的設(shè)計(jì)，可以使用熱敏電阻之類(lèi)的器件利用其感溫效應(yīng)，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/D轉(zhuǎn)換

56、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)，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。</p><p><b>　　4.1.2 方案二</b></p><p>　　考慮使用溫度傳感器，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。</p><p>

57、　　比較以上兩種方案，很容易看出，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。</p><p>　　在本系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)方框圖如圖1.1所示，它由三部分組成:①控制部分主芯片采用單片機(jī)AT89S52；②顯示部分采用4位LED數(shù)碼管以動(dòng)態(tài)掃描方式實(shí)現(xiàn)溫度顯示；③溫度采集部分采用DS18B20溫度傳感器。</p><p>　　首先由溫度傳感器DS18B20采集溫度數(shù)據(jù)，

58、經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送入ST89C52單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算處理，并三位數(shù)碼管顯示當(dāng)前溫度，同時(shí)與鍵盤(pán)輸入的設(shè)定溫度值（上限與下限）進(jìn)行比較，由單片機(jī)控制是否發(fā)出控制信號(hào)，控制繼電器（加熱或降溫）工作，從而實(shí)現(xiàn)恒溫控制。在整個(gè)過(guò)程中，溫度始終都能得以顯示。設(shè)定溫度過(guò)程中顯示設(shè)定溫度值，以便于操作：設(shè)定完畢后，改為顯示當(dāng)前測(cè)試溫度值：</p><p>　　本系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)方框圖，它主要由五部分組成；</p><

59、;p>　　主控制部分主芯片采用單片機(jī)ST89C52（包括時(shí)鐘和復(fù)位電路）；</p><p>　　顯示部分采用3為L(zhǎng)ED數(shù)碼管以動(dòng)態(tài)掃描方式實(shí)現(xiàn)溫度顯示；</p><p>　　溫度采集部分采用DS18B20溫度傳感器；</p><p>　　按鍵輸入部分主要功能是實(shí)現(xiàn)設(shè)定溫度值的輸入；</p><p>　　控制電路實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電器的控制；<

60、;/p><p><b>　　總體設(shè)計(jì)框圖</b></p><p><b>　　硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)部分主要由以下幾部分組成：　?。?）單片機(jī)最小系統(tǒng)：采用ST89C52 單片機(jī)；　?。?）溫度采集模塊：采用DS18B20 溫度傳感器；　?。?）溫度顯示模塊：采用4 位一體共陽(yáng)數(shù)碼管顯示；　

61、</p><p>　　18B20溫度采集模塊：</p><p>　　DS18B20溫度傳感器是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度。這一部分主要完成對(duì)溫度信號(hào)的采集和轉(zhuǎn)換工作，由DS18B20數(shù)字溫度傳感器及其與單片機(jī)的接口部分組成。數(shù)字溫度傳感器DS18B20把采集到溫度通過(guò)數(shù)據(jù)引腳傳到單片機(jī)的P1.0口，單片

62、機(jī)接受并儲(chǔ)存。此部分只用到DS18B20和單片機(jī)，硬件很簡(jiǎn)單。</p><p>　　DS18B20通?？梢圆捎脙煞N方式供電，一種是寄生電源供電方式，另一種是采用外部電源供電方式，此時(shí)DS18B20的1引腳接地，2引腳作為信號(hào)線，3引腳接電源。本設(shè)計(jì)采用外部電源供電方式，外部電源供電方式是DS18B20最佳的工作方式，工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)，而且電路也比較簡(jiǎn)單，可以開(kāi)發(fā)穩(wěn)定可靠的多點(diǎn)溫度監(jiān)控系統(tǒng)。</p&

63、gt;<p>　　DS18B20與單片機(jī)的接口電路</p><p>　　DS18B20的工作原理：</p><p>　　DS18B20工作時(shí)序根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟：1.每一次讀寫(xiě)之前都必須要對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位；2.復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令；3.最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對(duì)DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。復(fù)位

64、要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500微秒，然后釋放，DS18B20收到信號(hào)后等待15～60微秒左右后發(fā)出60～240微秒的存在低脈沖，CPU主收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。其工作時(shí)序包括初始化時(shí)序、寫(xiě)時(shí)序和讀時(shí)序，</p><p><b>　　初始化時(shí)序：</b></p><p>　　總線上的所有傳輸過(guò)程都是以初始化開(kāi)始的，主機(jī)響應(yīng)應(yīng)答脈沖。應(yīng)答脈沖使主機(jī)知道，總線上有從機(jī)設(shè)備，

65、且準(zhǔn)備就緒。主機(jī)輸出低電平，保持低電平時(shí)間至少480us，以產(chǎn)生復(fù)位脈沖。接著主機(jī)釋放總線，4.7KΩ上拉電阻將總線拉高，延時(shí)15～60us，并進(jìn)入接受模式，以產(chǎn)生低電平應(yīng)答脈沖，若為低電平，再延時(shí)480us。</p><p><b>　　寫(xiě)時(shí)序：</b></p><p>　　寫(xiě)時(shí)序包括寫(xiě)0時(shí)序和寫(xiě)1時(shí)序。所有寫(xiě)時(shí)序至少需要60us，且在2次獨(dú)立的寫(xiě)時(shí)序之間至少需要1

66、us的恢復(fù)時(shí)間，都是以總線拉低開(kāi)始。寫(xiě)1時(shí)序，主機(jī)輸出低電平，延時(shí)2us，然后釋放總線，延時(shí)60us。寫(xiě)0時(shí)序，主機(jī)輸出低電平，延時(shí)60us，然后釋放總線，延時(shí)2us。</p><p><b>　　讀時(shí)序：</b></p><p>　　總線器件僅在主機(jī)發(fā)出讀時(shí)序是，才向主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，所以，在主機(jī)發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令后，必須馬上產(chǎn)生讀時(shí)序，以便從機(jī)能夠傳輸數(shù)據(jù)。所有讀時(shí)序至少

67、需要60us，且在2次獨(dú)立的讀時(shí)序之間至少需要1us的恢復(fù)時(shí)間。每個(gè)讀時(shí)序都由主機(jī)發(fā)起，至少拉低總線1us。主機(jī)在讀時(shí)序期間必須釋放總線，并且在時(shí)序起始后的15us之內(nèi)采樣總線狀態(tài)。主機(jī)輸出低電平延時(shí)2us，然后主機(jī)轉(zhuǎn)入輸入模式延時(shí)12us，然后讀取總線當(dāng)前電平，然后延時(shí)50us。</p><p><b>　　顯示模塊：</b></p><p>　　數(shù)碼管顯示模塊，利

68、用四位一體共陽(yáng)數(shù)碼管，用來(lái)顯示18B20采集來(lái)的溫度，經(jīng)傳輸后發(fā)送到數(shù)碼管上進(jìn)行顯示，而數(shù)碼管利用PNP型三極管驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　顯示電路采用四位一體共陽(yáng)LED數(shù)碼管，從P0口掃描。AT89C52單片機(jī)的P0口和P2口分別分配給顯示模塊數(shù)碼管的段選和位選。DS18B20數(shù)字溫度傳感器及其與單片機(jī)的接口部分組成。數(shù)字溫度傳感器DS18B20把采集到的溫度通過(guò)數(shù)據(jù)引腳傳到單片機(jī)的P1.0口，單片機(jī)接受溫度并

69、存儲(chǔ)。此部分只用到DS18B20和單片機(jī)，硬件很簡(jiǎn)單</p><p>　　常用的數(shù)碼管顯示器為8段，每一段對(duì)應(yīng)一個(gè)發(fā)光二極管，分為共陽(yáng)和共陰兩種。共陰極LED顯示的發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接地。當(dāng)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。同樣，共陽(yáng)極LED的發(fā)光二極管的樣機(jī)連接在一起，通常此公共陽(yáng)極接高電平，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陰極接低電平時(shí)，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。

70、</p><p>　　LED顯示器有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種顯示方式。本設(shè)計(jì)考慮實(shí)際應(yīng)用情況，采用動(dòng)態(tài)顯示方式。選用了4位一體共陽(yáng)數(shù)碼管，這種顯示器有12個(gè)引腳，其8個(gè)為段選的引腳。4個(gè)是位選的引腳。若只讓一位選通，而其他位選處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)在段選引腳上輸出相應(yīng)信號(hào)，就能在一個(gè)時(shí)刻內(nèi)，顯示出要求在選通位顯示的字符。同樣，不同時(shí)刻選通不同的位選引腳，傳送需要顯示的字符的段碼，只要選通頻率快，就能利用LED顯示的余暉

71、和人眼睛的“視覺(jué)暫留”作用，造成“多位同時(shí)亮”的假象，達(dá)到同時(shí)顯示的效果。</p><p><b>　　溫度控制模塊：</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)是通過(guò)控制燈泡的亮滅來(lái)調(diào)節(jié)溫度的，所以采用對(duì)繼電器的控制來(lái)控制燈泡的亮滅，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的調(diào)節(jié)，繼電器用PNP型三極管驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱(chēng)

72、輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱(chēng)輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。</p><p>　　電磁繼電器一般由 電磁鐵,銜鐵,彈簧片,觸點(diǎn) 等組成的，其工作電路由低壓控制電路和高壓工作電路兩部分構(gòu)成。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的

73、拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開(kāi)、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱(chēng)為“常開(kāi)觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱(chēng)為“常閉觸點(diǎn)”。給繼電器低電平，三極管導(dǎo)通，電磁鐵觸頭放下來(lái)開(kāi)始工作，在繼電器兩端

74、跨接電容，防止因繼電器觸點(diǎn)跳動(dòng)產(chǎn)生很大的反向感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)擊穿驅(qū)動(dòng)電路，造成整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的損壞。發(fā)光二極管為工作顯示。</p><p><b>　　晶振控制電路：</b></p><p>　　單片機(jī)工作的時(shí)間基準(zhǔn)是由時(shí)鐘電路提供的，單片機(jī)的內(nèi)部時(shí)鐘電路如圖所示：</p><p>　　電路中的器件選擇可以通過(guò)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)確定，也可以參考一些典型電路參數(shù)

75、。電路中，電容器C101和C102對(duì)震蕩頻率有微調(diào)作用，幫組震蕩器起振，通常的取值范圍30±10PF；石英晶體選擇6MHZ或12MHZ都可以。其結(jié)果只是機(jī)器周期不同，從而影響計(jì)數(shù)器的計(jì)算初值。</p><p><b>　　復(fù)位電路：</b></p><p>　　單片機(jī)的RST引腳為主機(jī)提供一個(gè)外部復(fù)位信號(hào)輸出端口。復(fù)位信號(hào)時(shí)高電平有效，高電平有效持續(xù)時(shí)間應(yīng)為

76、2個(gè)機(jī)器周期以上。</p><p><b>　　軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　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(guò)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，用軟件編程有事會(huì)變得很簡(jiǎn)單，如數(shù)字濾波，信號(hào)處理等。因此充分利

77、用其內(nèi)部豐富的硬件資源和軟件資源，采用與C52系列單片機(jī)相應(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。</p><p>　　MCS--51指令系統(tǒng)的指令長(zhǎng)度較短，它在存儲(chǔ)空間和執(zhí)行空間方面具有較高的效率，編程的程序占用內(nèi)存單元少，執(zhí)行也非常的快捷，與本系統(tǒng)的應(yīng)用要求很合適。而且MCS--51指令系統(tǒng)有豐富的位操作（或稱(chēng)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MCS--51指令系統(tǒng)主要的優(yōu)點(diǎn)之

78、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)。</p><p>　　本系統(tǒng)采用 AT89S52 作為核心處理器件，把經(jīng)過(guò)DS18B20 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)采集到的溫度數(shù)據(jù)，存入AT89S52 的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，并送四位一體 數(shù)碼管顯示，并與溫度的設(shè)定值進(jìn)行比較，然后由單片機(jī)輸出控制信號(hào)去控制外部設(shè)備。當(dāng)采集到

79、的溫度值與溫度的設(shè)置值進(jìn)行比較后，若發(fā)現(xiàn)當(dāng)前溫度值越限，則停止加熱。當(dāng)溫度低于下限溫度時(shí)，則繼續(xù)加熱。與硬件電路相關(guān)聯(lián)，本溫度控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要分為以下幾個(gè)部分：主程序，溫度上下限值設(shè)定子程序、溫度讀取子程序、溫度顯示子程序、串口通信子程序、輸出控制子程序等。其中溫度上下限值設(shè)定子程序完成對(duì)溫度范圍值的設(shè)定及數(shù)據(jù)保存；溫度讀取子程序完成對(duì)溫度傳感器數(shù)據(jù)的讀取，并通過(guò)溫度顯示子程序顯示溫度值；串口通信子程序?qū)⒉杉降臏囟葦?shù)據(jù)傳送到PC

80、 機(jī)，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控；輸出控制子程序根據(jù)采集到的溫度數(shù)據(jù)完成對(duì)外部設(shè)備的控制</p><p><b>　　系統(tǒng)程序流程圖</b></p><p>　　系統(tǒng)程序主要包括主程序，讀出溫度子程序，復(fù)位應(yīng)答子程序，寫(xiě)入子程序等。</p><p>　　主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)顯示，讀出并處理DS18B20測(cè)量的當(dāng)前溫度值，溫度測(cè)量每1s進(jìn)行一次。

81、這樣可以再一秒之內(nèi)測(cè)量一次唄測(cè)量溫度，其程序流程圖如圖所示。通過(guò)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(kāi)存放在不同的兩個(gè)單元中，然后通過(guò)調(diào)用顯示子陳谷顯示出來(lái)。</p><p><b>　　主程序流程圖</b></p><p><b>　　讀出溫度子程序圖</b></p><p>　　6.2 DS18B20測(cè)

82、溫原理</p><p>　　DS18B20的測(cè)溫原理每一片DSl8B20在其ROM中都存有其唯一的48位序列號(hào)，在出廠前已寫(xiě)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DSl8B20的序列號(hào)讀出。程序可以先跳過(guò)ROM，啟動(dòng)所有DSl8B20進(jìn)行溫度變換，之后通過(guò)匹配ROM，再逐一地讀回每個(gè)DSl8B20的溫度數(shù)據(jù)。</p><p>　　DS18B20的測(cè)溫原理如圖所

83、示，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(mén)，當(dāng)計(jì)數(shù)門(mén)打開(kāi)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)門(mén)的開(kāi)啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來(lái)決定，每次測(cè)量前，首先將48℃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48℃所對(duì)

84、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(kāi)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2.3中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)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(mén)仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過(guò)程，直至

85、溫度寄存器值達(dá)到被測(cè)溫度值.</p><p><b>　　測(cè)溫原理內(nèi)部裝置</b></p><p>　　DS18B20測(cè)溫流程</p><p>　　按照此步驟，程序設(shè)計(jì)時(shí)首先就要執(zhí)行初始化程序INI10，其次要將跳過(guò)ROM匹配命令（代碼為CCH）寫(xiě)入到DS18B20中，此時(shí)需根據(jù)數(shù)字溫度傳感器寫(xiě)時(shí)序編寫(xiě)對(duì)DS18B20一個(gè)寫(xiě)入字節(jié)程序，需要將啟

86、動(dòng)轉(zhuǎn)換命令寫(xiě)入DS18B20中。用延時(shí)750ms等待轉(zhuǎn)換完成。隨后再按照初始化時(shí)序執(zhí)行初始化程序INI10，用寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)程序?qū)⑵ヅ銻OM命令（代碼為55H）寫(xiě)入到DS18B20中國(guó)。寫(xiě)入完成讀便箋式存儲(chǔ)器操作，需要先結(jié)合數(shù)字溫度傳感器寫(xiě)時(shí)序?qū)⒆x便箋式存儲(chǔ)器命令（代碼為BEI）寫(xiě)入到DS18B20中，再用溫度傳感器讀時(shí)序編寫(xiě)的讀一個(gè)字節(jié)程序READ，連續(xù)讀取DS18B20便箋式存儲(chǔ)器中9個(gè)字節(jié)的內(nèi)容，由此可見(jiàn)，要想實(shí)現(xiàn)溫度正確采集，需要

87、結(jié)合上述所介紹的初始化時(shí)序，溫度傳感器寫(xiě)時(shí)序和溫度傳感器讀時(shí)序，才可以講所需的命令寫(xiě)入與讀出，完成溫度的正確讀取。</p><p>　　DS18B20工作時(shí)寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。它的內(nèi)部字節(jié)定義如下表：</p><p><b>　　配置寄存器字節(jié)定義</b></p><p>　　其中，低5位一直為“1”，TM是工作模式位，用

88、于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式。DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用戶(hù)可根據(jù)需求通過(guò)對(duì)DS18B20的結(jié)構(gòu)寄存器R1、R0賦予不同的值來(lái)設(shè)定測(cè)量值溫度的分辨率。</p><p><b>　　第七章 調(diào)試</b></p><p><b>　　在實(shí)驗(yàn)板上調(diào)試電路</b></p><p><b>　　調(diào)

89、試步驟：</b></p><p>　　將電路原理圖在實(shí)驗(yàn)板上連接好；</p><p>　　參照電路原理圖檢查實(shí)驗(yàn)板上的電路連接無(wú)誤后，給電路供上+5V電源；</p><p>　　入供電后沒(méi)有達(dá)到預(yù)期效果，檢查各點(diǎn)電壓電流，找出失敗原因，可以更換元器件及其連接；</p><p>　　不斷重復(fù)尚需步驟，知道得出結(jié)果。</p>

90、;<p>　　電路板與器件的焊接及調(diào)試</p><p>　　焊接及調(diào)試步驟如下：</p><p>　　檢查是否所有的焊孔都已打通；</p><p>　　參照電路原理圖，將所有元器件引腳準(zhǔn)確無(wú)誤地插到對(duì)應(yīng)的焊孔內(nèi)；</p><p><b>　　正確焊接元器件；</b></p><p>

91、　　給電路板通上電源，看是否能得到正常結(jié)果；</p><p>　　如果不能得到正常結(jié)果，則對(duì)電路板焊接和連接再次進(jìn)行檢測(cè)，然后通電檢測(cè)各點(diǎn)電壓電流；</p><p>　　不斷對(duì)電路板進(jìn)行檢測(cè)，直至得出結(jié)果。</p><p>　　軟件調(diào)試的任務(wù)是利用開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行在線仿真調(diào)試，發(fā)現(xiàn)和糾正程序錯(cuò)誤，同時(shí)也能發(fā)現(xiàn)硬件故障。程序調(diào)試時(shí)一個(gè)模塊一個(gè)模塊的進(jìn)行的，首先單獨(dú)調(diào)試各功

92、能子程序，檢查程序是否能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的功能，接口的控制是否正常等；最后逐步將各子程序連續(xù)起來(lái)總調(diào)。聯(lián)調(diào)需要注意的時(shí)，各程序模塊間是否能正確傳遞參數(shù)，特別要注意各子程序的現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)和恢復(fù)。</p><p>　　主程序的鬧歸鬧是：?jiǎn)?dòng)DS18B20測(cè)量溫度，將測(cè)量值與給定值進(jìn)行比較，若測(cè)得溫度小于設(shè)定值，則進(jìn)入加熱階段，置P1.1為低電平，這器件繼續(xù)對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，知道溫度在設(shè)定范圍內(nèi)，置P1.1為高電平斷開(kāi)可控硅，關(guān)閉

93、加熱器，等待下一次的啟動(dòng)命令。當(dāng)測(cè)得溫度大雨設(shè)定值，則進(jìn)入降溫階段，則置P1.2為低電平，這器件繼續(xù)對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，知道溫度在設(shè)定范圍內(nèi)，置P1.2為高電平斷開(kāi)，關(guān)閉加熱器，等待下一次的啟動(dòng)命令。</p><p><b>　　故障處理：</b></p><p>　　第一次接電調(diào)試，設(shè)置溫度上限為48.1攝氏度，溫度下限位47.9攝氏度。加熱后，溫度有事超過(guò)48.1攝氏

94、度確不報(bào)警，后經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)時(shí)溫度傳感器的精度原來(lái)的問(wèn)題，為了能夠達(dá)到預(yù)想的效果，我們只好把設(shè)定的溫度上限與下限值要進(jìn)行改變。因?yàn)闇囟葌鞲衅鞯木仁窃?#177;0.5，所以上限與下限的溫度分別改為48.5和47.5。這樣便排除了這個(gè)異常。</p><p>　　再經(jīng)實(shí)際接電調(diào)試，一切運(yùn)行正常。加熱到大于48.5攝氏度時(shí)，繼電器自動(dòng)斷開(kāi)，停止加熱；當(dāng)小于47.5時(shí)，繼電器又自動(dòng)的閉合，開(kāi)始加熱。</p>

95、<p><b>　　調(diào)試反饋</b></p><p>　　仔細(xì)檢查焊接元器件均已正確后，連接ISP準(zhǔn)備下載程序，卻無(wú)法檢索到單片機(jī)芯片，后經(jīng)檢查和考證，發(fā)現(xiàn)應(yīng)將AT89C52 ISP下載接口引腳2接地，引腳4接VCC。在板上做出相應(yīng)修改，再次通電，連接正常。</p><p>　　實(shí)際接電調(diào)試，當(dāng)溫度高于設(shè)定上限溫度時(shí)，顯示燈發(fā)光二極管僅有微弱的光；當(dāng)溫度

96、低于設(shè)定下限溫度時(shí)，顯示燈發(fā)光二極管無(wú)法點(diǎn)亮。推測(cè)發(fā)光二極管損壞，單獨(dú)檢測(cè)和更換后，問(wèn)題依然存在，否定了此推測(cè)。后改用數(shù)字萬(wàn)用表排查，發(fā)現(xiàn)二極管兩端均有確切電壓，懷疑此電壓無(wú)語(yǔ)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管，于是嘗試減少限流電阻，將4.7K換位1K電阻，系統(tǒng)通電再次運(yùn)行，發(fā)光管在相應(yīng)時(shí)段成功亮滅，系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)，排除異常。</p><p>　　性能測(cè)試可用制作溫度計(jì)和已用的成品溫度計(jì)同時(shí)測(cè)量比較，由于DS18B20的靈敏度很高，所

97、以誤差指標(biāo)可以限制在±0.5℃以?xún)?nèi)。與普通水銀環(huán)境溫度計(jì)作若干次溫度測(cè)量對(duì)比，在室溫環(huán)境下，求取個(gè)測(cè)量溫差精度平均值，大約在0.3攝氏度以?xún)?nèi)，符合DS18B20溫度傳感器測(cè)量精度。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　該溫度控制系統(tǒng)在altiun desig 上仿真成功后，進(jìn)行了電路實(shí)物的制作，并成功完成了整機(jī)的調(diào)試，因此可證明本

98、設(shè)計(jì)具有可行性。若將此設(shè)計(jì)適當(dāng)加以適當(dāng)擴(kuò)展，可以組成功能更加強(qiáng)大的溫度控制系統(tǒng)，形成多點(diǎn)溫度遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，真正做到服務(wù)于生產(chǎn)和生活的目的。</p><p><b>　　心得體會(huì)</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)幾個(gè)多月的努力，在老師的耐心指導(dǎo)下，從設(shè)計(jì)、論證、修改到編程、調(diào)試，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。使我無(wú)論在理論基礎(chǔ)知識(shí)還是在實(shí)際的操作能力上都有了較大的提高。論文的

99、完成使我體會(huì)到了成功的喜悅，也懂得了一分耕耘一分收獲的道理。</p><p>　　這段時(shí)間，我學(xué)習(xí)了altiun desig,使我又學(xué)習(xí)了一個(gè)新的軟件，有了更多的知識(shí)了解，現(xiàn)在我已經(jīng)熟練掌握了用這個(gè)軟件繪圖，布線，制作元件封裝，印制電路板等。我還看了郭天祥的單片機(jī)教學(xué)視頻，對(duì)用C語(yǔ)言編程有了更深刻的認(rèn)識(shí)和理解。</p><p>　　在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，我也曾遇到過(guò)很多難題，但都經(jīng)過(guò)我的不斷努

100、力克服掉了。在基礎(chǔ)學(xué)習(xí)階段，我從基礎(chǔ)開(kāi)始學(xué)習(xí)，把以前學(xué)習(xí)的模電、數(shù)電、單片機(jī)、等課程從新復(fù)習(xí)了一遍。這段時(shí)間讓我認(rèn)識(shí)到了團(tuán)隊(duì)合作，自主學(xué)習(xí)，實(shí)踐創(chuàng)新，吃苦耐勞的的重要性。我會(huì)不斷的努力學(xué)習(xí)，提高自己</p><p>　　通過(guò)這次設(shè)計(jì)，將我所學(xué)過(guò)的課程聯(lián)系到一起，使我對(duì)所學(xué)課程有了更深的體會(huì)，對(duì)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)一步鞏固，對(duì)應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè)有了更深刻的認(rèn)識(shí)。在設(shè)計(jì)中所有用到的理論，使我對(duì)它們的使用更加熟練，而且發(fā)現(xiàn)其中強(qiáng)

101、大的功能，從中又學(xué)到了很多知識(shí)。</p><p>　　最后，由于本人水平有限，設(shè)計(jì)中存在不足，錯(cuò)誤之處，請(qǐng)各位老師多多批評(píng)指正。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]．李朝青,單片機(jī)原理及接口技術(shù)(簡(jiǎn)明修訂版)［M］.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，1998</p><p>　　[2]．

102、李廣弟.單片機(jī)基礎(chǔ)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社，1994</p><p>　　[3]．金偉正.單線數(shù)字溫度傳感器的原理與應(yīng)用[J].電子技術(shù)與應(yīng)用，2000</p><p>　　[4]．李鋼.1-Wire總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20原理及應(yīng)用.現(xiàn)代電子技術(shù)[J],2005</p><p>　　[5]StevenF.Barrett,DanielJ.Pack

103、.EmbeddedSystem[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006</p><p>　　[6].陳躍東.DS18B20集成溫度傳感器原理與應(yīng)用[J].安徽機(jī)電學(xué)報(bào),2002</p><p>　　[7].閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）[M].北京：高等教育出版社，1989</p><p>　　[8].吳為民，王仁麗溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展概括[J],工業(yè)爐,2002年，

104、24（2）18-20</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　在論文即將完成之際，我首先向關(guān)心幫助和指導(dǎo)我的導(dǎo)師魏麗君老師表示衷心的感謝并致以崇高的敬意! 在論文工作中，一直得到魏老師的悉心指導(dǎo)。魏老師以其淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實(shí)的工作作風(fēng)和他敏捷的思維、飽滿(mǎn)的工作熱情以及對(duì)我的耐心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求給我留下了深刻的印象，使我在理論和實(shí)際應(yīng)

105、用兩方面的能力都得到了很大的提高，使我受益匪淺。魏老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、待人誠(chéng)懇，他高屋建瓴的學(xué)術(shù)眼光、對(duì)事業(yè)孜孜不倦地追求和勤奮不輟的精神將使我終生受益，是我終生學(xué)習(xí)的榜樣，在此向恩師致以最誠(chéng)摯的謝意。</p><p>　　我還要感謝我的同學(xué)們，他們?cè)诋厴I(yè)設(shè)計(jì)期間給我了莫大的支持與幫助，為我提供了一個(gè)良好的學(xué)習(xí)和生活環(huán)境，并且對(duì)于我提出的任何難題都給予熱心、耐心的解答，使我受益頗深。</p><p&

106、gt;　　感謝應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè)的全體老師對(duì)我的諄諄教導(dǎo)，你們的教誨將使我受益終生。</p><p>　　感謝全體同學(xué)，你們的關(guān)心和友愛(ài)使我很感動(dòng)！</p><p>　　感謝我的父母對(duì)我的養(yǎng)育之恩!</p><p>　　感謝所有幫助過(guò)我的人們!</p><p>　　最后，再次感謝魏麗君老師對(duì)我的鼓勵(lì)、支持與關(guān)懷，這些我將永生難忘！</p&

107、gt;<p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　附圖1：程序</b></p><p>　　#include<reg51.h></p><p>　　typedef unsigned char UINT8;</p><p>　　typedef unsig

108、ned int UINT16;</p><p>　　extern UINT16 read_temp(void);</p><p>　　sbit scr=P3^4;</p><p>　　sbit spk=P3^5;</p><p>　　sbit LED=P1^4;</p><p>　　code UINT8 SEGME

109、NT[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};</p><p>　　code UINT8 SELECT[8]={0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe}; </p><p>　　void Delay(UINT16 t)</p><p><b>　

110、　{</b></p><p>　　UINT16 i,j;</p><p>　　for(i=0;i<t;i++)</p><p>　　for(j=0;j<114;j++);</p><p><b>　　} </b></p><p>　　void Display1(UINT

111、16 temp) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　static UINT8 num=0;</p><p><b>　　P2=0xff;</b></p><p>　　switch(num)</p><p><

112、;b>　　{</b></p><p><b>　　case 0:</b></p><p>　　P0=SEGMENT[temp/1000];</p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　case 1:</b></p>