基于單片機的智能溫控系統(tǒng)課程設計

1、<p><b>　　單片機課程設計</b></p><p>　　基于單片機的智能溫控系統(tǒng)</p><p>　　學 院： ****** </p><p>　　專業(yè)班級： ****** </p><p>　　學 號： ******

2、 </p><p>　　學生姓名： ****** </p><p>　　指導教師： ****** </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 緒論- 1 -</p><p>　　1.1 課

3、題背景- 1 -</p><p>　　1.2 課題研究意義- 2 -</p><p>　　1.3 課題的任務- 2 -</p><p>　　第二章 方案的選擇- 3 -</p><p>　　2.1 引言- 3 -</p><p>　　2.2.1 硬件方案設計- 3 -</p><p>

4、;　　2.2.2 軟件方案設計- 4 -</p><p>　　第三章 硬件設計- 4 -</p><p>　　3.1 單片機IAP15F2K61S2單元- 4 -</p><p>　　3.2 顯示單元- 6 -</p><p>　　3.3 溫度傳感器DS18B20單元- 7 -</p><p>　　3.3.1

5、 DS18B20溫度傳感器特性- 7 -</p><p>　　3.3.2 引腳介紹- 8 -</p><p>　　3.3.3 工作原理- 9 -</p><p>　　3.3.4 工作時序圖- 11 -</p><p>　　第四章 軟件設計- 14 -</p><p>　　4.1 軟件開發(fā)工具的選擇- 14

6、-</p><p>　　4.2 智能溫控系統(tǒng)軟件實現(xiàn)- 15 -</p><p>　　4.2.1 初始化子程序- 15 -</p><p>　　4.2.2 溫度轉(zhuǎn)換- 16 -</p><p>　　4.2.3 DS18B20寫子程序- 17 -</p><p>　　4.2.4 DS18B20讀子程序- 18

7、-</p><p>　　第五章 系統(tǒng)調(diào)試- 18 -</p><p>　　第六章 心得與總結(jié)- 19 -</p><p>　　附錄：程序代碼- 20 -</p><p><b>　　第一章  緒論</b></p><p><b>　　1.1 課題背景</b>&

8、lt;/p><p>　　在人類的生活環(huán)境中，溫度扮演著極其重要的角色。無論你生活在哪里，從事什么工作，無時無刻不在與溫度打著交道。自18世紀工業(yè)革命以來，工業(yè)發(fā)展對是否能掌握溫度有著絕對的聯(lián)系。在冶金、鋼鐵、石化、水泥、玻璃、醫(yī)藥等等行業(yè)，可以說幾乎80%的工業(yè)部門都不得不考慮著溫度的因素。</p><p>　　溫度對于工業(yè)如此重要，由此推進了溫度傳感器的發(fā)展。</p><

9、p>　　傳感器主要大體經(jīng)過了三個發(fā)展階段：模擬集成溫度傳感器。該傳感器是采用硅半導體集成工藝制成，因此亦稱硅傳感器或單片集成溫度傳感器。此種傳感器具有功能單一(僅測量溫度)、測溫誤差小、價格低、響應速度快、傳輸距離遠、體積小、微功耗等，適合遠距離測溫、控溫，不需要進行非線性校準，外圍電路簡單。它是目前在國內(nèi)外應用最為普遍的一種集成傳感器，典型產(chǎn)品有AD590、AD592、TMP17、LM135等；模擬集成溫度控制器。模擬集成溫度控

10、制器主要包括溫控開關、可編程溫度控制器，典型產(chǎn)品有LM56、AD22105和MAX6509。某些增強型集成溫度控制器(例如TC652/653)中還包含了A/D轉(zhuǎn)換器以及固化好的程序，這與智能溫度傳感器有某些相似之處。但它自成系統(tǒng)，工作時并不受微處理器的控制，這是二者的主要區(qū)別；智能溫度傳感器。能溫度傳感器(亦稱數(shù)字溫度傳感器)是在20世紀90年代中期問世的。它是微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動測試技術(shù)(ATE)的結(jié)晶。智能溫度傳感器內(nèi)部都包

11、含溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、信號處理器、存儲器(或寄存器)和接口電路。有的產(chǎn)品還帶多路選擇器、中央控制器(CPU)、隨機存取存儲器(R</p><p>　　進入21世紀后，溫度傳感器正朝著高精度、多功能、總線標準化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡傳感器、研制單片測溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。</p><p>　　目前市場主要存在單點和多點兩種溫度測量儀表。對于單點溫測儀表，主要采

12、用傳統(tǒng)的模擬集成溫度傳感器，其中又以熱電阻、熱電偶等傳感器的測量精度高，測量范圍大，而得到了普遍的應用。此種產(chǎn)品測溫范圍大都在-200℃~800℃之間，分辨率12位，最小分辨溫度在0.001~0.01之間。自帶LED顯示模塊，顯示4位到16位不等。有的儀表還具有存儲功能，可存儲幾百到幾千組數(shù)據(jù)。該類儀表可很好的滿足單個用戶單點測量的需要。多點溫度測量儀表，相對與單點的測量精度有一定的差距，雖然實現(xiàn)了多路溫度的測控，但價格昂貴。</

13、p><p>　　針對目前市場的現(xiàn)狀，本課題提出了一個智能溫控系統(tǒng)的設想。</p><p>　　1.2 課題研究意義</p><p>　　隨著科學技術(shù)的不斷進步與發(fā)展，溫度控制在工業(yè)控制、電子測溫計、醫(yī)療儀器、家用電器等各種溫度控制系統(tǒng)中廣泛應用，且由過去的單點測量向多測量發(fā)展。目前溫度傳感器有模擬和數(shù)字兩類傳感器，為了克服模擬傳感器與微處理器接口時需要信號調(diào)理電路和A／

14、D轉(zhuǎn)換器的弊端，大多數(shù)多點測溫控制系統(tǒng)采用數(shù)字傳感器，并大大方便了系統(tǒng)的設計。比較有代表性的數(shù)字溫度傳感器有DS18B20、MAX6575、DS1722、MAX6635、SMT160-30等。</p><p>　　在傳統(tǒng)的溫度測量系統(tǒng)設計中，往往采用模擬技術(shù)進行設計，這樣就不可避免地遇到諸如引線誤差補償、多點測量中的切換誤差和信號調(diào)理電路的誤差等問題；而其中某一環(huán)節(jié)處理不當，就可能造成整個系統(tǒng)性能的下降。隨著現(xiàn)代

15、科學技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是大規(guī)模集成電路設計技術(shù)的發(fā)展，微型化、集成化、數(shù)字化正成為傳感器發(fā)展的一個重要方向。美國Dallas半導體公司推出的數(shù)字溫度傳感器DS18B20，具有獨特的單總線接口，僅需要占用一個通用I/0端口即可完成與微處理器的通信；在-10～+85℃ 溫度范圍內(nèi)具有0．5℃ 精度；用戶可編程設定9～12位的分辨率。以上特性使得DS18B20非常適用于構(gòu)建高精度、多點溫度測量系統(tǒng)。</p><p>

16、<b>　　1.3 課題的任務</b></p><p>　　本課題主要是實現(xiàn)對溫度進行多點同時測量并準確顯示。整個系統(tǒng)由單片機控制，具體要求如下：</p><p>　　要求運用DS18B20溫度傳感器讀出溫度。</p><p>　　要求數(shù)碼管實時顯示DS18B20讀出的溫度，溫度精確到0.5℃。</p><p>　　要求

17、單片機可以手動調(diào)節(jié)溫控的最高溫度和最低溫度。</p><p>　　要求單片機可自行控制溫度：</p><p>　　①溫度小于20度，加熱指示燈亮，蜂鳴器報警。</p><p>　?、跍囟却笥?0度并且小于25度，加熱指示燈亮，蜂鳴器不報警。</p><p>　?、蹨囟却笥?5度，加熱指示燈滅，蜂鳴器報警。</p><p&g

18、t;<b>　　第二章 方案的選擇</b></p><p><b>　　2.1 引言</b></p><p>　　采用一種是用以IAP15F2K61S2單片機為核心的單片機控制方案。選用單片機IAP15F2K61S2芯片作為本設計的核心元件，利用單片機靈活的編程設計和豐富的IO端口，及其控制的準確性，實現(xiàn)基本的密碼鎖功能。在單片機的外圍電路外接輸

19、入鍵盤用于密碼的輸入和一些功能的控制，外接數(shù)碼管顯示器用于顯示作用。</p><p>　　2.2.1 硬件方案設計</p><p>　　本系統(tǒng)采用m2t板子，運用到的主要硬件設備：</p><p>　　1．IAP15F2K61S2芯片：采用宏晶公司最新STC15系列IAP15F2K61S2。</p><p>　　2. CH452芯片：它是數(shù)碼

20、管顯示驅(qū)動和鍵盤掃描控制芯片。</p><p>　　3. 數(shù)碼管顯示器：顯示實時溫度。</p><p>　　4. DS18B20溫控傳感器：讀出溫度并傳遞溫度信號。</p><p>　　5. 蜂鳴器：用作警報，提示溫度過高或者過低。</p><p>　　6. LED燈：用于指示加熱還是未加熱狀態(tài)。</p><p>　　

21、在硬件設計過程中，充分利用各部分的功能，實現(xiàn)智能溫控系統(tǒng)。</p><p>　　2.2.2 軟件方案設計</p><p>　　本設計程序的采取C語言進行編寫。</p><p><b>　　硬件設計</b></p><p>　　本設計的硬件設計包括單片機單元IAP15F2K61S2、顯示單元（實時溫度顯示 ）、溫度傳感器D

22、S18B20單元、按鍵單元。</p><p>　　3.1 單片機IAP15F2K61S2單元</p><p>　　1.采用宏晶公司最新STC１５系列IAP15F2K61S2芯片。ISP/IAP，在系統(tǒng)可編程/在應用可編程，無需編程器，無需仿真器?？僧敺抡嫫魇褂?。</p><p>　　2.增強型8051CPU，1T，單時鐘/機器周期，速度比普通8051快8-12倍&l

23、t;/p><p>　　3.61K字節(jié)片內(nèi)片內(nèi)Flash程序存儲器，擦寫次數(shù)10萬次以上4.片內(nèi)大容量2048字節(jié)的SRAM</p><p>　　5.大容量片內(nèi)EEPROM，擦寫次數(shù)10萬次數(shù)以上</p><p>　　6.共8通道10位高速ADC，速度可達30萬次/秒，3路PWM還可當3路D/A使用。</p><p>　　7.共3通道捕獲/比較單元

24、（CCP/PWM/PCA）</p><p>　　8.內(nèi)部高可靠復位，8級可選復位門檻電壓，徹底省掉外部復位電路</p><p>　　9.內(nèi)部高精度R/C時鐘，內(nèi)部時鐘從5MHz～35MHz可選，相當于普通8051的60MHz～420MHz</p><p>　　10.兩組高速異步串行通信端口（可同時使用），可在5組管腳之間進行切換，分時復用可當5組串口使用。</

25、p><p>　　11.一組高速異步串行通信端口SPI。</p><p>　　12．各種接口擴展齊全。</p><p>　　13.一根優(yōu)質(zhì)USB線實現(xiàn)系統(tǒng)供電、程序下載、通信功能。</p><p>　　引腳圖以及各引腳功能簡單介紹如下：</p><p><b>　　VCC：供電電壓</b></p&

26、gt;<p><b>　　GND：接地;</b></p><p>　　P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每個管腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳寫“1”時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FLASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當FLASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部電位必須被拉高。</p&g

27、t;<p>　　P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入“1”后，電位被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。</p><p>　　P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P

28、2口被寫“1”時，其管腳電位被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。作為輸入時，P2口的管腳電位被外部拉低，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉的優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。</p><p>

29、　　P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入時，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流(ILL)，也是由于上拉的緣故。同時P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。</p><p>　　RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高平時間。</p><p>

30、;　　ALE / PROG ：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令時ALE才起作用。另

31、外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。</p><p>　　PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取址期間，每個機器周期PSEN兩次有效。但在訪問內(nèi)部部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的PSEN信號將不出現(xiàn)。</p><p>　　EA/VPP：當EA保持低電平時，訪問外部ROM;注意加密方式1時，EA將內(nèi)部鎖定為RESET;當EA端保持高電平時，訪問

32、內(nèi)部ROM。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源(VPP)。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。</p><p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p><b>　　3.2 顯示單元</b></p><p><b>　　1.數(shù)碼管原理圖

33、</b></p><p>　　2.數(shù)碼管顯示部分使用四個四位一體LED數(shù)碼管，LED顯示器是由LED發(fā)光二極管發(fā)展過來的一種顯示器件，是發(fā)光二極管的改型。LED是發(fā)光二極管的簡稱，是一種將電能轉(zhuǎn)換成光能的設備。本身也是一種光源。LED顯示器是由發(fā)光二極管排列組成的顯示器件。它采用低電壓掃描驅(qū)動，具有：</p><p>　　耗電少、使用壽命長、成本低、故障少、視角大、可視距離遠等

34、特點。此外，它的響應時間短（一般不超過0.1us），亮度也比較高。它的缺點是工作電流比較大，每一段的工作電流在10mA左右。其中每位數(shù)碼管是由8個發(fā)光二極管演變而來，其中7個發(fā)光二極管構(gòu)成7筆字形，另一個構(gòu)成小數(shù)點，稱為8段LED。8段LED數(shù)碼管是利用7個LED（發(fā)光二極管）外加一個小數(shù)點的LED組合而成的顯示設備，可以顯示0～9等10個數(shù)字和小數(shù)點，使用非常廣泛。</p><p>　　它的外觀圖如下所示：&l

35、t;/p><p>　　運用此類數(shù)碼管顯示密碼。</p><p>　　3.3 溫度傳感器DS18B20單元</p><p>　　DS18B20是美國DSLLAS半導體公司推出的第一篇支持“一線總線”接口的溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強、易配微處理器等優(yōu)點，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串型數(shù)字信號供處理器處理。</p><p>　　3.

36、3.1 DS18B20溫度傳感器特性</p><p>　　適應電壓范圍寬，電壓范圍在3.0～5.5V，在寄生電源方式下可有數(shù)據(jù)線供電。</p><p>　　獨特的單線接口方式，它與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通信。</p><p>　　支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫。</p&g

37、t;<p>　　在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感器元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。</p><p>　　測溫范圍-55℃～+125℃，在-10℃～+85℃時精度為±0.5℃。</p><p>　　可編程分辨率為9～12位，對應的可分辨率溫度分別為0.5℃，0.25℃，0.125℃和0.0625℃，可實現(xiàn)高精度測溫。</p><

38、p>　　在9位分辨率時，最多在93.78ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字；12位分辨率時，最多在750ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，顯示速度快。</p><p>　　測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以“一線總線”串行送給CPU，同時可傳送CRC校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力。</p><p>　　負壓特性。電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。</p><p>

39、;<b>　　2.應用范圍</b></p><p>　　冷凍庫、糧倉、儲罐、電信機房、電力機房、電纜線槽等測溫和控制領域。</p><p>　　軸瓦、缸體、紡織、空調(diào)等狹小空間工業(yè)設備測溫和控制。</p><p>　　汽車空調(diào)、冰箱、冷柜以及中低緯度干燥箱等。</p><p>　　供熱、制冷管道熱量計量、中央空調(diào)分戶熱能

40、計量等。</p><p>　　3.3.2 引腳介紹</p><p>　　圖3.5 DS18B20實物圖</p><p>　　DS18B20有兩種封裝：三角TO-92直插式（用的最多、最普遍的封裝）和八角SOIC貼片式，封裝引腳見圖3.6。表3.2.1列出了DS18B20的引腳定義。</p><p>　?。╝）DS18B20 To-92

41、 (b)DS18B20八角SOIC</p><p>　　圖3.6 DS18B20引腳封裝圖</p><p>　　表3.2.1 DS18B20引腳定義</p><p>　　3.3.3 工作原理</p><p>　　首先我們來看控制DS18B20的指令：</p><p>　　33H—讀ROM。讀DS

42、18B20溫度傳感器ROM的編碼（即64位地址）。</p><p>　　55H—匹配ROM。發(fā)出此命令之后，接著發(fā)出64位ROM編碼，訪問單總線上與該編碼相對應的DS18B20并使之作出響應，為下一步對該DS18B20的讀/寫做準備。</p><p>　　F0H—搜索ROM。用于確定掛接在同一總線上DS18B20的個數(shù)，識別64位ROM地址，為操作個器件做好準備。</p>&

43、lt;p>　　CCH—跳過ROM。忽略64為ROM地址，直接向18B20發(fā)溫度轉(zhuǎn)換命令，適用于一個從機工作。</p><p>　　ECH—告警搜索命令。執(zhí)行后只有溫度超過設定值上限或下限的芯片才做出響應。</p><p>　　以上這些指令設計的存儲器是64位光刻ROM，表3.2.2列出了它的含義。</p><p>　　表3.2.2 64位光刻ROM各位定義&

44、lt;/p><p>　　64位光刻ROM中的序列號是出廠前被光刻好的，它可以看做該DS18B20的地址序列碼。其各位排列順序是：開始8位為產(chǎn)品類型標號，接下來48位是該DS18B20自身的序列號，最后8位是前面56位的CRC循環(huán)冗余校驗碼（CR=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一個DS18B20都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一條總線上掛接多個DS18B20的目的。</p><p>　

45、　下面介紹以上幾條指令的用法。當主機需要對眾多在線DS18B20中的某一個進行操作時，首先應將主機逐個與DS18B20掛接，讀出其序列號；然后再將所有的DS18B20掛接到總線上，單片機發(fā)出匹配ROM命令（55H），緊接著主機提供的64位序列（包括DS18B20的48位序列號）之后的操作就是針對該DS18B20的。</p><p>　　如果主機只對一個DS18B20進行操作，就不需要讀取ROM編碼以及匹配ROM編

46、碼了，只要用跳過ROM（CCH）命令，就可以進行如下溫度轉(zhuǎn)換和讀取操作。</p><p>　　44H—溫度轉(zhuǎn)換。啟動DS18B20進行溫度轉(zhuǎn)換，12位轉(zhuǎn)換時最長為750ms（9位為93.75ms）。結(jié)果存入內(nèi)部9字節(jié)的RAM中。</p><p>　　BEH—讀暫存器。讀內(nèi)部RAM中9字節(jié)的溫度數(shù)據(jù)。</p><p>　　4EH—寫暫存器。發(fā)出向內(nèi)部RAM的2、3字節(jié)

47、寫上、下限溫度數(shù)據(jù)命令，緊跟該命令之后，是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù)。</p><p>　　48H—復制暫存器。將RAM中第2,3字節(jié)的內(nèi)容復制到E2ROM中。</p><p>　　B8H—重調(diào)E2ROM中內(nèi)容回復到RAM中的第3，4字節(jié)。</p><p>　　B4H—讀供電方式。讀DS18B20的供電模式。寄生供電時，DS18B20發(fā)送0；外接電源供電時，DS18B20發(fā)送

48、1。</p><p>　　以上這些指令涉及的存儲器為高速暫存器RAM和可電擦出E2ROM，見表3.2.3。</p><p>　　表3.2.3 高速暫存器RAM</p><p>　　高速暫存器RAM由9個字節(jié)的存儲器組成。第0～1字節(jié)是溫度的顯示位；第2和第3個字節(jié)是復制的TH和TL，同時第2和第3個字節(jié)的數(shù)字可以更新；第4個字節(jié)是配置寄存器，同時第4個字節(jié)的數(shù)字可

49、以更新；第5,6,7三個字節(jié)的保留的?？呻姴脸鯡2ROM又包括溫度觸發(fā)器TH和TL，以及一個配置寄存器。</p><p>　　表3.2.4列出了溫度數(shù)據(jù)在高速暫存器RAM的第0和第1個字節(jié)中的存儲格式。</p><p>　　表3.2.4 溫度數(shù)據(jù)存儲格式</p><p>　　DS18B20在出廠時默認配置為12位，其中最高位為符號位，即溫度值共11位，單片機在讀取

50、數(shù)據(jù)時，一次會讀2字節(jié)共16位，讀完后將低11位的二進制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進制數(shù)后再乘以0.0625便為所測的實際溫度值。另外，還需要判斷溫度的正負。前5個數(shù)字為符號位，這5位同時變化，我們只需要判斷11位就可以了。前5位為1時，讀取的溫度為負值，且測到的數(shù)值需要取反加1再乘以0.0625才可得到實際溫度值。前5位為0時，讀取的溫度為正值，且溫度為正值時，只要將測得的數(shù)值乘以0.0625即可得到實際溫度值。</p><p&g

51、t;　　3.3.4 工作時序圖</p><p>　?、?初始化時序如圖3.8</p><p>　　圖3.8 初始化時序</p><p>　　先將數(shù)據(jù)線置高電平1。</p><p>　　延時（該時間要求不是很嚴格，但是要盡可能短一點）。</p><p>　　數(shù)據(jù)線拉到低電平0。</p><p>　

52、　延時750us（該時間范圍可以在480us～960us）。</p><p>　　數(shù)據(jù)線拉到高電平1。</p><p>　　延時等待。如果初始化成功則在15～60us內(nèi)產(chǎn)生一個有DS18B20返回的低電平0，據(jù)該狀態(tài)可以確定它的存在。但是應注意，不能無限地等待，不然會使程序進入死循環(huán)，所以要進行超時判斷。</p><p>　　若CPU讀到數(shù)據(jù)線上的低電平0后，還要進

53、行延時，其延時的時間從發(fā)出高電平算起（第5）步的時間算起）最少要480us。</p><p>　　將數(shù)據(jù)線再次拉到高電平1后結(jié)束。</p><p>　　② DS18B20寫數(shù)據(jù)時序圖如圖3.9</p><p>　　圖3.9 寫數(shù)據(jù)時序圖</p><p>　　數(shù)據(jù)線先置低電平0。</p><p>　　延時確定的時間為1

54、5us。</p><p>　　按從低位到高位的順序發(fā)送數(shù)據(jù)（一次只發(fā)送一位）。</p><p>　　延時時間為45us。</p><p>　　將數(shù)據(jù)線拉高到高電平1。</p><p>　　重復1）～5）步驟，直到發(fā)送完整個字節(jié)。</p><p>　　最后將數(shù)據(jù)線拉高到1。</p><p>　?、?/p>

55、 DS18B20讀數(shù)據(jù)時序圖如圖3.10</p><p>　　圖3.10 讀數(shù)據(jù)時序圖</p><p><b>　　將數(shù)據(jù)線拉高到1。</b></p><p><b>　　延時2us。</b></p><p><b>　　將數(shù)據(jù)線拉低到0。</b></p>&l

56、t;p><b>　　延時6us。</b></p><p><b>　　將數(shù)據(jù)線拉高到1。</b></p><p><b>　　延時4us。</b></p><p>　　讀數(shù)據(jù)線的狀態(tài)位，并進行數(shù)據(jù)處理。</p><p><b>　　延時30us。</b&g

57、t;</p><p>　　重復1）～7）步驟，直到讀取完一個字節(jié)。</p><p><b>　　3.3 按鍵單元</b></p><p>　　本次智能溫控系統(tǒng)設計的按鍵單元電路有四個按鍵，功能分別是：</p><p>　　K1鍵：模式選擇選擇</p><p>　?、?模式一：智能控制溫度</

58、p><p>　?、?模式二：選擇最高溫度調(diào)節(jié)</p><p>　?、?模式三：選擇最低溫度調(diào)節(jié)</p><p>　　K2鍵：加位鍵。可對最高溫度和最低溫度進行加調(diào)整。 </p><p>　　K3鍵：減位鍵?？蓪ψ罡邷囟群妥畹蜏囟冗M行減調(diào)整。</p><p>　　K4鍵：智能溫控鍵。</p><p>

59、<b>　　第四章 軟件設計</b></p><p>　　4.1 軟件開發(fā)工具的選擇</p><p>　　要使單片機系統(tǒng)按照人的意圖辦事，需設法讓人與計算機對話，并聽從人的指揮。程序設計語言是實現(xiàn)人機交換信息的最基本工具，可分為機器語言、匯編語言和高級語言。</p><p>　　機器語言用二進制編碼表示每一條指令，是計算機能直接識別和

60、執(zhí)行的語言。用機器語言編寫的程序成為機器語言程序或者指令程序（機器碼程序）。因為機器只能識別和執(zhí)行這種機器碼程序，所以又稱它為目標程序。用機器語言編寫程序不易記憶、不易查錯、不易修改。</p><p>　　為了克服機器語言的上述缺點，可采用有一定含義的符號，即指令助記符來表示，一般都采用某些有關的英文單詞的縮寫。這樣就出現(xiàn)了另一種程序語言—匯編語言。</p><p>　　匯編語言是用助記符

61、、符號和數(shù)字等來表示指令的程序語言，容易理解和記憶，它與機器語言指令是一一對應的。匯編語言不像高級語言（如BASIC）那樣通用型強，而是屬于某種計算機所獨有，與計算機的內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)密切相關。用匯編語言編寫的程序稱為匯編語言程序。</p><p>　　以上兩種語言都是低級語言。盡管匯編語言有不少優(yōu)點，但它仍存在著機器語言的某些缺陷：與CPU的硬件結(jié)構(gòu)密切相關，不同的CPU其匯編語言是不同的。這使得匯編語言程序不能移

62、植，使用不便；其次，要使用匯編語言進行程序設計必須了解所使用CPU硬件的結(jié)構(gòu)與性能，對程序設計人員有較高的要求。為此，又出現(xiàn)了對單片機進行編程的高級語言，如PL\M，C等。</p><p>　　Keil 4是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會更加深刻。 &

63、lt;/p><p>　　Keil 4軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil 4生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。</p><p>　　經(jīng)分析綜合得知，本課題采用C語言進行編程。</p><p>　　

64、4.2 智能溫控系統(tǒng)軟件實現(xiàn)</p><p>　　系統(tǒng)軟件設計主要包括系統(tǒng)程序和流程圖，根據(jù)整個系統(tǒng)的要求，完成溫度的測量與控制必須經(jīng)過以下幾個步驟：單片機接受傳感器的溫度信號，并通過CH452數(shù)碼管驅(qū)動數(shù)碼管顯示出來，單片機掃描鍵盤，接受控制信號，并將溫度顯示出來，若溫度不在范圍內(nèi)則發(fā)出報警。</p><p>　　系統(tǒng)主程序流程圖如圖4.1。</p><p>　　

65、4.2.1 初始化子程序</p><p>　　DS18B20初始化程序嚴格按照DS18B20的時序來編寫，微處理器開始發(fā)送一個復位脈沖（在480us～960us之間），接著數(shù)據(jù)線釋放拉到高電平1，如圖4.2所示。 </p><p>　　圖4.2 初始化子程序流程圖</p><p>　　4.2.2 溫度轉(zhuǎn)換</p><

66、p>　　由三片DS18B20是串接在不同的I/O，讀取溫度的子是程序獨立分開，但工作原理一樣。</p><p>　　以單個為例，首先調(diào)用DS18B20初始化子程序?qū)λM行初始化，然后發(fā)跳過匹配ROM命令，接著發(fā)溫度轉(zhuǎn)換命令完成溫度轉(zhuǎn)換，該命令主要是完成溫度的A/D轉(zhuǎn)換，讀取溫度程序是在轉(zhuǎn)換結(jié)束后才能讀取當前溫度值。其它兩片工作原理一樣。工作流程圖如圖4.3。</p><p>　　圖4

67、.3 溫度轉(zhuǎn)換流程圖</p><p>　　4.2.3 DS18B20寫子程序</p><p>　　當主機把數(shù)據(jù)線從高邏輯電平拉低至邏輯電平時產(chǎn)生寫時間片，有兩種類型的寫時間片，寫1時間片和寫0時間片，所有時間片必須有最短為60微妙的持續(xù)期。在各寫周期之間必須有最短為1us的恢復時間。在I/O口線高電平變?yōu)榈碗娖胶驞S18B20在15us到60us之間對I/O采樣，如果是高電平則寫1，低

68、電平寫0。流程圖如圖4.5所示。</p><p>　　圖4.5 寫子程序流程圖</p><p>　　4.2.4 DS18B20讀子程序</p><p>　　從DS18B20讀數(shù)據(jù)時單片機產(chǎn)生讀時間片，當主機把數(shù)據(jù)線從邏輯高電平拉到低電平時產(chǎn)生讀時間片，數(shù)據(jù)線必須保持在邏輯電平至少1微妙，來自DS18B20的輸出數(shù)據(jù)在讀時間段下降沿之后15微妙有效，因此為了讀出從讀時

69、間段開始算起15微妙的狀態(tài)單片機必須停止把I/O引腳驅(qū)動拉低至低電平，在讀時間段結(jié)束時I/O引腳經(jīng)過外部的上拉電阻拉回至高電平，所有讀時間段的最短持續(xù)周期限為60微妙，各個讀時間片之間必須有最短為1微妙的恢復時間，把主機采樣時間定在15微妙期間的末尾系統(tǒng)時序關系就有最大的余地。</p><p>　　單片機從DS18B20中讀取數(shù)據(jù)是一位一位的讀的，沒讀完一位的數(shù)據(jù)到單片機的特定單元A，A左移一次與B向或，直至DS

70、18B20的數(shù)據(jù)全部移到B中，到此單片機就對DS18B20完成了讀字節(jié)操作。讀數(shù)據(jù)流程圖如圖4.6所示。</p><p>　　圖4.6 讀子程序流程圖</p><p><b>　　第五章 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>　　在調(diào)試前，先對電路板進行細致的檢查，通過萬用表的測量，觀察有無短路或斷路情況。加電后如果發(fā)現(xiàn)有些芯片迅速發(fā)熱，應立即斷

71、電檢查電路。電源電路板應有良好的穩(wěn)壓特性，保證系統(tǒng)各芯片的正常工作，為此，應仔細測量電源板的各電壓輸出，檢驗是否滿足系統(tǒng)設計要求。硬件調(diào)試離不開軟件的配合，通常需要做一些簡單的測試程序來確定電路的工作情況，以此判斷問題所在。</p><p>　　各模塊焊接完成后及時用萬用表進行測量，測量應連接的點是否正確短接。顯示模塊，可用歐姆表（內(nèi)部含電源）進行測試，將表筆正極接數(shù)碼管共陽端，負表筆依次接abcdefgh，觀察

72、數(shù)碼管是否正常顯示，如不正常，檢查焊接情況。上電后，測量各芯片引腳電壓，與理論值相比較，如不同，檢查硬件電路。</p><p><b>　　第六章 心得與總結(jié)</b></p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)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(nèi)變化，穩(wěn)定性好，不振蕩，對系統(tǒng)的快速性要求不高。在本次課設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

73、。本系統(tǒng)的測溫范圍為-55℃—125℃，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。本單片機的時鐘最高可達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)。</p><p>　　總結(jié)在本次設計中，我采用IAP15F2K61S2芯片為核心器件，設計出了可調(diào)節(jié)的智能溫控系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動溫控，手動

74、調(diào)節(jié)最高溫度和最低溫度的功能，更加方便的智能調(diào)節(jié)。</p><p>　　完成了實驗要求的基本功能，初步學習了如何使用c語言編寫程序，實驗設備模擬電梯運行，實現(xiàn)了一些基本功能，以及實現(xiàn)一些簡單功能有了更準確的認識，更深刻的了解，加強了對理論課所學的理論知識的理解，了解了設計一個簡單系統(tǒng)的基本流程，加深了對單片機的認識，從硬件到軟件，從設計到調(diào)試。常用編程設計思路技巧的掌握方面有一定加強，但是還有不少問題需要改進。對

75、系統(tǒng)的設計，主要的思路和想法，編譯語言的易讀性，規(guī)范性，實驗操作的簡潔性等方面還有很大提高空間。</p><p>　　在這次課設過程中，起初我只想讓板子實現(xiàn)溫度智能控制，軟件設置了溫控范圍為20-25度，但在后來一次一次的調(diào)試中我發(fā)現(xiàn)，如果能讓板子實現(xiàn)溫控范圍可以人為設定，將更加豐富智能溫控系統(tǒng)的功能，于是經(jīng)過調(diào)制，最終得到了我所設想的全部功能。</p><p>　　通過這次單片機的學習，

76、我感覺我的理論知識和實踐能力都有了很顯著的提高，比如說編寫程序的時候遇到了一些問題，或者說寫的程序運行不了，我就會查找大量的資料，找同學來幫助解決這些問題，用一些耿合適的指令來實現(xiàn)課題要求的功能，從寫程序到調(diào)試電路，我付出了很大的努力。同時也更深入的了解到單片機以及單片機編寫語言的博大精深。我在實踐中得到了很大快樂，我知道我的專業(yè)知識的掌握上還是遠遠不夠的，我還要更加努力去學習，充實自己的理論知識，提高自己的實踐能力。</p>

77、;<p><b>　　附錄：程序代碼</b></p><p>　　#include <reg51.h></p><p>　　#include <math.h></p><p>　　#include <intrins.h></p><p>　　#define uchar u

78、nsigned char // 0 ~255</p><p>　　#define uint unsigned int // 0 ~ 65536</p><p>　　#define ulong unsigned long</p><p>　　/*****

79、****************ch452操作命令*********************************/</p><p>　　#define CH452_NOP 0x0000 // 空操作</p><p>　　#define CH452_RESET 0x0201 // 復位</p><p>　

80、　#define CH452_LEVEL 0x0100 // 加載光柱值,需另加7位數(shù)據(jù)</p><p>　　#define CH452_CLR_BIT 0x0180 // 段位清0,需另加6位數(shù)據(jù)</p><p>　　#define CH452_SET_BIT 0x01C0 // 段位置1,需另加6位數(shù)據(jù)<

81、/p><p>　　#define CH452_SLEEP 0x0202 // 進入睡眠狀態(tài)</p><p>　　#define CH452_LEFTMOV 0x0300 // 設置移動方式-左移</p><p>　　#define CH452_LEFTCYC 0x0301 // 設置移動方式-左

82、循環(huán)</p><p>　　#define CH452_RIGHTMOV 0x0302 // 設置移動方式-右移</p><p>　　#define CH452_RIGHTCYC 0x0303 // 設置移動方式-右循環(huán) </p><p>　　#define CH452_SELF_BCD 0x0380

83、 // 自定義BCD碼,需另加7位數(shù)據(jù)</p><p>　　#define CH452_SYSOFF 0x0400 // 關閉顯示、關閉鍵盤</p><p>　　#define CH452_SYSON1 0x0401 // 開啟顯示</p><p>　　#define CH452_SYSON2 0x04

84、03 // 開啟顯示、鍵盤</p><p>　　#define CH452_SYSON2W 0x0423 // 開啟顯示、鍵盤, 真正2線接口</p><p>　　#define CH452_NO_BCD 0x0500 // 設置默認顯示方式,可另加3位掃描極限</p><p>　　#define C

85、H452_BCD 0x0580 // 設置BCD譯碼方式,可另加3位掃描極限</p><p>　　#define CH452_TWINKLE 0x0600 // 設置閃爍控制,需另加8位數(shù)據(jù)</p><p>　　#define CH452_GET_KEY 0x0700 // 獲取按鍵,返回按鍵代碼</p>

86、<p>　　#define CH452_DIG0 0x0800 // 數(shù)碼管位0顯示,需另加8位數(shù)據(jù)</p><p>　　#define CH452_DIG1 0x0900 // 數(shù)碼管位1顯示,需另加8位數(shù)據(jù)</p><p>　　#define CH452_DIG2 0x0a00 //

87、 數(shù)碼管位2顯示,需另加8位數(shù)據(jù)</p><p>　　#define CH452_DIG3 0x0b00 // 數(shù)碼管位3顯示,需另加8位數(shù)據(jù)</p><p>　　#define CH452_DIG4 0x0c00 // 數(shù)碼管位4顯示,需另加8位數(shù)據(jù)</p><p>　　#define CH452_DIG

88、5 0x0d00 // 數(shù)碼管位5顯示,需另加8位數(shù)據(jù)</p><p>　　#define CH452_DIG6 0x0e00 // 數(shù)碼管位6顯示,需另加8位數(shù)據(jù)</p><p>　　#define CH452_DIG7 0x0f00 // 數(shù)碼管位7顯示,需另加8位數(shù)據(jù)</p>&l

89、t;p>　　/****************************************************************/</p><p>　　sbit ch452_load = P3^3; //串行命令加載，上升延激活</p><p>　　sbit ch452_dout = P2^7; //鍵值數(shù)據(jù)輸入，接ch45

90、1數(shù)據(jù)輸出 </p><p>　　sbit ch452_din = P2^6; //串行數(shù)據(jù)輸出，接CH451的數(shù)據(jù)輸人</p><p>　　sbit ch452_dclk = P2^5; //串行數(shù)據(jù)時鐘上升延激活</p><p>　　sbit shuchu=P3^1; //加熱標志&

91、lt;/p><p>　　sbit beep=P1^7; //蜂鳴器</p><p>　　uint wendu;</p><p>　　uchar moshi;</p><p>　　uchar display_data[4]; </p><p>　　uint tmax=250;

92、 //初始最高溫度</p><p>　　uint tmin=200; //初始最低溫度</p><p>　　void delay(uint z)</p><p>　　{ uint a,b;</p><p>　　for(a=z;a>0;a--)</p>&

93、lt;p>　　for(b=120;b>0;b--); }</p><p>　　code uchar no_BCD[16]={0xBD,0x18,0xD5, //0,1,2,</p><p>　　0xD9,0x78,0xE9, //3,4,5,</p><p>　　0xED

94、,0x98,0xFD,0xF9, //6,7,8,9 </p><p>　　0xFC,0x6D,0xA5,0x5D,0xE5,0xE4 //A,B,C,D,E,F}; </p><p>　　uchar ch452_key=0; //存放鍵盤中斷中讀取的鍵值</p><p>　　uint counter

95、 = 0;</p><p>　　uchar key=0x00; </p><p>　　sbit DQ=P1^3; //定義DS18B20總線I/O</p><p>　　void Delay_DS18B20(int num); </p><p>　　/************************

96、*********初始化DS18B20**************************/ </p><p>　　void Init_DS18B20()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char x;</p><p>　　DQ=1;

97、 //DQ復位</p><p>　　Delay_DS18B20(8); //稍做延時</p><p>　　DQ = 0; //單片機將DQ拉低</p><p>　　Delay_DS18B20(80); //精確延時，大于480us</p&g

98、t;<p>　　DQ = 1; //拉高總線</p><p>　　Delay_DS18B20(14);</p><p>　　x = DQ; //稍做延時后，如果x=0則初始化成功，x=1則初始化失敗</p><p>　　Delay_DS18B20(20);</p><

99、;p><b>　　}</b></p><p>　　/**********************************延時子程序*****************************/</p><p>　　void Delay_DS18B20(int num)</p><p><b>　　{</b></p

100、><p><b>　　uchar yy;</b></p><p>　　while(num--)</p><p>　　{ for(yy=6;yy>0;yy--)</p><p>　　{ _nop_(); } </p><p><b>　　} </b></p>

101、<p><b>　　}</b></p><p>　　/************************************寫一個字節(jié)***************************/</p><p>　　void WriteOneChar(unsigned char dat)</p><p><b>　　{<

102、;/b></p><p>　　unsigned char i=0;</p><p>　　for (i=8; i>0; i--)</p><p>　　{ DQ = 0;</p><p>　　DQ = dat&0x01;</p><p>　　Delay_DS18B20(5);</p>

103、<p><b>　　DQ = 1;</b></p><p><b>　　dat>>=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*****讀一個字節(jié)*****/&

104、lt;/p><p>　　unsigned char ReadOneChar(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i=0;</p><p>　　unsigned char dat = 0;</p><p><b>　　EA=0;&

105、lt;/b></p><p>　　for (i=8;i>0;i--)</p><p>　　{ DQ = 0; // 給脈沖信號</p><p><b>　　dat>>=1;</b></p><p>　　DQ = 1; //

106、給脈沖信號</p><p><b>　　if(DQ)</b></p><p>　　dat|=0x80;</p><p>　　Delay_DS18B20(4);}</p><p><b>　　EA=1;</b></p><p>　　return(dat);</p>

107、<p><b>　　}</b></p><p>　　/************************************讀取溫度*****************************/</p><p>　　unsigned int ReadTemperature(void) //讀取溫度并轉(zhuǎn)換</p><p><b

108、>　　{</b></p><p>　　unsigned char a=0;</p><p>　　unsigned char b=0;</p><p>　　unsigned int t=0;</p><p>　　float tt=0;</p><p>　　Init_DS18B20();</p>

109、;<p>　　WriteOneChar(0xCC); //跳過讀序號列號的操作</p><p>　　WriteOneChar(0x44); //啟動溫度轉(zhuǎn)換</p><p>　　Init_DS18B20();</p><p>　　WriteOneChar(0xCC); //跳過讀序號列號的操作</p><p>

110、　　WriteOneChar(0xBE); //讀取溫度寄存器</p><p>　　a=ReadOneChar(); //讀低8位</p><p>　　b=ReadOneChar(); //讀高8位</p><p><b>　　t=b;</b></p><p><b>　　t<

111、;<=8;</b></p><p><b>　　t=t|a;</b></p><p>　　tt=t*0.0625;</p><p>　　t= tt*10+0.5; //放大10倍輸出并四舍五入</p><p>　　return(t);</p><p><b

112、>　　}</b></p><p>　　/***************************寫命令時序************************************/</p><p>　　void ch452_write(uint command) //定義一無符號整型變量存儲12字節(jié)的命令字</p><p><b>

113、　　{</b></p><p><b>　　uchar i;</b></p><p>　　ch452_load=0; //命令開始 </p><p>　　for(i=0;i<12;i++) //送入12位數(shù)據(jù)，低位在前</p>

114、<p>　　{ </p><p>　　ch452_din=command&1;</p><p>　　ch452_dclk=0;</p><p>　　command>>=1;</p><p>　　ch452_dclk=1; //上升沿有效

115、</p><p><b>　　}</b></p><p>　　ch452_load=1; //上升沿加載數(shù)據(jù)</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/******************************************

116、***********************************/</p><p>　　/*******************************刷新數(shù)碼管************************************/</p><p>　　void refresh_SMG()</p><p><b>　　{</b>&l

117、t;/p><p>　　if(moshi==0)//模式0，顯示實時溫度</p><p>　　{ display_data[0] =wendu/1000; //轉(zhuǎn)換 數(shù)碼管顯示</p><p>　　display_data[1] =wendu/100%10;</p><p>　　display_data[2] =wendu/10%