【正文】 ，這就要求有一種新的，能夠?qū)囟茸兓龀黾磿r(shí)反應(yīng)的高精度溫度測控系統(tǒng)。近年來，隨著電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，利用微機(jī)以及電子技術(shù)進(jìn)行測控的應(yīng)用也得到了長足的進(jìn)步。運(yùn)用計(jì)算機(jī)、單片機(jī)等進(jìn)行度溫度測量與控制，不僅可以節(jié)省大量時(shí)間，人力物力等，且更能夠達(dá)到當(dāng)今社會(huì)人們對溫度精度的要求，這將逐漸成為溫度測控的主流方法。現(xiàn)在世界各國溫度測控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展很快，很多國家在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上正向著完全自動(dòng)化、無人化的方向發(fā)展。伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，利用單片機(jī)，傳感器進(jìn)行溫度測控將越來越多的得到應(yīng)用。近年來溫度檢測在理論上發(fā)展較成熟，但是在實(shí)際應(yīng)用中，如何保證實(shí)時(shí)的，快速的對溫度進(jìn)行檢測，傳輸，并能夠快速的做出響應(yīng)控制，仍是需要解決的問題。溫度檢測技術(shù)中，接觸式測量發(fā)展較早，同時(shí)檢測精度也較高，操作簡單，但卻不能實(shí)時(shí)的進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，使得響應(yīng)速度慢，不能更好的控制溫度，難以滿足現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)對溫度快速控制的要求?，F(xiàn)代信息技術(shù)基礎(chǔ)是信息采集、信息傳輸、信息處理，而傳感器則是信息采集的尖端技術(shù)，尤其是溫度傳感器被廣泛應(yīng)用于各生產(chǎn)工藝中，數(shù)量高居各傳感器之首。國際上，新型傳感器正從模擬式向數(shù)字式，由集成化向智能化網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。在20世紀(jì)90年代中期最早推出的智能化溫度傳感器，采用的是8位A/D轉(zhuǎn)換器，其測溫精度低分辨率只能達(dá)到1℃。國外已相繼推出多種高精度、高分辨率的智能溫度傳器，其中DS18B20是美國DALLAS半導(dǎo)體公司推出的適配微處理器的改進(jìn)型智能溫度傳感器。目前，物聯(lián)網(wǎng)概念的逐漸普及，基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，已在各領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。相對于國外，國內(nèi)在溫度控制系統(tǒng)的研究方面起步較晚，與國外發(fā)展水平還有相當(dāng)大的差距，但是，國內(nèi)具有最大的市場，如果，大中型企業(yè)將溫度控制系統(tǒng)引入生產(chǎn)，可以降低消耗，控制成本，極大的提高生產(chǎn)效率。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，溫度監(jiān)控領(lǐng)域也發(fā)生了翻天覆地的變化，基于單片機(jī)的溫度監(jiān)控系統(tǒng)因其操作簡單，性價(jià)比高，同時(shí)具有極高的精確度和分辨率，使得傳統(tǒng)的測控技術(shù)將被逐漸取代。本設(shè)計(jì)主要任務(wù)是以單片機(jī)為核心器件設(shè)計(jì)出能對倉儲(chǔ)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測與控制的系統(tǒng)，設(shè)計(jì)要求不僅能正確的顯示即時(shí)溫度，而且還要求在溫度值超出所規(guī)定的溫度范圍時(shí)要由相應(yīng)的溫度控制模塊對倉庫內(nèi)的溫度進(jìn)行及時(shí)的降溫或升溫處理，以維持溫度在所要求的范圍內(nèi)。溫度測量范圍：30℃～+50℃；測量精度：℃；顯示方式：分時(shí)四位顯示；報(bào)警方式：三極管驅(qū)動(dòng)的蜂鳴音報(bào)警。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)出能對倉庫進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測與控制的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能精確測量采集倉庫內(nèi)溫度，并能夠?qū)?shù)據(jù)送至單片機(jī)中進(jìn)行處理，通過相應(yīng)的溫度控制模塊對倉庫內(nèi)溫度進(jìn)行升溫或降溫，使倉庫內(nèi)溫度能夠保持在規(guī)定范圍內(nèi)，同時(shí)，系統(tǒng)還設(shè)有顯示模塊與報(bào)警模塊，鍵盤輸入模塊，使對溫度的監(jiān)控更加方便與靈活。27 第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)選用傳統(tǒng)的溫度傳感器，用電位器設(shè)定溫度上下限，將反饋的溫度值與設(shè)定的溫度值進(jìn)行比較，通過負(fù)載進(jìn)行加熱或降溫處理。此方案是傳統(tǒng)的一位式模擬控制方案，采用模擬電路，其特點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，但是易受環(huán)境影響，并且不能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制算法，調(diào)節(jié)頻繁，不穩(wěn)定，精確度不高，不能用數(shù)碼管顯示溫度值，不能用鍵盤輸入。工作原理框圖如圖21所示。繼電器信號放大比較器溫度傳感器溫度預(yù)置負(fù)載信號放大圖21 方案一原理框圖采用傳統(tǒng)的二位式模擬控制方案，其基本思想與方案一相同，但是采用上下限比較電路，所以控制精度有所提高。這種方案還是模擬控制方式，因此也不能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制算法使控制精度更高，而且不能用數(shù)碼管顯示。其工作原理圖如圖22所示。負(fù)載固態(tài)繼電器信號處理上限比較信號放大信號采集溫度預(yù)置下限比較圖22 方案二原理框圖采用智能溫度傳感器DS18B20，將采集到的信息直接轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出，通過單片機(jī)控制溫度上下限，用外部電路產(chǎn)生顯示和控制加熱及降溫，并設(shè)置鍵盤輸入模塊，LED顯示模塊，溫度控制模塊，報(bào)警模塊等，便于溫度控制。其原理框圖如圖23所示。LED顯示模塊下位機(jī)控制模塊(STC89C52)通信模塊上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)溫度檢測模塊繼電器鍵盤輸入模塊報(bào)警模塊溫度控制器圖23 方案三原理框圖方案三中采用STC89C52單片機(jī)作為控制器，單片機(jī)軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程來實(shí)現(xiàn)各種控制算法和邏輯控制。同時(shí)單片機(jī)系統(tǒng)可用數(shù)碼管顯示倉庫內(nèi)實(shí)際溫度，可用鍵盤輸入所需要的控制值。不需要外擴(kuò)展存儲(chǔ)器，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更為簡單。DS18B20溫度傳感器是一種分布式溫度測量系統(tǒng)智能溫度傳感器，提供9位（二進(jìn)制）溫度讀數(shù)，數(shù)據(jù)經(jīng)單線接口送入DS18B20或從DS18B20送出，因此從處理器到DS18B20僅需要一條線，減少系統(tǒng)布線。另外，其電源可有數(shù)據(jù)線提供而不需要外接電源，使的系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加簡單清晰。與其他方案相比，方案三不易受到周圍環(huán)境的干擾，且測量精度高，系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)相對簡單，成本較低，能夠達(dá)到任務(wù)要求，所以本次設(shè)計(jì)采用方案三。本課題中所使用的溫度控制系統(tǒng)是以單片機(jī)為核心控制器的單總線控制系統(tǒng)。以PC機(jī)作為上位機(jī)檢測模塊，單片機(jī)作為下位機(jī)控制模塊，同時(shí)外圍模塊包括鍵盤輸入模塊，智能溫度傳感器DS18B20，溫度控制模塊，報(bào)警模塊，LED顯示模塊以及串口通信模塊。通過智能溫度傳感器對倉庫內(nèi)的溫度進(jìn)行采集，并將溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，直接傳送至單片機(jī)中，通過由鍵盤輸入模塊輸入的溫度范圍進(jìn)行計(jì)較，如當(dāng)前溫度超出了所要求的溫度范圍，報(bào)警器會(huì)立即報(bào)警，同時(shí)單片機(jī)驅(qū)動(dòng)溫度控制模塊進(jìn)行相應(yīng)的升溫或降溫操作，并將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在單片機(jī)中，而且單片機(jī)還會(huì)通過串口通信的方式把數(shù)據(jù)傳送至PC機(jī)中，將數(shù)據(jù)保存在上位機(jī)中，顯示模塊則負(fù)責(zé)對倉庫內(nèi)溫度的實(shí)時(shí)顯示。第三章 硬件電路設(shè)計(jì)第三章 硬件電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)的設(shè)計(jì) 單片機(jī)的選擇STC89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用STC公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，在電子行業(yè)中有著廣泛應(yīng)用。其管腳圖如圖31所示。圖31 STC89C52單片機(jī)管腳圖 STC89C52單片機(jī)功能特性 兼容MCS51指令系統(tǒng)。8KB可反復(fù)擦寫Flash ROM。32個(gè)雙向I/O口。2568bit內(nèi)部RAM。3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷。 時(shí)鐘頻率024MHz。 4個(gè)外部中斷源，一個(gè)7向量4級中斷結(jié)構(gòu)。 2個(gè)讀寫中斷口線，3級加密。 引腳功能(摘自參考目錄中《單片機(jī)原理及應(yīng)用》一書）STC89C52為8 位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能與通用的8xc52相同，其主要用于會(huì)聚調(diào)整時(shí)的功能控制。功能包括對會(huì)聚主IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化，會(huì)聚調(diào)整控制，會(huì)聚測試圖控制，紅外遙控信號IR的接收解碼及與主板CPU通信等。主要管腳有：XTAL1（19 腳）和XTAL2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC（40 腳）和GND（20 腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負(fù)端。P0P3 為可編程通用I/O 腳，其功能用途由軟件定義。P0口：P0口是一個(gè)8位漏極開路雙向I/O口，每個(gè)管腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳寫“1”時(shí)，被定義為高阻輸入。也可定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。Flash編程過程中，P