【正文】 .................................................................................. 20 軟件調(diào)試 ............................................................................................. 20 元器件調(diào)試 ......................................................................................... 20 5 總 結(jié) .......................................................................................................... 22 致 謝 .............................................................................................................. 23 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................... 24 附錄一 .............................................................................................................. 25 附錄二 .............................................................................................................. 34 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 前 言 溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見(jiàn)的工藝參數(shù)之一，任何物理變化和化學(xué)反應(yīng)過(guò)程都與溫度密切相關(guān)，因此溫度控制是生產(chǎn)自動(dòng)化的重要任務(wù)。例如：在農(nóng)業(yè)溫室大棚生產(chǎn)、冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機(jī)械制作、和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對(duì)各類(lèi)環(huán)境、加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測(cè)和控制。采用單片機(jī)對(duì)溫度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡(jiǎn)單和靈活 性 大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。因此 ，單片機(jī)對(duì)溫度的控制問(wèn)題是一個(gè)工業(yè)中經(jīng)常遇到的問(wèn)題。 基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)溫度的顯示、預(yù)警等功能，對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)效率的提高，可以起到很大的作用?？茖W(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，對(duì)溫度實(shí)現(xiàn)比較系統(tǒng)化的檢測(cè)控制使人們的生產(chǎn)節(jié)奏有一個(gè)良好的循環(huán)。從而將節(jié)約更多的人力物力，降低生產(chǎn)過(guò)程中可以省略的一些繁瑣的細(xì)節(jié)。一個(gè)簡(jiǎn)單有效地控制系統(tǒng)可以在一定程度上使工廠的生產(chǎn)效益上一個(gè)臺(tái)階，只要運(yùn)用得當(dāng)，就有可能做到。 本設(shè)計(jì)是基于當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的良好形勢(shì)，經(jīng)過(guò)慎重考慮后決定的，也是對(duì)自己所學(xué)知識(shí)的一次檢驗(yàn)，期望能夠獲得溫故而知新 的效果。只有不斷地學(xué)習(xí)才能不斷的進(jìn)步。結(jié)合社會(huì)的實(shí)際情況，然后根據(jù)自己的特點(diǎn)，更好的去了解自己，充分挖掘自己的潛力。學(xué)以致用是老師要求我們的努力方向，現(xiàn)今社會(huì)要求我們對(duì)知識(shí)的應(yīng)用越來(lái)越熟練，只有靠自己鍥而不舍的奮發(fā)圖強(qiáng)， 才能 爭(zhēng)取自己的一片天地。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 方案論證 由于本方案是基于溫度傳感器的溫度自動(dòng)控制 。 可以采用兩種方案：一種是使用熱敏電阻之類(lèi)的元件；另一種是使用數(shù)字溫度傳感器 方案一 選用熱敏電阻電路，測(cè)溫部分選用熱敏電阻，將隨被測(cè)溫度變化的電壓或電流采樣，進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換后 就可以用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)溫度顯示。這種設(shè)計(jì)需要用到 A/D轉(zhuǎn)換電路，增大了電路的復(fù)雜性，而且要做到高精度也比較困難。 方案二 考慮到單片機(jī)屬于數(shù)字系統(tǒng)，容易想到數(shù)字溫度傳感器，可選用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，此傳感器為單總線數(shù)字溫度傳感器，體積小、構(gòu)成的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，它可直接將溫度轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)給單片機(jī)處理。另外 DS18B20具有 3引腳的小體積封裝，測(cè)溫范圍為 55~+125攝氏度，測(cè)溫分辨率可達(dá) ，其測(cè)量范圍與精度都能符合設(shè)計(jì)要求。 以上兩種方案相比較，第二種方案的電 路、軟件設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單，此方案設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在功耗、測(cè)量精度、范圍等方面都能很好地達(dá)到要求，故本設(shè)計(jì)采用方案二。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖 本方案設(shè)計(jì)的系統(tǒng)由單片機(jī)系統(tǒng)、數(shù)字溫度傳感器、數(shù)碼管顯示模塊、按鍵控制模塊、溫度報(bào)警模塊、溫度控制模塊組成，其總體架構(gòu)如圖 11所示 圖 11 系統(tǒng)框圖 時(shí)鐘電路 復(fù)位電 路 按鍵輸入電路 測(cè)溫電路 單 片 機(jī) 驅(qū)動(dòng)電路 顯示電路 報(bào)警電路020406080100120一月 二月 三月 四月亞洲區(qū)歐洲區(qū)北美區(qū)電路 降溫電路 加熱電路020406080100120一月 二月 三月 四月亞洲區(qū)歐洲區(qū)北美區(qū)電路 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)選擇 AT89S52作為溫度測(cè)試系統(tǒng)的核心器件。該器件是 INTEL公司生產(chǎn)的MCS51系列單片機(jī)中的基礎(chǔ)產(chǎn)品，采用可靠的 CMOS工藝制造技術(shù)，具 有高性能的 8位單片機(jī)，屬于標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51產(chǎn)品。單片機(jī) AT89S52具有低電壓供電和體積小等特點(diǎn)，四個(gè)端口只需要兩個(gè)口就能滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，單片機(jī)如圖 21所示。 AT89S52 特點(diǎn) 與 MCS51 兼容； 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器； 壽命： 1000 寫(xiě) /擦循環(huán)； 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年； 全靜態(tài)工作： 0MHz33MHz； 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定； 128*8 位內(nèi)部 RAM； 32 位 可編程 I/O 線； 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器； 5 個(gè)中斷源； 可編程串行通道； 低功耗的閑置和掉電模式； 片內(nèi)振 蕩器和時(shí)鐘電路。 圖 21 AT89S52單片機(jī) 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 AT89S52 功能描述 AT89S52是一種低損耗、高性能、 CMOS八位微處理器，片內(nèi)有 4k字節(jié)的在線可重復(fù)編程、快速擦除、快速寫(xiě)入程序的存儲(chǔ)器，能承復(fù)寫(xiě)入 /擦除 1000次，數(shù)據(jù)保存時(shí)間為十年。它與 MCS51系列單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容，不僅可完全代替 MCS51系列單片機(jī)，而且能使系統(tǒng)具有許多 MCS51系列產(chǎn)品沒(méi)有的功能 [1]。 AT89S52可構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)休積，增加系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)的成本。只要程序長(zhǎng)度小于 4K，四個(gè) I/O全部提供給用戶?？捎?5V電壓編程，而且擦寫(xiě)時(shí)間僅擊 10毫秒，僅為 8751/87C51的擦除時(shí)間的百分之一，與 8751/87C51的 12V電壓擦寫(xiě)相比，不易損壞器件，沒(méi)有兩種電源的需求， 可以直接在 5V電壓下進(jìn)行編程，不需要 12V電源。 改寫(xiě)時(shí)不拔下芯片，適合許多嵌入式控制領(lǐng)域。工作電壓范圍寬，全靜態(tài)工作，工作頻率寬在 0MHz33MHz之間，比 8751/87C51等 51系列的6MHz12MHz更具有靈活性。 AT89S52芯片提供三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密，提供了方便靈活而可靠的硬加密于段，能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。 AT89S52 引腳功能 AT89S52 單片機(jī) P3 口第二功能如圖 22所示 [2]。 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 圖 22 P3口的第二功能 溫度傳感器的選擇 由于傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件測(cè)出的一般都是電壓，再轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的溫度，需要比較多的外部元件支持，且硬件電路復(fù)雜，制作成本相對(duì)較高。這里采用 DALLAS公司的數(shù)字溫度傳感器 DS18B20作為測(cè)溫元件。 DS18B20簡(jiǎn)單介紹 DALLAS 最新單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20是一種新型的“一線器件”，其體積更小、更適用于多種場(chǎng)合、且適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)。 DALLAS 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS18B20是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。溫度測(cè)量范圍為 55～ +125 攝氏度，可編程為 9位～ 12 位轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá) ，分辨率設(shè)定參數(shù)以及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在 EEPROM 中，掉電后依然保存。被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的 16位數(shù)字量方式串行輸出；其工作電源既可以在遠(yuǎn)端引入，也可以采用寄 生電源方式產(chǎn)生；多個(gè) DS18B20可以并聯(lián)到 3 根或 2 根線上， CPU只需一根端口線就能與諸多 DS18B20 通信，占用微處理器的端口河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。 因此用它來(lái)組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，具有線路簡(jiǎn)單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便 。 DS18B20性能特點(diǎn) （ 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） DS18B20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)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè) 溫 （ 3） DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，