【正文】 黃河科技學院畢業(yè)設計 (論文 ) 第 1 頁 畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構的學位或學歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 作 者 簽 名： 日 期： 指導教師簽名： 日 期： 使用授權說明 本人完全了解 大學關于收集、保存、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權保存畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學校可以公布論文的部分或全部內容。 作者簽名： 日 期： 黃河科技學院畢業(yè)設計 (論文 ) 第 2 頁 學位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交 的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學位論文版權使用授權書 本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權 大學可以將 本學位論文的全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。 涉密論文按學校規(guī)定處理。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導師簽名： 日期： 年 月 日 黃河科技學院畢業(yè)設計 (論文 ) 第 3 頁 1 緒論 溫度是工業(yè)對象中主要的被控參數(shù)之一，像冶金、機械、食品、化工各類工業(yè)中，廣泛使用的各種加熱爐、熱處理爐、反應爐等，對工件的處理溫度要求嚴格控制。隨著技術的發(fā)展，各種慣性器件的性能在不斷提高，體積也在不斷小型化。對于慣性器件（如加速度計、陀螺） 性能的提高，溫度補償作為一種重要的修正方式越來越引起人們的注意，因此如何在慣性器件極小的空間內精確地測量、傳輸、處理溫度信息，溫度成了能否使其性能和體積優(yōu)勢進一步提高的關鍵問題。 目前，溫度測控器主要是用單片機控制溫度傳感器來測量物體溫度，溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下 3 個階段： 傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器（含熱敏元件），主要 能夠進行非電量和電量之間的轉換。 模擬集成溫度傳感器 /控制器。模擬集成溫度傳感器是在 20 世紀 80 年代問世的，它將溫度傳感器集成在一個芯片上，可完成溫度測量及模擬 信號輸出等功能。 智能溫度傳感器。 21 世紀后，智能溫 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、虛擬傳感器和網(wǎng)絡傳感器的 方向迅速發(fā)展， 產品 如 DS162 DS162 DS18b20 等。 本次設計的數(shù)字式溫度測控器選用 DS18b20 溫度傳感器，其特點與性能將在后面部分介紹。數(shù)字式溫度測控器的原理： DS18B20 是溫 度測量器件，測得某部件的溫度后，采用串行通信的方式送到單片機，溫度經(jīng)過 數(shù)字 化處理后，再由 串 /并轉換電路 74LS164送到 數(shù)碼管 顯示。硬件框圖如下： 圖 硬件框圖 軟件： 主流程： 黃河科技學院畢業(yè)設計 (論文 ) 第 4 頁 (1)初始化 ： 將 DS18B20設置為相應的工作方式；設置 定時器 50毫秒中斷； (2)將 DS18B20溫度讀入內存； (3)輸出到 LED顯示； (4)判斷是否到設置的報警溫度，是則輸出報警；否則轉向上一步 即 (3)； 定時器中斷： 定時器設定 50 毫秒中斷一次，中斷 20 次共 1 秒鐘， 1 秒鐘到，單片機從 DS18B20取溫度數(shù)據(jù)，放入內存； 黃河科技學院畢業(yè)設計 (論文 ) 第 5 頁 2 總體方案分析與硬件的選擇 產品的設計性能 ： 能夠測量物體表面的溫度，測量范圍是 — 55—— +125℃， 誤差 ℃。用數(shù)碼管顯示溫度的實際值。 設計方案的選擇 ： 采用 AT89C51 單片機作為控制器件。 DS18B20 作為溫度測量器件。 LED 數(shù)碼管作為顯示器件。 74LS164（串入并出）來驅動 LED。采用 AC220V 電源供電， AC/DC 變換。繼電器和蜂鳴器作為信號輸出。 原理介紹 : DS18B20 是溫度測量器件，測得某部件的溫度后，采用串行通信的方式送到單片機。經(jīng)數(shù)字處理后，把溫度值經(jīng)過串 /并轉換電路 74LS164 送到 LED 顯示。 硬件的特點與性能： AT89C51 的 特點： AT89C51 是美國 ATMEL 公司生產的低電壓，高性能 CMOS8 位單片機，片內含 4k bytes 的可反復擦寫的只讀程序存儲器（ PEROM）和 128bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)，片內置通用 8 位中央處理器（ CPU）和 Flash 存儲單元，功能強大 AT89C51單片機可為您提供許多高性價比的應用場合，可靈活應用于各種控制領域。主要性能參數(shù)： 與 MCS51 產品指令系統(tǒng)完全兼容 ； 4k 字節(jié)可 擦 除 Flash 閃速存儲器 ； 1000 次 改 寫周期 ； 全靜態(tài)操作： 0Hz－ 24MHz； 三級加密程序存儲器 ； 1288 位 內部 RAM； 32 位 可編程 I／ O 口線 ； 2 個 16 位定時／計數(shù)器 ； 5 個中斷源 ； 可編程串行 UART 通道 ； 黃河科技學院畢業(yè)設計 (論文 ) 第 6 頁 1 低功耗空閑和掉電模式 ； 1有片內振蕩器和時鐘電路； DS18B20 的特 性 獨特的單線接口，只需 1 個接口引腳即可通信 ； 多點（ multidrop）能力使分布式溫度檢測應用得以簡化 ； 不需要外部元件 ； 可用 數(shù)據(jù)線供電 ； 不需備份電源 ； 測量范圍從 55℃ 至 +125℃ ，增量值為 ℃ 。等效的華氏溫度范圍是 67℉ 至 257℉ ，增量值為 ℉； 以 9 位數(shù)字值方式讀出溫度 ； 在 1 秒（典型值）內把溫度變換為數(shù)字 ； 用戶可定義的，非易失性的溫度告警設置 ； 告警搜索命令識別和尋址溫度在編定的極限之外的器件（溫度告警情況） ； 1 應用范圍包括恒溫控制，工業(yè)系統(tǒng)，消費類產品，溫度計或任何熱敏系統(tǒng) ； 74LS164的特點 說明 74LS164（圖 ）為 8 位移位寄存器（串行輸入，并行 輸出） 。 當清除端（ MR ）為低電平時，輸出端（ Q0－ Q7）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（ CP）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 CP 上升沿作用下決定 Q0 的狀態(tài)。 A、 B 為穿行數(shù)據(jù)輸入端， Q0～ Q7 為并行數(shù)據(jù)輸出端， CP 為串行時鐘輸入端， MR 為串行輸出清零端， Vcc 為 +5V 電源輸入端， GND 為接地端。使用74LS164 做靜態(tài)顯示，可以使用串口方式 0 來傳遞數(shù)據(jù)，即 RXD 接 74LS164 的 A 和 B，TXD 接 74LS164 的 CP， MR 接 Vcc， 74LS164 的輸出端接共陰的數(shù)碼管。 黃河科技學院畢業(yè)設計 (論文 ) 第 7 頁 圖 74LS164 的引腳分布 LED顯示器的特點 數(shù)碼管具有很好的人機界面，設計簡單、價格便宜，通過過程控制還可以擁有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩功 能，故數(shù)碼管顯示在單片機的系統(tǒng)中具有很廣泛的應用。在各種儀器儀表中數(shù)碼管已經(jīng)成為不可缺少的重要組成部分，是儀器和人進行對話的一種重要形式。 LED顯示器一般分為兩類數(shù)碼管和點陣。數(shù)碼管只能顯示數(shù)字信息，而點陣可以顯示更為復雜的文字和圖像信息。數(shù)碼管在單片機系統(tǒng)中是一種重要的輸出裝置。數(shù)碼管體積小、重量輕、低功耗尤其適用于輸出純數(shù)字信息。 黃河科技學院畢業(yè)設計 (論文 ) 第 8 頁 3 硬件部分的結構與工作原理 AT89C51 介紹 AT89C51 引腳功能說明 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 腳可 吸收 8 個 TTL門電 流 ，對端口寫 “1”可作為高阻抗輸入端用。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）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內部上拉電阻。在 FIash 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拉低時會輸出一個電流（ IIL）。 FIash 編程和程序校驗期間， P1 接收低 8 位地址。 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（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拉低時會輸出一個電流（ IIL）。在訪問外部程序存儲器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX@DPTR 指令