【正文】 1 濟南職業(yè)學院 畢業(yè)設計（論文） 題 目： 基于 AT89S52 單片機的水溫控制器設計 系 部： 電子工程系 專 業(yè)： 電氣自動化 學 號： 202108023101 學生姓名： 指導教師： 職 稱： 講師 二 O 一 三 年 一 月 八 日 2 目 錄 摘要 ......................................... 錯誤 !未定義書簽。 第一章 緒論 .................................. 錯誤 !未定義書簽。 第二章 系統(tǒng)總體設計 ...................................... 5 硬件總體 設計 ........................................ 5 硬件系統(tǒng)子模塊 .................................. 5 軟件總體設計 ........................................ 5 第三章 硬件系統(tǒng)設計 ...................................... 7 硬件電路分析和設計報告 ............................... 7 單片機最小系統(tǒng)電路 .............................. 7 鍵盤電路 ....................................... 8 數碼管及指示燈顯示電路 .......................... 8 溫度采集電路 .................................. 10 電源電路 ...................................... 14 報警電路設計 ................................... 15 加熱管控制電路設計 ............................. 16 第四章 系統(tǒng)軟件設計 .......................... 錯誤 !未定義書簽。 主程序流程圖 ....................................... 17 各個模塊的流程圖 ........................ 錯誤 !未定義書簽。 讀取溫度 DS18B20 模塊的流程 ..................... 18 鍵盤掃描處理流程 ............................... 21 報警處理流程 .................................. 22 第五章 系統(tǒng)調試 ......................................... 23 硬件電路調試 ....................................... 23 軟件調試 ........................................... 23 系統(tǒng)操作說明 ........................................... 24 數據測試 ............................................... 24 第六章 結論 .................................. 錯誤 !未定義書簽。 參考文獻 ..................................... 錯誤 !未定義書簽。 結論 ........................................................ 27 3 摘 要 本系統(tǒng)的設計可以用于熱水器溫度控制系統(tǒng)和飲水機等各種電器電路中。它以單片機 AT89S52 為核心，通過 3 個數碼管顯示溫度和 4 個按鍵實現人機對話，使用單總線溫度轉換芯片 DS18B20 實時采集溫度并通過數碼管顯示，并提供各種運行指示燈用來指示系統(tǒng)現在所處狀態(tài)，如：溫度設置、加熱、停止加熱等，整個系統(tǒng)通過四個按鍵來設置加熱溫度和控制運行模式。 關鍵詞： 單片機；數碼管顯示；單總線； DS18B20 4 第一章 緒論 本系統(tǒng)的設計可以用于水溫控制系統(tǒng)和電飯煲等各種電器電路中。它以單片機 AT89S52 為核心，通過數碼管顯示溫度和語音提示實現人機對話，使用溫度轉換芯片 DS18B20 實時采集溫度并通過數碼管顯示，并提供各種運行指示燈用來指示系統(tǒng)現在所處狀態(tài)，如：溫度設置、加熱、停止加熱等，整個系統(tǒng)通過四個按鍵來設置加熱溫度和控制運行模式。 溫度控制系統(tǒng)可以說是無所不在 ， 熱水器系統(tǒng)、空調系統(tǒng)、冰箱、電飯煲、電風扇等家電產品以至手持式高速高效的計算機和電子設備，均需要提供溫度控制 功能。以計算機為例，當中的中央處理器的運行速度愈快，所耗散的熱量便愈多，為免計算機系統(tǒng)過熱而受損，有關系統(tǒng)必須加強溫度過高保護功能。 傳統(tǒng)的溫度采集電路相當復雜，需要經過溫度采集、信號放大、濾波、AD 轉換等一系列工作才能得到溫度的數字量，并且這種方式不僅電路復雜，元器件個數多，而且線性度和準確度都不理想，抗干擾能力弱?，F在常用的溫度傳感器芯片不但功率消耗低、準確率高，而且比傳統(tǒng)的溫度傳感器有更好的線性表現，最重要的一點是使用起來方便。 自動控制儀器儀表總的發(fā)展趨勢是高性能、數字化、集成化、智能化和網絡化。智 能溫度控制系統(tǒng)的設計是為了滿足市場對成本低、性能穩(wěn)定、可遠程監(jiān)測、控制現場溫度的需求而做的課題，具有較為廣闊的市場前景。 本系統(tǒng)的核心控制芯片選用的是 51 系列單片機 AT89S52，單片機在各個技術領域中的迅猛發(fā)展，與單片機所構成的計算機應用系統(tǒng)的特點有關： 單片機構成的應用系統(tǒng)有較大的可靠性。 系統(tǒng)構建簡潔、易行，能方便的實現系統(tǒng)功能。 由于構成的系統(tǒng)是一個計算機系統(tǒng)，相當多的功能由軟件實現，故具有柔性特點。 5 第二章 系統(tǒng)總體設計 硬件總體設計 設計并制作一個基于單片機的熱水器溫度控制系統(tǒng) 的電路，其結構框圖如圖 21： 圖 2－ 1 系統(tǒng)結構框圖 硬件系統(tǒng)子模塊 (1) 單片機最小系統(tǒng)電路部分 (2) 鍵盤掃描電路部分 (3) 數碼管溫度顯示和運行指示燈電路部分 (4) 溫度采集電路部分 (5) 繼電器控制部分 (6) 報警部分 軟件總體設計 良好的設計方案可以減少軟件設計的工作量，提高軟件的通用性，擴展性和可讀性。 本系統(tǒng)的設計方案和步驟如下 ： 電源 單片機AT89S52 數碼管顯示 繼電器 溫度傳感器 DS18B20 報警 鍵盤 指示燈 6 (1) 根據需求按照系統(tǒng)的功能要求，逐級劃分模塊。 (2) 明確各模塊之 間的數據流傳遞關系，力求數據傳遞少，以增強各模塊的獨立性，便于軟件編制和調試。 (3) 確定軟件開發(fā)環(huán)境，選擇設計語言，完成模塊功能設計，并分別調試通過。 (4) 按照開發(fā)式軟件設計結構，將各模塊有機的結合起來，即成一個較完善的系統(tǒng)。 首先接通電源系統(tǒng)開始工作，系統(tǒng)開始工作后，通過按鍵設定溫度值的上限值和下限值，確定按鍵將設定的溫度值存儲到指定的地址空間， 溫度傳感器 開始實時檢測，調用顯示子程序顯示檢測結果，調用比較當前顯示溫度值與開始設定的溫度值比較，如果當前顯示值低于設定值就通過繼電器起動加熱裝置，直到達 到設定值停止加熱，之后進行保溫 ， 如果溫度高于上限進行報警。 7 第三章 硬件系統(tǒng)設計 本 設計主要思路是通過對單片機編程將由溫度傳感器 DS18B20采集的溫度外加驅動電路顯示出來 ， 包括對繼電器的控制，進行升溫，當溫度達到上下限蜂鳴器進行報警。 ，初始按下表示開始進入溫度設定狀態(tài)，然后通過 ，再次按下 ，表示確認所設定的溫度，然后轉入升溫或降溫。 二極管用于表示加熱狀態(tài)， 于表示保溫狀態(tài)。 接繼電器。 。整個電路都是通過軟件控制實現設計要求。 因為 89S52單片機內部自帶 8K的 ROM和 256字節(jié)的 RAM，因此不必構建單片機系統(tǒng)的擴展電路。如圖 3－ 1，單片機最小系統(tǒng)有復位電路和振蕩器電路。值得注意的一點是單片機的 31腳 VPEA/ 必須接高電平，否則系統(tǒng)將不能運行。因為該腳不接時為低電平，單片機將直接讀取外部程序存儲器，而系統(tǒng)沒有外部程序存儲器，所以 VPEA/ 必須接 VCC。 在按鍵兩端并聯一個電解電容，濾除交流干擾，增加系統(tǒng)抗干擾能力。 C230 P FC330 P F晶振 1 12ME A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E /P30T X D11R X D10U2+C410 U FV C CR310KV C CA T 8 9S 5 2V C C112234S W 5SWPB(雙) 圖 3－ 1 單片機最小系統(tǒng) 圖 8 鍵盤電路 鍵盤是單片機應用系統(tǒng)中的主要輸入設備，單片機使用的鍵盤分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤。編碼鍵盤采用硬件線路來實現鍵盤的編碼，每按下一個鍵，鍵盤能夠自動生成按鍵代碼，并有去抖功能。因此使用方便，但硬件較復雜。非編碼鍵盤僅僅提供鍵開關狀態(tài)，由程序來識別閉合鍵，消除抖動，產生相應的代碼，轉入執(zhí)行該鍵的功能程序。非編碼鍵盤中鍵的數量較少，硬件簡單，在單片機中應用非常廣泛。 圖為按鍵和 AT89S52的接線圖，檢測儀共設有 4個按鍵，每個按鍵由軟件來決定其功能， 4個按鍵功能分別為 ： (1) SW1： 設定按鍵 (設定按鍵 ) (2) SW2： 加法按鍵 (當前位加 5) (3) SW3： 減法按鍵 (當前位減 5) (4) SW4： 退出設置鍵 (系統(tǒng)初始化 ) E A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E /P30T X D11R X D10U2A T 8 9S 5 211223 4S W 3 S W P B ( 雙 )11223 4S W 4S W P B ( 雙 )11223 4S W 2S W P B ( 雙 )11223 4S W 1 S W P B ( 雙 )P P P P P P P P co m19922883377446655 k kVCCP P P P P P P P 圖 3－ 2 單片機最小系統(tǒng) 數碼管及指示燈顯示電路 9 （ 1）數碼管顯示說明 各個數碼管的段碼都是單片機的數據口輸出 ， 即各個數碼管輸入的段碼都是一樣的 ， 為了使其分別顯示不同的數字 ， 可采用動態(tài)