【正文】 北京理工大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程（繼續(xù)）教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 北京理工大學(xué)繼續(xù)教育暨現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 類 別 ：專升本 專 業(yè) ：機(jī)械電子工程 班 級(jí) ：唐山學(xué)院 姓 名 ： 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目 ： 新生兒保溫箱監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師姓名 ： 何永熹北京理工大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程（繼續(xù)）教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 摘 要 新生兒的各種生理功能尚未成熟體溫調(diào)節(jié)功能尚不完善，因此，最好使嬰兒處于“中性溫度”的環(huán)境中，“中性溫度”指能維持正常體溫及皮膚溫度的最適宜的環(huán)境溫度，在此溫度下，身體耗氧量最少，蒸發(fā)散熱量最少，新陳代謝最低。嬰兒保溫箱以科學(xué)的方法為新生兒創(chuàng)造一個(gè)最適宜的舒適 環(huán)境，保障嬰兒正常發(fā)育成長(zhǎng)。 本論文設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)技術(shù)的嬰兒保溫箱溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要利用了最實(shí)用的單片機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)而成，應(yīng)用性和實(shí)際操作性以及可行性都比較強(qiáng)。設(shè)計(jì)后的系統(tǒng)具有操作方便，控制靈活，實(shí)用性強(qiáng)等顯著優(yōu)點(diǎn)。 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)包括溫度傳感器 /、 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 ，鍵盤控制模塊，溫度顯示模塊和溫度調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電路五個(gè)部分。文中對(duì) 每個(gè)部分功能、實(shí)現(xiàn)過(guò)程作了詳細(xì)介紹，整個(gè)系統(tǒng)的核心是進(jìn)行溫度監(jiān)控。 關(guān)鍵詞： 單片機(jī)； A/D 轉(zhuǎn)換模塊；溫度顯示模塊；溫度調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電路 北京理工大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程（繼續(xù)）教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 目 錄 前 言 .................................................................I 1系統(tǒng)硬件配置 ......................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 AT89C52 單片機(jī)的介紹 ............................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 溫度傳 感器 DS1820 .................................................6 2 硬件電路的設(shè)計(jì) ......................................................12 電源及看門狗電路 .................................................12 鍵盤電路 .........................................................16 LED 顯示電路 .....................................................17 3溫度監(jiān)控系統(tǒng) .........................................................21 溫度監(jiān)控系統(tǒng)的描述 ...............................................21 溫度監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及總述 .........................................23 4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .........................................................25 鍵盤子程序的設(shè)計(jì) .................................................25 顯示子程序的設(shè)計(jì) .................................................26 PID 數(shù)字控制程序設(shè)計(jì) .............................................26 5電路原理圖的設(shè)計(jì) .....................................................28 結(jié)論 ..................................................................30 致謝 ..................................................................31 參考文獻(xiàn) ..............................................................32 附錄一 ................................................................33 附錄二 ................................................................36 附錄三 ................................................................37 北京理工大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程（繼續(xù)）教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) I 前 言 隨 在工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，對(duì)溫在人類的生活環(huán)境中，溫度扮演著極其重要的角色。無(wú)論你生活在哪里，從事什么工作，無(wú)時(shí)無(wú)刻不在與溫度打著交道。自 18 世紀(jì)工業(yè)革命以來(lái)，工業(yè)發(fā)展對(duì)是否能掌握溫度有著絕對(duì)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(shuō)幾乎 %80 的工業(yè)部門都不得不考慮著溫度的因素。 單片機(jī)技術(shù)與傳感與測(cè)量技術(shù)、信號(hào)與系統(tǒng)分析技術(shù)、電路設(shè)計(jì)技術(shù)、可編程邏輯應(yīng)用技術(shù)、微機(jī)接 口技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、軟件工程、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)字信號(hào)處理、自動(dòng)控制、誤差分析、儀器儀表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造工藝等的結(jié)合，使得單片機(jī)的應(yīng)用非常廣泛。同時(shí)，單片機(jī)具有較強(qiáng)的管理功能。采用單片機(jī)對(duì)整個(gè)測(cè)量電路進(jìn)行管理和控制，使得整個(gè)系統(tǒng)智能化、功耗低、使用電子元件較少、內(nèi)部配線少、成本低，制造、安裝、調(diào)試及維修方便。 本課題研究的內(nèi)容是新生兒保溫箱監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)， 新生兒的體溫調(diào)節(jié)功能尚不完善 ,對(duì)新生兒特別是極低體重嬰兒進(jìn)行有效護(hù)理的最重要措施之 一 是保持一個(gè) 最適宜的環(huán)境 .現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)大量資料證明 ,可以配備一個(gè)溫暖的環(huán)境 ,降低直接或間接寒冷應(yīng)激反應(yīng)引起新生兒的發(fā)病率和死亡率 ,從而有效地保障新生兒的 正常成長(zhǎng)。本系統(tǒng)將溫度控制在 27～ 36 度，并可以調(diào)節(jié)。 溫度傳感器和 AT89C52單片機(jī)中的構(gòu)成輸入通道， 用于采集保溫箱內(nèi)的溫度信號(hào)。溫度傳感器輸出電壓經(jīng)過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量與保溫箱內(nèi)的溫度給定值數(shù)字化后進(jìn)行比較，即可得到實(shí)際溫度和給定溫度的偏差。保溫箱內(nèi)的溫度設(shè)定值通過(guò)鍵盤驅(qū)動(dòng) AT89C52 單片機(jī)中程序設(shè)定。 AT89C52 單片機(jī)構(gòu)成的 數(shù)字控制器進(jìn)行比較運(yùn)算，經(jīng)過(guò)比較后 輸出控制量控制由加熱和降溫電路構(gòu)成的溫度調(diào)節(jié)電路對(duì)保溫箱中的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。顯示電路隨時(shí)顯示保溫箱中的溫度。文中傳感器理論單片機(jī)實(shí)際應(yīng)用有機(jī)結(jié)合，詳細(xì)地講述了利用熱敏電阻作為熱敏傳感器探測(cè)環(huán)境溫度的過(guò)程，以及實(shí)現(xiàn)熱電轉(zhuǎn)換的原理過(guò)程。 北京理工大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程（繼續(xù)）教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 1 1 系統(tǒng)硬件介紹 AT89C52 單片機(jī)的介紹 AT89C52 是 51 系列單片機(jī)的一個(gè)型號(hào)，它是 ATMEL 公司生產(chǎn)的 。 AT89C52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)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 器 (RAM)，器件采用ATMEL 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)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元， AT89C52 單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。 AT89C52 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)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 ATMEL 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)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的 AT89C52單片機(jī)可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合。 圖 1— 1 AT89C52 引腳圖 AT89C52 有 40 個(gè)引腳， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2 個(gè)外中斷口， 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2個(gè)全雙工串行通信口， 2 個(gè)讀寫口線， AT89C52 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程 ,但不可以在線編程 (S 系列的才支北京理工大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程（繼續(xù)）教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 2 持在線編程 )。其將通用的微處理器和 Flash 存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash 存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。 AT89C52 有 PDIP、 PQFP/TQFP 及 PLCC 等三種封裝形式， 以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 主要功能特性： 178。 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 178。 8k 可反復(fù)擦寫 (1000 次） Flash ROM 178。 32 個(gè)雙向 I/O 口 178。 256x8bit 內(nèi)部 RAM 178。 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷 178。 時(shí)鐘頻率 024MHz 178。 2 個(gè)串行中斷 178。 可編程 UART 串行通道 178。 2 個(gè)外部中斷源 178。 共 6 個(gè)中斷源 178。 2 個(gè)讀寫中斷口線 178。 3 級(jí)加密位 178。 低功耗空閑和掉電模式 178。 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 AT89C52 各引腳功能及管腳電壓 : AT89C52為 40 腳雙列直插封裝的 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)部功能及管腳排布上與通用的 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(duì)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(cè)試圖控制，紅外遙控信號(hào) 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 VSS（ 20 腳）為供電端口，分別接 +5V 電源的正負(fù)端。 P0～ P3 為可編程通用 I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計(jì)中， P0 端口（ 32～ 39 腳）被定義為 N1 功能控制端口，分別與 N1 的相應(yīng)功能管腳相連接， 13 腳定義為 IR 輸入端， 10 腳和 11腳定義為I2C總線控制端口，分別連接 N1 的 SDAS（ 18 腳）和 SCLS（ 19 腳）端口， 12 腳、27 腳及 28 腳定義為握手信號(hào)功能端口，連接主板 CPU 的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測(cè)及會(huì)聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的控制功能。 178。P0 口： P0 口是一組 8 位漏極開(kāi)路型雙向 I/O 口， 也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。 178。 P1 口： P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。 和 還可分北京理工大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程（繼續(xù)）教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 3 別作為定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和輸入（ ），參見(jiàn)表 1。 Flash 編程和程序校驗(yàn)期間， P1 接收低 8 位地址。 和 的第二功能 如 表 1— 1。 表 1— 1 和 的第二功能 引腳號(hào) 功能特性 T2，時(shí) 鐘輸出 T2EX（定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2） 178。P2 口： P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。 Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。 178。P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。 P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能 如表 1— 2。 P3 口還接收一些用于 Flash 閃速存儲(chǔ)器編程和程序校 驗(yàn)的控制信號(hào)。 表 1— 2 P3 口的第二功能 表 端口引腳 第二功能 RXD(串行輸入口 ) TXD（串行輸出口） INT0_________（外中斷 0） INT1_________（外中斷 1） T0 （定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0） T1 （定 時(shí) /計(jì)數(shù)器 1） WR______（外部數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)器 WR_____（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） RD_____（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） 北京理工大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程（繼續(xù)）教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 4 178。RST ：復(fù)位輸入。 178。ALE /PROG： 當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)