【正文】 I 畢業(yè)論文 基于單片機(jī)的溫度采集 與控制 設(shè)計(jì) 論文作者 專 業(yè) 學(xué) 號(hào) 班 級(jí) 指導(dǎo)教師： II 摘 要 隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，溫度測量控制系統(tǒng)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)及人們的日常生活中扮演著一個(gè)越來越重要的角色，它對人們的生活具有很大的影響，所以溫度采集控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究有十分重要的意義。 采用單片機(jī)對溫度進(jìn)行控制 ,不僅具有控制方便和組態(tài)簡單的優(yōu)點(diǎn) ,而且可以提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)。 溫 度檢測是現(xiàn) 代檢測技術(shù)的重要組成部分，在保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源和安全生產(chǎn)等方面起著關(guān)鍵的作用 。 單片機(jī)具有體積小 、功能強(qiáng)、成本低、應(yīng)用面廣等優(yōu)點(diǎn)，可以說，智能控制與自動(dòng)控制的核心就是單片機(jī) ?，F(xiàn)代電子工業(yè)的飛速發(fā)展對自動(dòng)測試的要求越來越高。采用單片機(jī)對溫度進(jìn)行控制 ,不僅具有控制方便和組態(tài)簡單的優(yōu)點(diǎn) ,而且可以提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo) 。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，由單片集成電路構(gòu)成的溫度傳感器的種類越來越多，測量的精度越來越高，響應(yīng)時(shí)間越來越短，因其使用方便、無需變換電路等特點(diǎn)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。 本文正是介紹了 一種基于DS18B20 單片機(jī) 溫度采集系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)及匯編程序 。 該裝置采用硬件有 8051， DS18B20， LED。 且具有顯示精度高 、價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)簡單、擴(kuò)展方便和應(yīng)用廣泛等一系列優(yōu)點(diǎn)。 關(guān)鍵詞 ： 單片機(jī)，溫度傳感器， LED 數(shù)碼管 III 目 錄 摘 要 ........................................ II 1 單片機(jī)的概述 ................................... 1 ....................................... 1 單片機(jī)的特點(diǎn) ....................................... 2 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 ................................... 3 單片機(jī)的發(fā)展趨勢 ................................... 4 2 硬件介紹 ...................................... 5 8051簡介 ......................................... 5 DS18B20 簡介 ...................................... 7 DS18B20 與單片機(jī)的接口電路 .......................... 8 ......................................... 9 數(shù)碼管與單片機(jī)的接口電路 .......................... 11 3 系統(tǒng) 功能與 設(shè)計(jì) .................................. 11 溫度采集與控制系統(tǒng)功能介紹 ........................ 13 溫度采集與控制系統(tǒng) 硬件設(shè)計(jì) ........................ 13 溫度采集與 顯示 軟件設(shè)計(jì) ........................... 13 溫度控制 軟件設(shè)計(jì) ................................. 13 結(jié)束語 ........................................... 23 參考文獻(xiàn) ......................................... 24 致 謝 ........................................ 25 1 1 單片機(jī)的 概述 什么是單片機(jī) 單片機(jī)與現(xiàn)代微型計(jì)算機(jī)一樣，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)均采用馮 諾依曼提出的“存儲(chǔ)程序”思想，即程序和數(shù)據(jù)都被存放在內(nèi)存中，采用二進(jìn)制代替十進(jìn)制進(jìn)行運(yùn)算和存儲(chǔ)程序。人們將計(jì)算機(jī)要處理的數(shù)據(jù)和運(yùn)算方法、步驟，事先按計(jì)算機(jī)要執(zhí)行的操作命令和有關(guān)原始數(shù)據(jù)編織成程序（二進(jìn)制代碼）， 存放在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)器。，計(jì)算 機(jī)在運(yùn)行時(shí)能夠自動(dòng)地，連續(xù)地從存儲(chǔ)器中取出并執(zhí)行，不許人工加以干預(yù)。通常最基本的單片機(jī)由以下幾部分組成： ?? 中斷 中央處理器 CP U 內(nèi)部總線 程序存儲(chǔ)器 ROM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM 各種 I / O 定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器CTC 時(shí)鐘 OSC 圖 11 單片機(jī)的典型結(jié)構(gòu)框圖 (1)中央處理器 單片機(jī)中的中央處理器 CPU 和通用微處理器基本相同，由運(yùn)算器和控制器組成，另外增設(shè)了“面向控制”的處理功能，如位處理、查表、多種跳轉(zhuǎn)、乘除法運(yùn)算、狀態(tài)檢測、中斷處理等，增強(qiáng)了實(shí)時(shí)性。 (2)存儲(chǔ)器 單片機(jī)的存儲(chǔ)空間有兩種基本結(jié)構(gòu)。一種是普林斯頓結(jié)構(gòu)（ Princeton） ，將程序和數(shù)據(jù)合用一個(gè)存儲(chǔ)器空間 ，即 ROM 和 RAM 的地址同在一個(gè)空間里分配不同的地址。 CPU 訪問存儲(chǔ)器時(shí)，一個(gè)地址對應(yīng)惟一的一個(gè)存儲(chǔ)單元，可以是 ROM，也可以是 RAM，用同類的訪問指令。另一種是將程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器截然分開，分別尋址的結(jié)構(gòu)，稱為哈佛（ Harvard） 結(jié)構(gòu)。 CPU 用不同的指令訪問不同的存儲(chǔ)器空間。由于單片機(jī)實(shí)際應(yīng)用中“面向控制”的特點(diǎn)，一般需要較大的程 2 序存儲(chǔ)器。目前，包括 MCS51 和 80C51 系列的單片機(jī)均采用程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器截然分開的哈佛結(jié)構(gòu)。 ① 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM） 在單片機(jī)中，用隨機(jī)存取的存儲(chǔ)器（ RAM） 來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，暫存運(yùn)行期間的數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、緩沖和標(biāo)志位等，所以稱之為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。一般在單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置一定容量（ 64B～ 256B） 的 RAM，并以高速 RAM 的形式集成在單片機(jī)內(nèi)，以加快單片機(jī)的運(yùn)行速度。同時(shí)，單片機(jī)內(nèi)還把專用的寄存器和通用的寄存器放在同一片內(nèi) RAM 統(tǒng)一編址，以利于運(yùn)行速度的提高。對于某些應(yīng)用系統(tǒng)，還可以外部擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 ② 程序存儲(chǔ)器（ ROM） 單片機(jī)的應(yīng)用中常常將開發(fā)調(diào)試成功后的應(yīng)用程序存儲(chǔ)在程序存儲(chǔ)器中，因?yàn)椴辉俑淖?，所以這種存儲(chǔ)器都采用只讀存儲(chǔ)器 ROM 的形式。 (3)并行 I/O 口 單片 機(jī)為了突出控制的功能，提供了數(shù)量多、功能強(qiáng)、使用靈活的并行 I/O口。使用上不僅可靈活地選擇輸入或輸出，還可作為系統(tǒng)總線或控制信號(hào)線，從而為擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器和 I/O 接口提供了方便。 (4)串行 I/O 口 高速的 8 位單片機(jī)都可提供全雙工串行 I/O 口，因而能和某些終端設(shè)備進(jìn)行串行通信，或者和一些特殊功能的器件相連接。 (5)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 在實(shí)際的應(yīng)用中，單片機(jī)往往需要精確地定時(shí)，或者需對外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，因而在單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置了定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器電路，通過中斷，實(shí)現(xiàn)定時(shí) /計(jì)數(shù)的自動(dòng)處理。 單片機(jī)的特點(diǎn) (1) 小巧靈活，成本低，易于產(chǎn)品化，有優(yōu)異的性能價(jià)格比 (2) 集成度高，由很高的可靠性，能在惡劣的環(huán)境下工作。單片機(jī)吧功能部件集成在一塊芯片內(nèi)部，縮短和減少了功能部件之間的連線，提高了單片機(jī)的可靠性和抗干擾能力。 (3)控制功能強(qiáng)，特別是集成了功能接口電路，使用更方便，更有效。指令面 3 向控制對象，可以直接對功能部件進(jìn)行操作，易于實(shí)現(xiàn)從簡單到復(fù)雜的各類控制任務(wù)。 (4)低功耗，低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。 單片機(jī)所具有的以上顯著特點(diǎn)，使它在各個(gè)領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用，從日常的智能化家電產(chǎn)品到專業(yè)的智能 儀表，從單個(gè)的實(shí)時(shí)測控系統(tǒng)到分布式多機(jī)系統(tǒng)以及嵌入式系統(tǒng)。使用單片機(jī)已經(jīng)成為各個(gè)行業(yè)提高產(chǎn)品性能，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率的重要手段。例如交通燈，霓虹燈控制，廣場上的計(jì)時(shí)牌等系統(tǒng)中都用到了單片機(jī)控制 [1]。 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 由于單片機(jī)功能的飛速發(fā)展，它的應(yīng)用范圍日益廣泛，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了計(jì)算機(jī)科學(xué)的領(lǐng)域。小到玩具、信用卡，大到航天器、機(jī)器人，從實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)