【正文】 江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書基于單片機(jī)得溫度控制器畢業(yè)設(shè)計目 錄引言 1第一章 系統(tǒng)方案論證 2 方案設(shè)計 2 2第二章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 4 4 5 6 8 9 復(fù)位電路 9 復(fù)位狀態(tài) 10 11 DS18B20特點介紹 12 13 15 18 max232原理 18 MAX232與單片機(jī)的接口電路 18第三章 軟件系統(tǒng)的設(shè)計 20 主程序模塊 21 21 38 38 38 38第四章 硬、軟件抗干擾技術(shù) 39 硬件抗干擾技術(shù) 39 39 40 41 41 抑制反電勢干擾技術(shù) 41 軟件抗干擾技術(shù) 42 消除數(shù)據(jù)采集的干擾 42 42第五章 結(jié)論與前景分析 46參考文獻(xiàn) 47致謝 48附錄 49引 言隨著生產(chǎn)生活的需要，自動化控制越來越起到至關(guān)重要的作用。溫度控制是工業(yè)生產(chǎn)過程中很普遍的過程控制，人們需要對各種加熱爐，熱處理爐，反應(yīng)爐等鍋爐中溫度進(jìn)行測量與控制。特別是冶金，化工、建材、食品、機(jī)械、石油等工業(yè)中，具有舉足輕重的作用，其溫度的控制效果直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，因而設(shè)計一種較為理想的溫度控制系統(tǒng)是非常有價值的，工業(yè)生產(chǎn)中溫度控制具有單向性、時滯性、大慣性和時變性的特征，同時要實現(xiàn)溫度控制的快速性和準(zhǔn)確性，對于對于提高產(chǎn)品質(zhì)量具有很重要的意義。對于不同的場所、不同的工藝、不同的產(chǎn)品所需要的溫度范圍不同、精度也不同，則采用的溫度測量元件以及溫度測量方法和控制方法都有所不同；產(chǎn)品工藝不同、溫度控制的精度不同、時效不同，則對數(shù)據(jù)采集的精度和采用的控制算法也不同。因此對溫度的控制方法要多種多樣。隨著電子技術(shù)和微型計算的迅速發(fā)展，微機(jī)測量和控制技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。利用微機(jī)對溫度進(jìn)行測控的技術(shù)也隨之而產(chǎn)生?，F(xiàn)有的溫度傳感器大多為(熱電偶）體積大，應(yīng)用復(fù)雜，多為模擬信號，已經(jīng)不在適合現(xiàn)代工業(yè)的靈活性要求了。本設(shè)計是基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)，為閉環(huán)系統(tǒng)，工作的可靠性高、精度高。本設(shè)計主要圍繞單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計，從實際應(yīng)用出發(fā)，選取了體積小、精度相對較高的數(shù)字式溫度傳感器件DS18B20作為溫度采集裝置，以單片機(jī)89C51作為主控芯片，1602作為顯示輸出，實現(xiàn)了對溫度的實時測量，當(dāng)溫度超出設(shè)定范圍系統(tǒng)將會自動調(diào)節(jié)加熱或者降溫系統(tǒng)，從而實現(xiàn)了實時恒溫控制。第一章 系統(tǒng)方案論證關(guān)于溫度的檢測問題，通常是通過溫度敏感元件（熱敏電阻）通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D)，將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，利用此種方法無法可靠的保證采樣的精度，所以我們選擇DS18B20直接從溫度信號得到數(shù)字信號，大大提高了采樣的精準(zhǔn)度。 方案設(shè)計溫度的控制方法多種多樣，諸如PLC控制，模擬PID調(diào)節(jié)和數(shù)字PID調(diào)節(jié)等等。從經(jīng)濟(jì)性和操作的可行性，本設(shè)計選擇單片機(jī)控制與PLC控制進(jìn)行對比選擇。方案一：利用單片機(jī)實現(xiàn)溫度控制此方案以89S51單片機(jī)為CPU進(jìn)行控制，系統(tǒng)主要包括現(xiàn)場溫度采集（DS18B20)、實時溫度顯示(LCD1602)、報警電路提示、核心（89S51）單片機(jī)。DS18B20直接采集數(shù)據(jù)并以數(shù)字的形式傳到處理器，處理器會檢查現(xiàn)場溫度并將其與用戶設(shè)定的溫度進(jìn)行比對，采取相應(yīng)的措施（LED發(fā)光二極管閃爍），以提示用戶溫度和所需溫度不同，需采取相應(yīng)的措施，直至溫度達(dá)到設(shè)定的范圍內(nèi)，LED發(fā)光二極管不再閃爍，從而實現(xiàn)溫度的控制。方案二：利用PLC實現(xiàn)溫度控制利用PLC實現(xiàn)恒溫控制，采用PLC控制實現(xiàn)電熱絲加熱全通、間斷導(dǎo)通和全斷加熱的自控方式，來保持溫度的恒定。智能型電偶溫度表將置于被測對象中，熱電偶的傳感信號與恒定溫度的給定電壓進(jìn)行比較，生成溫差，自適應(yīng)恒溫控制電路根據(jù)差值大小控制電路的通斷。 方案一采用單片機(jī)實現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)，成本低，而且具有較高的可靠性，對于系統(tǒng)動態(tài)性能與穩(wěn)定要求不是很高的場合非常的合適，采用DS18B20作為溫度傳感器，直接得到數(shù)字信號，通過單片機(jī)對偏差進(jìn)行運算，若溫度不在所調(diào)節(jié)的溫度范圍之內(nèi)會以單燈閃爍的形式提醒用戶，用戶采取措施達(dá)到控制溫度目的。方案二采用PLC進(jìn)行控制，PLC的成本比單片機(jī)高出太多，而且還要提供良好的工作環(huán)境，對周邊設(shè)備的要求也很高。綜合各種因素，本設(shè)計將采用單片機(jī)來實現(xiàn)恒溫控制。第二章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計溫度傳感器AT89S51通信部分LCD顯示按鍵設(shè)置電源部分聲光報警本系統(tǒng)以89S51為核心，系統(tǒng)啟動，首先通過DS18B20檢測溫度，將信號傳至單片機(jī)，在LCD 1602上顯示，并且將其數(shù)值與設(shè)定值進(jìn)行比對，溫度高于設(shè)定值或者溫度低于設(shè)定值的時候，單片機(jī)會輸出信號使報警指示燈閃爍，從而提醒用戶溫度異常采取措施 使溫度上升或者下降到用戶所調(diào)節(jié)的范圍之內(nèi)，達(dá)到溫度的控制。AT89S51是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(Insystem programmable)Flash存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強(qiáng)大的微型計算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案?！　T89S51具有如下特點：40個引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，片內(nèi)時鐘振蕩器。 此外，AT89S51設(shè)計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式。AT89S51在空閑模式下，CPU暫停工作，而RAM定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式。: 1. ISP在線編程功能,這個功能的優(yōu)勢在于改寫單片機(jī)存儲器內(nèi)的程序不需要把芯片從工作. ,大家都知道89C51的極限工作頻率是24M,就是說S51具有更高工作頻率,從而具有了更快的計算速度. . ,不再需要像89C51那樣外接看門狗計時器單元電路. 5. 雙數(shù)據(jù)指示器. . 7. 全新的加密算法,這使得對于89S51的解密變?yōu)椴豢赡?程序的保密性大大加強(qiáng),這樣就可以有效的保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)不被侵犯. 8. 兼容性方面:,89C51等等早期MCS51兼容產(chǎn)品。89S51單片機(jī)性能穩(wěn)定，價格便宜，能夠滿足恒溫控制的需求，還可以裝載用戶程序，所以本設(shè)計選用該單片機(jī)。VCC： 供電電壓。GND： 接地。P0口： P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：各口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷0） /INT1（外部中斷1） T0（記時器0外部輸入） T1（記時器1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反 向振蕩器的輸出。MCS51系列單片機(jī)內(nèi)部的振蕩電路是一個高增益反向放大器，引線XTAL1和XTAL2分別是放大器的輸入端和輸出端。單片機(jī)內(nèi)部雖然有振蕩電路，單要形成時鐘，外部還需附加電路，本設(shè)計采用內(nèi)部時鐘方式，即利用內(nèi)部的振蕩電路在XTAL1和XTAL2引線上外接定時原件，內(nèi)部振蕩電路便產(chǎn)生自己振蕩，用示波器可以觀察到XTAL2輸出的時鐘信號，最常用的是在XTAL1和XTAL2之間連接晶體振蕩器與電容構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。MCS51單片機(jī)在通常應(yīng)用情況下，使用振蕩頻率為6MHz的石英晶體，而12MHz頻率的晶體通常是在高速下載串行通信情況下才使用。對電容值無嚴(yán)格要求，但他的取值范圍對振蕩頻率輸出的穩(wěn)定、大小及振蕩電路振速有少許影響，CC2可在2040pF之間選取，一般取30pF,電路圖如下圖：MCS51單片機(jī)是高電平復(fù)位，所以先看給單片機(jī)加5V電源（上電）啟動時的情況：這時電容充電相當(dāng)于短路，你可以認(rèn)為RST上的電壓就是VCC，這是單片機(jī)就是復(fù)位狀態(tài)。隨著時間推移電容兩端電壓升高，即造成RST上的電壓降低，當(dāng)?shù)椭灵撝惦妷簳r，即完成復(fù)位過程。如果按下SW，的確就是按鈕把C短路了，這時電容放電，兩端電壓都是VCC，即RST引腳電壓為VCC，如果超過規(guī)定的復(fù)位時間，單片機(jī)就復(fù)位了。當(dāng)按鈕彈起后，R