【正文】 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文室溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要隨著時(shí)代的進(jìn)步和發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)普及到我們生活、工作、科研、各個(gè)領(lǐng)域，已經(jīng)成為一種比較成熟的技術(shù)。在工業(yè)生產(chǎn)中溫度是常用的被控參數(shù)，而采用單片機(jī)來(lái)對(duì)這些被控參數(shù)進(jìn)行控制已成為當(dāng)今的主流。本文主要介紹了一個(gè)基于C8051F342單片機(jī)的測(cè)溫系統(tǒng)，詳細(xì)描述了利用數(shù)字溫度傳感器DS18B20開發(fā)測(cè)溫系統(tǒng)的過(guò)程，重點(diǎn)對(duì)傳感器在單片機(jī)下的硬件連接，軟件編程以及各模塊系統(tǒng)流程進(jìn)行了詳盡分析，系統(tǒng)程序主要包括主程序、讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、計(jì)算溫度子程序、顯示數(shù)據(jù)刷新子程序。對(duì)各部分的電路也一一進(jìn)行了介紹,該系統(tǒng)可以方便的實(shí)現(xiàn)溫度采集和顯示，并可根據(jù)需要任意設(shè)定上下限報(bào)警溫度，它使用起來(lái)相當(dāng)方便，具有精度高、量程寬、靈敏度高、體積小、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，適合于我們?nèi)粘Ｉ詈凸?、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫度測(cè)量，也可以當(dāng)作溫度處理模塊嵌入其它系統(tǒng)中，作為其他主系統(tǒng)的輔助擴(kuò)展。DS18B20與C8051F342結(jié)合實(shí)現(xiàn)最簡(jiǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，適合于惡劣環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，有廣泛的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；溫度傳感器；數(shù)字溫度計(jì)Design of temperature control systemAbstractWith the progress and development of era, microcontroller technology has bee popular in our life in the work, the scientific research and various fields, has bee a relatively mature technology. The temperature measurement method and device of the highlights is very important. Posed by the single chip temperature sensor and temperature measurement system can be widely applied in many fields.The article mainly introduced based on the C8051F342 monolithic integrated circuit39。s temperature measurement system, described the use digit temperature sensor DS18B20 development temperature measurement system39。s process in detail, key to sensor39。s under monolithic integrated circuit hardware connection, the software programming as well as the various modules system flow has carried on the exhaustive analysis, 11 has also carried on the introduction to various part of electric circuits. This system may facilitate realizes temperature gathering and the demonstration, and may according to need to establish the bound warning temperature willfully, it uses quite conveniently, has the precision to be high, the measuring range width, the sensitivity are high, the volume is small, the power loss low status merit, suits in our daily life and the industry, the agricultural production temperature survey, may also treat as the temperature processing module to insert in other systems, takes other host system39。s auxiliary expansion. DS18B20 and C8051F342 union realizes the most Jan temperature examination system, this system structure is simple, antijamming ability, suits under the adverse circumstance carries on the scene temperature survey, has the widespread application prospect.Key words: microcontroller，temperature sensor，temperature measurement system目錄摘要 IAbstract II第1章 緒論 1 選題的目的和意義 1 1 2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 2 課題的主要研究?jī)?nèi)容 3第2章 溫度控制系統(tǒng)的總體方案 5 設(shè)計(jì)的總體介紹 5 設(shè)計(jì)的要求和指標(biāo) 5 5 本章小結(jié) 7第3章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 8 系統(tǒng)的總設(shè)計(jì) 8 主控元件的介紹 9 C8051F342的介紹 9 DS18B20的介紹 10 DS18B20使用的注意事項(xiàng) 15 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 DS18B20與單片機(jī)接口電路的設(shè)計(jì) 16 顯示電路的設(shè)計(jì) 17 1602LCD液晶簡(jiǎn)介 17 控制驅(qū)動(dòng)電路 19 風(fēng)機(jī)、空調(diào)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 19 19 本章小結(jié) 20第4章 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì) 21 系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容 21 21 22 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序 23 24 溫度數(shù)據(jù)的計(jì)算處理方法 25 源程序 25 DS18B20的各條ROM命令 25 本章小結(jié) 27第5章 調(diào)試及性能分析 28 系統(tǒng)的調(diào)試 28 性能分析 29 本章小結(jié) 29結(jié)論 30致謝 31參考文獻(xiàn) 32附錄A 電路原理圖 34附錄B 室溫控制系統(tǒng)程序 36V哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文第1章 緒論 選題的目的和意義 利用單片機(jī)C8051F342和溫度傳感器DS18B20設(shè)計(jì)一個(gè)室溫控制系統(tǒng)，能夠測(cè)量20 ～100℃之間的溫度值，用LCD液晶屏直接顯示，℃。單片機(jī)在測(cè)控領(lǐng)域中具有十分廣泛的應(yīng)用，它既可以直接處理電信號(hào)，也可以間接處理溫度、濕度、壓力等非電信號(hào)。由于該特點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。 另一方面，由于單片機(jī)的接口信號(hào)是數(shù)字信號(hào)，因此使用它來(lái)進(jìn)行溫度、濕度、壓力等這類非電信號(hào)的信息處理，必須使用對(duì)應(yīng)的傳感器進(jìn)行A/D或D/A轉(zhuǎn)換，最后再傳輸給單片機(jī)進(jìn)行最終的數(shù)據(jù)處理和顯示。在測(cè)溫領(lǐng)域，人們通常使用溫度傳感器，將溫度信息轉(zhuǎn)換為電流或電壓進(jìn)行輸出，進(jìn)而完成數(shù)據(jù)的處理和顯示。本文正是基于溫度傳感器和單片機(jī)而構(gòu)建的電路，進(jìn)而完成溫度的測(cè)量和顯示。 溫度傳感器的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段：傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器模擬集成溫度傳感器智能集成溫度傳感器。目前使用最廣的是智能溫度傳感器 (亦稱數(shù)字溫度傳感器) ，是在20世紀(jì)90年代中期問(wèn)世的。它是微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測(cè)試技術(shù)(ATE)的結(jié)晶，特點(diǎn)是能輸出溫度數(shù)據(jù)及相關(guān)的溫度控制量，適配于各種微控制器(MCU)。社會(huì)的發(fā)展使人們對(duì)傳感器的要求也越來(lái)越高，現(xiàn)在的溫度傳感器正在基于單片機(jī)的基礎(chǔ)上從模擬式向數(shù)字式，從集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向飛速發(fā)展，并朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳感器、研制單片測(cè)溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展，本文將介紹了智能集成溫度傳感器DS18B20的結(jié)構(gòu)特征及控制方法，并以此傳感器為測(cè)溫元件，C8051F342單片機(jī)為控制核心，構(gòu)成的數(shù)字溫度測(cè)量裝置，并對(duì)其的工作原理及程序設(shè)計(jì)作了詳細(xì)的介紹。隨著單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)在日用電子產(chǎn)品中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，溫度傳感器DS18B20具有性能穩(wěn)定、靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于冰箱、空調(diào)器、糧倉(cāng)等日常生活中溫度的測(cè)量和控制。又隨著電子技術(shù)的發(fā)展，人們的生活日趨數(shù)字化，多功能的數(shù)字溫度計(jì)可以給我們的生活帶來(lái)很大的方便；支持“一線總線”接口的溫度傳感器簡(jiǎn)化了數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)，降低了成本；以美國(guó)MAXIM/DALLAS半導(dǎo)體公司的單總線溫度傳感器DS18B20為核心，以Silicon laboratories公司的C8051F342為控制器設(shè)計(jì)的DS18B20溫度控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)溫準(zhǔn)確、具有一定控制功能的智能溫度控制器[1]。本課題研究的重要意義在于生產(chǎn)過(guò)程中隨著科技的不斷發(fā)展，現(xiàn)代社會(huì)對(duì)各種信息參數(shù)的準(zhǔn)確度和精確度的要求都有了幾何級(jí)的增長(zhǎng)，而如何準(zhǔn)確而又迅速的獲得這些參數(shù)，就需要受制于現(xiàn)代信息基礎(chǔ)的發(fā)展水平。在三大信息信息采集（即傳感器技術(shù)）、信息傳輸（通信技術(shù)）和信息處理（計(jì)算機(jī)技術(shù)）中，傳感器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，尤其是數(shù)字溫度傳感器技術(shù)，在我國(guó)各領(lǐng)域已經(jīng)應(yīng)用的非常廣泛可以說(shuō)是滲透到社會(huì)的每一個(gè)領(lǐng)域，與人民的生活和環(huán)境的溫度息息相關(guān)。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r國(guó)外對(duì)溫室環(huán)境控制技術(shù)研究教早始于二十世紀(jì)七十年代，先是采用模擬似的組合儀表采集現(xiàn)場(chǎng)信息并進(jìn)行指示，記錄和控制。八十年代末出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)。目前世界各國(guó)的溫室控制技術(shù)發(fā)展很快一些國(guó)家在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上正朝著完全自動(dòng)化、無(wú)人化的方向發(fā)展。我國(guó)對(duì)于溫室控制技術(shù)的研究較晚始于二十世紀(jì)八十年代，我國(guó)的工程技術(shù)人員在吸收發(fā)達(dá)國(guó)家溫室控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，才掌握了人工氣候室內(nèi)微控制技術(shù)在技術(shù)上以單片機(jī)控制的單參數(shù)單回來(lái)系統(tǒng)居多尚無(wú)真正意義上的多參數(shù)綜合控制系統(tǒng)，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比存在較大差異。溫度控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然已經(jīng)十分廣泛，但從國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制器來(lái)講，總體發(fā)展水平仍然不高，同日本、美國(guó)、德國(guó)等先進(jìn)國(guó)家相比，仍然有著較大的差距。成熟的溫控產(chǎn)品主要以“點(diǎn)位”控制及常規(guī)的PID控制器為主，它們只能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制，而用于較高控制場(chǎng)合的智能化、自適應(yīng)控制儀表，國(guó)內(nèi)技術(shù)還不十分成熟，形成商品化并廣泛應(yīng)用的控制儀表較少。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及加入WTO，我國(guó)政府及企業(yè)對(duì)此都非常重視，對(duì)相關(guān)企業(yè)資源進(jìn)行了重組，相繼建立了一些國(guó)家、企業(yè)的研發(fā)中心，開展創(chuàng)新性研究，使我國(guó)儀表工業(yè)得到了迅速的發(fā)展。單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會(huì)具有外存。同時(shí)集成諸如通訊接口、定時(shí)器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。單片機(jī)也被稱為微控制器（Microcontroller），是因?yàn)樗钤绫挥迷诠I(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來(lái)。最早的設(shè)計(jì)理念是通過(guò)將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣[2]。早期的單片機(jī)都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因?yàn)楹?jiǎn)單可靠而性能不錯(cuò)獲得了很大的好評(píng)。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大的提高。隨著INTEL i960系列特別是后來(lái)的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場(chǎng)。而傳統(tǒng)的8位單片機(jī)的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。目前，高端的32位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過(guò)300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號(hào)出廠價(jià)格跌落至1美元，最高端的型號(hào)也只有10美元。當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)[3]。 課題的主要研究?jī)?nèi)容數(shù)字溫度計(jì)采用溫度敏感元件也就是溫度傳感器（如鉑電阻，熱電偶，半導(dǎo)體，熱敏電阻等），將溫度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化，如電壓和電流的變化，溫度變化和電信號(hào)的變化有一定的關(guān)系，如線性關(guān)系，一定的曲線關(guān)系等，這個(gè)電信號(hào)可以使用模數(shù)轉(zhuǎn)換的電路即A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)再送給處理單元，如單片機(jī)或者PC機(jī)等，處理單元經(jīng)過(guò)內(nèi)部的軟件計(jì)算將這個(gè)數(shù)字信號(hào)和溫度聯(lián)系起來(lái)[4]，成為可以顯示出來(lái)的溫度數(shù)值，然后通過(guò)顯示單元，如LED,LCD或者電腦屏幕等顯示出來(lái)給人觀察。這樣就完成了數(shù)字溫度計(jì)的基本測(cè)溫功能。 本文是基于C8051F342單片機(jī)，采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，利用DS18B20不需要A/D轉(zhuǎn)換，可直接進(jìn)行溫度采集顯示，報(bào)警的數(shù)字溫度計(jì)設(shè)計(jì)。包括傳感器數(shù)據(jù)采集電路，溫度顯示電路，上下限