【正文】 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 摘要 摘要 當(dāng)前，溫度控制系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于生活的 很多方面 ， 它 與人們的日常 生活、 工作和學(xué)習(xí)息息相關(guān)。如何設(shè)計(jì)制作一個(gè)性能良好的溫度監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)溫度的精確、實(shí)時(shí)監(jiān)控成為設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的主要問(wèn)題。隨著我國(guó)電子技術(shù)的不斷 提高，以單片機(jī)為核心處理器，溫度傳感器為遠(yuǎn)端設(shè)備構(gòu)成的溫度 監(jiān)控系統(tǒng) 逐漸成為 時(shí)下 的主流設(shè)計(jì)。 論文介紹了溫度控制系統(tǒng)的研究背景和研究意義，國(guó)內(nèi)外 發(fā)展?fàn)顩r ， 超低功耗 系列單片機(jī) MSP430，單總線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 等器件以及設(shè)計(jì)所需的相關(guān)軟件的使用。 在此基礎(chǔ)上， 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、 編程和調(diào)試 ，并繪制了系統(tǒng)的 電路原理圖和印制板圖。 該溫度監(jiān)控系統(tǒng)具有監(jiān)控 多點(diǎn) 溫度，并將其循環(huán)顯示，利用按鍵實(shí)現(xiàn)某一 點(diǎn) 的選擇顯示， 從而 實(shí)現(xiàn) 多點(diǎn) 溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控 的功能 。 關(guān)鍵詞 ： 超低功耗 單片機(jī)， 單總線溫度傳感器 ， JTAG 仿真 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 摘要 ABSTRACT Currently, The temperature control system is widely used in our daily life and closely linked with our work and study. How to design and make a temper ature control system which has the characters of high performance, accurate measurement,real time monitoring is still a main problem. As with the high de velopment of the electronic technique in our country, the temperature control system used the microcontroller as the centre and thermal sensor as the farend equipment is being the main trend. In this paper, it introduces the research background and the significance of the temperature control system, the situation at home and abroad. the MSP430 series MCU which is widely used now ,the digital thermal sensor, DS18B20 and so on. At that basis , we design, programe and debug it, draw the SCH and PCB about it in the Protel. It can monitor the temperature of multipoints and choose one to display in the LCD by pressing the key, which leads to realizing the meal time monitoring of the temperature of these points. Keywords:UltralowPower microcontroller, the onewire digital thermal sensor, JTAG simulation山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 目錄 目錄 1 緒論 ................................................................................................................. 1 研究背景和意義 ..................................................................................... 1 國(guó)內(nèi)外動(dòng)向 ............................................................................................ 2 課題的主要研究?jī)?nèi)容 ............................................................................ 5 2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) .............................................................................................. 6 MSP430 系列單片機(jī) ............................................................................... 6 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器 ................................................................... 11 DS1302 日歷時(shí)鐘芯片 ......................................................................... 17 OCMJ4x8B 液晶顯示模塊 ..................................................................... 20 鍵盤 ...................................................................................................... 24 JTAG 仿真和 IAR Workbench .............................................................. 26 結(jié)語(yǔ) ...................................................................................................... 30 3 系統(tǒng)電路及軟件實(shí)現(xiàn) .............................................................................. 31 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖及功能實(shí)現(xiàn) ................................................................... 31 單元電路原理圖 ................................................................................... 32 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) ...................................................................................... 37 結(jié)語(yǔ) ....................................................................................................... 45 4 總結(jié)與展望 ................................................................................................. 46 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................... 48 致 謝 ................................................................................................................. 50 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 目錄 附錄 .................................................................................................................... 51 附錄 1 外文文獻(xiàn) ......................................................................................... 51 附錄 2 溫度監(jiān)控系統(tǒng) C語(yǔ)言程序 ............................................................. 64 附錄 3 電路原理圖和印制板圖 ................................................................. 72 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 緒論 1 1 緒論 研究背景 和 意義 在人們的日常生活、工業(yè)制造、制冷等領(lǐng)域，溫度作為當(dāng)前環(huán)境的重要因素之一，被人們 廣泛的 作為參考因素來(lái)使 用， 從而 保證各項(xiàng)工作的正常運(yùn)行，如火災(zāi)報(bào)警 、 溫室或糧倉(cāng)中溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 、 冷庫(kù)溫度的調(diào)節(jié)等，因此以溫度參數(shù)為基礎(chǔ)而設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)被廣泛開(kāi)發(fā)和使用 。 使用傳統(tǒng)意義上的溫度計(jì)采集溫度信息，不但采集精度低，實(shí)時(shí)性差，而且操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度高，不利于廣泛的推廣 。 此外由于環(huán)境因素導(dǎo)致的數(shù)據(jù)難以采集的問(wèn)題，特別是在工廠，火災(zāi)等的現(xiàn)場(chǎng)，工作人員不能長(zhǎng)時(shí)間停留在現(xiàn)場(chǎng)觀察和采集溫度，就需要實(shí)現(xiàn)能夠?qū)?shù)據(jù)采集并將其傳送到一個(gè)地方集中進(jìn)行處理， 以 節(jié)省人力，提高效率，但這樣就會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?wèn)題，由于廠房大、需要傳輸數(shù)據(jù)多， 使用 傳 統(tǒng)方法容易造成資源浪費(fèi) 而且可操作性差，精度不高，這都在不同程度上限制了工作的進(jìn)行和展開(kāi)。因此，高精度，低成本，實(shí)時(shí)性好的溫度控制系統(tǒng)亟待人們?nèi)ラ_(kāi)發(fā)。 市場(chǎng)決定技術(shù)，技術(shù)引導(dǎo)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，在這樣的環(huán)境下，與溫度控制相關(guān)的電子類產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)成為當(dāng)今的研究熱點(diǎn)。隨著單片機(jī)技術(shù)的日益成熟，應(yīng)用范圍的逐漸擴(kuò)大，以單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)，逐漸應(yīng)用到生活中的很多方面 ，這不僅 克服 了 溫度控制系統(tǒng)中存在的 嚴(yán)重時(shí)延 ， 節(jié)省了人力， 提高 了 采樣頻率 ， 而且 在 很大程度 上 提高 了 控制效果和控制精度 。 以往的溫度檢測(cè)系統(tǒng)所使用的單片機(jī)，管腳少，功能 少，功耗大，雖經(jīng)數(shù)十年發(fā)展，仍不能滿足現(xiàn)在的市場(chǎng)需要。自 1996 年 TI 公司推出的 16位、 具有超低功耗和豐富的片上外圍模塊的 MSP430 系列單片機(jī)以來(lái)，該山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 緒論 2 系列 單片機(jī) 就以其低功耗特性被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、電子儀表以及消費(fèi)類電子等產(chǎn)品中。 MSP430 系列單片機(jī)支持采用匯編語(yǔ)言和 C 語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)，該系列單片機(jī)集成了較豐富的片內(nèi)外設(shè)備，方便高效的開(kāi)發(fā)環(huán)境，適應(yīng)工業(yè)級(jí)運(yùn)行環(huán)境。與目前廣泛使用的 89C51 單片機(jī)相比，具有指令少，超低功耗， 運(yùn)算速度快等優(yōu)點(diǎn)， 因而在許多領(lǐng)域特別是要求超低功耗的領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用 [1]。 進(jìn)入 21 世 紀(jì)后， 溫度檢測(cè)系統(tǒng)已逐步走向復(fù)合型和智能化，溫度作為其中的重要參數(shù) ， 其測(cè)量的準(zhǔn)確性對(duì)提高正確性是很重要的，研究和設(shè)計(jì)高性能的溫度控制系統(tǒng)具有非常重要的意義 ，而其中最重要的器件就是溫度傳感器，它的性能也直接影響到了采集的溫度數(shù)據(jù)的精度 和 時(shí)效性 。 現(xiàn)如今， 智能溫度 傳感器 正迅速朝著高精度、高可靠性及安全性等高科技的方向發(fā)展 ， 提高溫度 傳感器 測(cè)溫精度和分辨力 ， 增加 傳感器 測(cè)試功能 ， 提高 總線技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化 ， 增強(qiáng) 可靠性及安全性設(shè)計(jì) ， 虛擬溫度 傳感器 和網(wǎng)絡(luò)溫度控制器 的設(shè)計(jì)成為當(dāng)前要解決的主要問(wèn)題。 由美國(guó) Dallas 公司 生產(chǎn)的 DS18B20溫度傳感器 具 有 單總線， 兩種工作模式，能夠直接讀出被測(cè)溫度 等特點(diǎn) ，特別是它的 單總線設(shè)計(jì)，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以節(jié)省單片機(jī)的 I/O 接口的開(kāi)銷，多個(gè)傳感器可共用一個(gè)接口而不會(huì)產(chǎn)生干擾；雖然軟件設(shè)計(jì)復(fù)雜，但通過(guò)軟件的設(shè)計(jì)，可以提高可靠性，增強(qiáng)抗干擾能力，適合于惡劣的環(huán)境，共地模式 [2]使得它耗電量小，支持串行數(shù)據(jù)傳輸，傳輸距離遠(yuǎn)；溫度測(cè)量范圍廣，精度