【正文】 學(xué)生學(xué)號： 202020504016 院 （系）： 電氣信息工程學(xué)院 年級專業(yè)： 2020 級 測控技術(shù)與儀器 指導(dǎo)教師： 謝兵 講師 二〇一三年六月 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘 要 I 摘 要 隨著電子科技、測量和控制技術(shù)的迅速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，在工業(yè)生產(chǎn)中溫度是一項(xiàng)重要數(shù)據(jù)參數(shù)，而采用單片機(jī)來對這些 溫度參數(shù)進(jìn)行測量及控制已成為當(dāng)今的一個(gè)重要控制領(lǐng)域。單片機(jī)通過對信號進(jìn)行相應(yīng)處理，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制水溫的效果。 4 單片機(jī) 5 引腳 6 特殊功能 11 溫度傳感器 15 電源輸入電路 15 溫度采集電路 15 鍵盤輸入電路 16 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄 2 LED顯示電路 17 通訊模塊電路 18 超溫報(bào)警電路 18 冷熱電磁閥電路 20 5 軟件設(shè)計(jì) 25 附錄：單片機(jī)程序 35 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 緒論 1 1 緒 論 水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的背景 測量和控制功能是從生產(chǎn)現(xiàn)場的各種參數(shù)，采用科學(xué)的計(jì)算方法，集成了多種先進(jìn)技術(shù)，這樣可以有效地控制每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，不僅保證了標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，但也能確保安全生產(chǎn)。 水溫檢測控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和人們的生活領(lǐng)域中，得到了廣泛應(yīng)用。 水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義 隨著社會的發(fā)展，在各個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)與技術(shù)，應(yīng)用和測量儀器的進(jìn)展，智能化是現(xiàn)代溫度控制系統(tǒng)的主流。 針對這一問題，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)的溫度控制系統(tǒng)，溫度控制精度高，它被廣泛使用，功能強(qiáng)大，小巧美觀，攜帶方便，是一種實(shí)用，價(jià)廉的控制系統(tǒng)。在當(dāng)今水資源日益匱乏，具有簡單和擴(kuò)展溫度控制系統(tǒng)，對我們社會的可持續(xù)發(fā)展，都具有十分重要的意義。但是本設(shè)計(jì)采用的是單片機(jī)用兩 個(gè)端口直接控制冷熱水閥，當(dāng)溫度高于設(shè)定恒溫值的時(shí)候，通過單片機(jī)啟動(dòng)冷水閥門，當(dāng)溫度低于設(shè)定恒溫值的時(shí)候啟動(dòng)熱水閥門，這樣就可以達(dá)到一直處于設(shè)定溫度值的水溫效果。 控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 溫度傳感器 DS18B20 從 水浴 環(huán)境的不同位 置采集溫度，單片機(jī) AT89C52 獲取采集的溫度值，經(jīng)處理后得到當(dāng)前環(huán)境中一個(gè)比較穩(wěn)定的溫度值，再根據(jù)當(dāng)前攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 方案設(shè)定與總體設(shè)計(jì) 3 通過鍵盤 設(shè)定的溫度 恒定 值，通過加熱和降溫對當(dāng)前溫度進(jìn)行調(diào)整。 圖 工作原理圖 AT89C52 MCU 鍵盤輸入 溫度傳感器 LED顯示 閥門 冷水注入 串口通訊 超溫報(bào)警 PC機(jī) 輸入電源 熱水注入 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 硬件部分 4 3 硬件部分 單片機(jī)發(fā)展背景 經(jīng)過 1970 年的微型計(jì)算機(jī)研制成功， 與 SCM 單片微機(jī)，美國的美國英特爾公司在 1971 年生產(chǎn)的原型 4位單芯片 4004 和 1972 年生產(chǎn)的 8位單芯片 8008 的出現(xiàn)，這是首次公開亮相單片機(jī)。 1980 年，英特爾推出了 MCS51 系列高性能 MCS48 系列的基礎(chǔ)上。由于 16位 MCU 的介紹后，昂貴的設(shè)備有限公司，發(fā)展的原因有多種，尚未被廣泛使用。該系列產(chǎn)品提供了外部總線結(jié)構(gòu)完美，奠定了良好的基礎(chǔ)，擴(kuò)展和配置系統(tǒng)。 圖 AT89C52PDIP封裝芯片 圖 AT89C52PDIP仿真圖片 功能特性 ① 兼容 MCS51 所有 指令系統(tǒng) ； ② 8kB 可 重復(fù) 擦寫 (可擦次數(shù) 1000 以上 ） Flash ROM； ③ 32 個(gè) I/O 雙向口； 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 硬件部分 6 ④ 256x8bit 內(nèi)部 的 RAM； ⑤ 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷 有三 個(gè)； ⑥ 時(shí)鐘頻率 024MHz； ⑦ 可編程 UART 的 串行通道 ，二 個(gè)串行中斷； ⑧ 有 8個(gè)中斷源 ，其中有 2 個(gè) 是 外部中斷源； ⑨ 2 個(gè) 寫 讀 中斷口線， 3級加密位； ⑩ 掉電模式 與 低功耗空閑，喚醒功能 與 軟件設(shè)置睡眠； 引腳 AT89C52 是 8 位微處理器，使用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 C51 內(nèi)核，內(nèi)部功能和引腳排列8xc52，主要用于收斂調(diào)節(jié)功能控制。 VCC（引腳 40）和 VSS（引腳 20）的電源供給口，分別。作為一個(gè)輸出端口，每個(gè)人都可以下沉 8個(gè) TTL 邏輯門電路，到端口 P0 寫 “1” ，可作為高阻抗輸入。 “1” 被寫入到端口，通過內(nèi)部的上拉電 阻端口到高電平，此時(shí)可以用作輸入。 在對外部數(shù)據(jù)訪問到外部程序存儲器或 16 bits 的地址記憶體（用于的示例將執(zhí)行的 MOVX _AT_ DPTR 命令）的中， P2 發(fā)送一個(gè)很高 的 8個(gè)的位的地址數(shù)據(jù)。寫 “P3” ，他們被拉高內(nèi)部上拉，可以用作輸入端口。 ALE/ PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)， ALE（地址鎖存使能）低 8個(gè)字節(jié)的地址鎖存輸出脈沖。如果有必要，可以的特殊功能寄存器（ SFR）在 D0位置 8EH 單位面積，可以禁止 ALE 操作，只有一個(gè) MOVX和 MOVC 指令，以激活的 ALE。 EA/ VPP外部訪問啟用： CPU只訪問外部程序存儲器（地址為 0000H FFFFH），EA 端必須保持低電平（接地）。 XTAL1：輸入到振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘 。不應(yīng)該寫數(shù)據(jù)到一個(gè)未定義的元素，因?yàn)檫@些單元可以在未來的產(chǎn)品賦予新的功能，在這種情況下，復(fù)位后的單元號總是 “0” 。如果指令直接尋址訪問特殊功能寄存器。 方法：定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1： AT89C52 定時(shí)器 0和定時(shí)器 1 和 AT89C51。 定時(shí)器 2 由兩個(gè)寄存器中的 8位 TH2 和 TL2，在定時(shí)器的操作模式，每個(gè)機(jī)攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 硬件部分 9 器周期 TL2 寄存器的值加 1，因?yàn)橐粋€(gè)機(jī)器周期中，包括的振蕩器的時(shí)鐘 12， 1/12的振蕩頻率的計(jì)數(shù)率。 捕捉模式：在捕捉模式下，通過 T2CON控制 EXEN2位選擇兩種方式。 自動(dòng)加載（向上或向下計(jì)數(shù)器）：當(dāng)定時(shí)器 2到 16個(gè)自動(dòng)加載方法，編程計(jì)數(shù)或向下時(shí)，此功能通過特殊功能寄存器 T2CON（見表 5）選擇 DCEN（倒計(jì)時(shí)）。脈沖使 EXF2 位置，如果中斷使能，可以產(chǎn)生一個(gè)中斷。的 T2EX 引腳為邏輯 “1” ，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)， 0FFFFH 計(jì)數(shù)溢出時(shí)，設(shè)置 TF2 位， 16 位計(jì)數(shù)器寄存器 RCAP2H 和 RCAP2L 重新加載到 TH2 和 TL2 的 T2EX引腳為邏輯 “0” ，定時(shí)器 2 的倒計(jì)數(shù)，當(dāng)值 TH2 和 TL2等于在 RCAP2H 和 RCAP2L的值溢出，設(shè)置 TF2 位， 0FFFFH 數(shù)值的重載定時(shí)器寄存器。如果 RCLK 和 TCLK 位置，定時(shí)器 2工作在波特率發(fā)生器模式。定時(shí)器 2 用作波特率發(fā)生器，定時(shí)器操作是不同的，通常是作為一個(gè)定時(shí)器，在每個(gè)機(jī)器周期（ 1/12 振蕩頻率）寄存器的值加 1 作為波特率發(fā)生器使用，在每一個(gè)國家的時(shí)間（ 1/2 振蕩頻率）寄存器的值加 1。但是，如果 EXEN2 設(shè)置， T2EX 端所產(chǎn)生的 1 到 0 的負(fù)跳變，將會使的 EXF2 位置，此時(shí)不會（ RCAP2H， RCAP2L）的 TH2和 TL2 重載的內(nèi)容。然而， RCAP2 是可讀的，但不能寫，因?yàn)閷懖僮鲗⒅匦录虞d，寫操作可能作出書面及 /或加載錯(cuò)誤。時(shí)，時(shí)鐘頻率為 16MHz，輸出時(shí)鐘頻率范圍為 61Hz 4MHz 的。 但是注意，波特率和時(shí)鐘輸出頻率不能確定獨(dú)立，這是因?yàn)樗鼈兪窍嗤?RCAP2L 和 RCAP2L。 外部石英晶體（或陶瓷諧振器）和電容器 C1， C2 并聯(lián)連接的振蕩電路的反饋攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 硬件部分 11 回路中的放大器。 用戶還可以使用一個(gè)外部時(shí)鐘。所有這些中斷源可以分別設(shè)置特殊寄存器 IE設(shè)置或清除 0控制每個(gè)中斷啟用或禁用。然而，定時(shí)器 2標(biāo)志 TF2 在機(jī)內(nèi)循環(huán)定時(shí)器溢出 S2P2 的位置，在一個(gè)機(jī)器周期的查詢和標(biāo)志。耐磨耐碰，體積小， 使用方便，封裝形式多樣，小面積的數(shù)字溫度測量和控制設(shè)備的各種空間。 ④ 工作電源 : 3~5V/DC （可以數(shù)據(jù)線寄生電源） 。 ⑧ 適用于 DN15~25, DN40~DN250 各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測溫 。 LED數(shù)碼管使用的人數(shù)一般為 7 節(jié)部分加上一個(gè)小數(shù)點(diǎn)， LED 數(shù)碼管 LED 的方法共分為陰陽兩種，了解 LED 的特性，是非常重要的編程，因?yàn)椴煌愋偷某擞布娐范话l(fā)現(xiàn)，數(shù)碼管，編程方法是不同的，顏色有紅，綠，藍(lán)，黃等十幾種。每個(gè)數(shù)碼管 COM 端通過分時(shí)控制，使得每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)控制的顯示器，這是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管 ，如圖 LED 數(shù)碼管所示。 本設(shè)備符合 TIA/EIA232F TIA/EIA232F 水平被轉(zhuǎn)換成 5V TTL / CMOS水平的標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)接收器。30V 輸入電平 5，低電源電流：典型值為 8mA6，甚至優(yōu)于 ANSI 標(biāo)準(zhǔn)EIA/TIA232E和 ITU標(biāo)準(zhǔn) ， ESD 保護(hù)大于 MILSTD883（方法 3015）標(biāo)準(zhǔn)2020V，如圖 max232 引腳所示。 1腳三態(tài)允許控制端低電平有效， LE 為鎖存控制端， OE 為使能端， VCC 是給單片機(jī)提供五 V 電源， GND 是接地，如圖 74HC573 芯片引腳所示。然后， 整流電路的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓的降壓。 圖 電源電路 溫度采集電路 溫度采集電路比較簡單，我選用的是溫度傳感器 DS18B20，它直接可以從水浴中檢測出當(dāng)前 溫度值，然后通過單片機(jī)讓溫度值顯示在 LED 數(shù)碼管上。 “ 確認(rèn) ” 按鈕被按下時(shí)，下一個(gè)步驟是，以確定哪些按下一個(gè)按鈕。首先，確定鍵盤沒有鍵按下時(shí)，單片機(jī) I/ O 口來發(fā)送一個(gè)完整的掃描鍵盤字符，然后讀線程狀態(tài)來確定。方法是：發(fā)送一個(gè)較低的水平序列比對，然后檢查所有線路的狀態(tài)，如果總為 1，然后按下的鍵是不在名單上，如果不是全部為 1，然后按下的鍵將被列在這里，但關(guān)鍵是與零功率并聯(lián)線的交點(diǎn) ，如圖 鍵盤電路所示 。每一個(gè)接收器將 TIA/EIA232F 電平轉(zhuǎn)換成 5V TTL/CMOS 電平。 圖 串口通訊電路 超溫報(bào)警電路 報(bào)警模塊是必不可少的電路，它就是一個(gè)報(bào)警器，在出現(xiàn)異常情況下喇叭響了，我們就