【正文】 經(jīng)過分析， 此方案成本較低，設(shè)計周期合理，并且能較好的達(dá)到任務(wù)指標(biāo)，因此設(shè)計執(zhí)行此方案。所以本硬件設(shè)計成本相對合理。在接收數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)采用串口中斷的方式進(jìn) 行接收，當(dāng)進(jìn)入串口中斷后，判斷起始標(biāo)志位數(shù)據(jù)，當(dāng)判斷起始標(biāo)志位數(shù)據(jù)成功后，開始按順序接收數(shù)據(jù)，并送入存儲數(shù)組，然后送入顯示子程序進(jìn)行送顯，如果判斷起始標(biāo)志位數(shù)據(jù)失敗，則等待并繼續(xù)進(jìn)行起始標(biāo)志位數(shù)據(jù)判斷直至判斷成功。 溫度采集模塊主控室液 晶 顯 示報警升 溫 或 降 溫 操 作 圖 整體結(jié)構(gòu) 軟件設(shè)計是驅(qū)動這些硬件正常工作的關(guān)鍵。 其中在溫度采 集模塊中有 STC89C52 單片機(jī)、 DS18B20 溫度傳感器、以及無線模塊 BM100。還有 對 12864 液晶的學(xué)習(xí)，如何寫指令、寫數(shù)據(jù)、初始化、設(shè)定顯示位置等。 2. 主要功能：完成遠(yuǎn)程溫度的數(shù)據(jù)監(jiān)測與 傳輸 ，并能進(jìn)行 報警和相應(yīng) 的 溫度 控制操作。 沈陽航空 航天大學(xué) 電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 沈陽航空 航天大學(xué) 電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 第 二 章 系統(tǒng) 方案 設(shè)計 本章主要內(nèi)容是對設(shè)計任務(wù)書進(jìn)行分析和為完成任務(wù) 所需要掌握的知識 ，之后就要從成本、設(shè)計周期、等方面進(jìn)行方案設(shè)計。第四章闡述了軟件的設(shè)計過程，也是本畢設(shè)所要做的關(guān)鍵性工作。第一章緒論，首先介紹了本文設(shè)計的課題背景，然后介紹了溫度傳感器和單片機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r，最后介紹了論文的內(nèi)容安排。BM100 模塊提供了多個頻道的選擇，可在線修改串口速率，發(fā)射功率，通信速率等各種參數(shù)。溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計必將給生產(chǎn)生活帶來一定的飛躍，大大促進(jìn)了生產(chǎn)的需要，在以后的發(fā)展中更進(jìn)一步提高效率。 DS18B20 進(jìn)行溫度采集，然后將溫度數(shù)據(jù)送入單片機(jī)進(jìn)行處理 通過串口 和無線模塊 發(fā)送出去，另一邊單片機(jī)串口 和無線模塊 接收然后在12864 液晶上顯示出來， 達(dá)到了實時監(jiān)控的目的 ， 具有巡檢速度快，擴(kuò)展 性好，成本低的特點(diǎn)。 單片機(jī)在國內(nèi)的主要的應(yīng)用領(lǐng)域有三個：第一是家用電器業(yè)，例如全自動洗衣機(jī)、智能玩具；第二是通訊業(yè)，包括手機(jī)、電話和 BP機(jī)等等；第三是儀器儀表和計算機(jī)外設(shè)制造，例如鍵盤、收銀機(jī)、電表等。溫度傳感器的發(fā)展趨勢：進(jìn)入 21世紀(jì)后，溫度傳感器正朝著高精度、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、研制單片機(jī)測溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。 課題背景與意義 溫度控制無論是在工業(yè)生產(chǎn)過程中，還是在日常生活中都起著非常重要的作用，而在當(dāng)今，我國農(nóng)村鍋爐取暖，農(nóng)業(yè)大棚等多數(shù)都沒有 實時的溫度監(jiān)測和控制系統(tǒng) ，還有部分廠礦，企業(yè)還一直沿用簡單的溫度設(shè)備和紙質(zhì)數(shù)據(jù)記錄儀，無法實現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的 實時監(jiān)測與控制 。隨著社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，越來越多的生產(chǎn)部門和生產(chǎn)環(huán)節(jié)對溫度控制精度的可靠性和穩(wěn)定性等有了更高的要求，傳統(tǒng)的溫 度控制器的控制精度普遍不高，不能滿足對溫度要求較為苛刻的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。 自從 1976年 Intel公司推出第一批單片機(jī)以來， 80年代的單片機(jī)技術(shù)進(jìn)入了快速發(fā)展的時期。除了上述應(yīng)用領(lǐng)域外，汽車、電子行業(yè)在外國也是單片機(jī)應(yīng)用很廣泛的一個領(lǐng)域。 在報警系統(tǒng)中，對于超過此限的溫度數(shù)據(jù)將產(chǎn)生報警信號并進(jìn)行相應(yīng)的升溫或降溫操作。 本 設(shè)計的實現(xiàn)目標(biāo) 如下 ： （ 1） .溫度實時監(jiān)測 本系統(tǒng)在接收端用到了中文點(diǎn)陣式液晶顯示器，顯示清晰，能夠把溫度傳感器采集來的溫度實時顯示在屏幕上，達(dá)到實時監(jiān)測的目的。 BM100 模塊能夠透明傳輸任何大小數(shù)據(jù)，而用戶無須編寫復(fù)雜的設(shè)置與傳輸程序 ，同時 體積 小 、 傳輸距離 較遠(yuǎn) ，豐富便捷的配置功能，能夠應(yīng)用非常廣泛的智能化通信領(lǐng)域。第二章首先是對溫度采集與控制系統(tǒng)的任務(wù)分析，對任務(wù)明確之后，才能更加準(zhǔn)確的進(jìn)行設(shè)計。包括軟件結(jié)構(gòu)說明，主程序與子程序的設(shè)計。 任務(wù)分析 1. 主 要內(nèi)容：設(shè)計一個基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程 無線 溫度采集與 監(jiān)控 系統(tǒng)。 3. 主體思路：熟悉科研課題的環(huán)境及畢業(yè)設(shè)計的具體要求，收集相關(guān)資料和調(diào)研，熟悉硬件和軟件設(shè)計環(huán)境并完成硬件和軟件的設(shè)計，完成遠(yuǎn)程溫度采集與控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計和調(diào)試，最后是工作總結(jié)和撰寫論文。 學(xué)會了單個器件的使用還要將他們整合到一起，由于整個系統(tǒng)使用 C 語言編程，所以要學(xué)習(xí)并掌握單片機(jī) C 語言的基本知識 。其工作方式是 DS18B20 將采集的溫度通過一個 I/O 口送到單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 ，然后將處理好的數(shù)據(jù)通過串口和無線模塊 BM100 發(fā)送出去。軟件 部分 要分為 溫度采集程序 設(shè)計和溫度 監(jiān)測 與控制程序 設(shè)計 。報警裝置 使 用的是 LED燈，當(dāng)超過 所 設(shè)定的 32℃ ， LED將被點(diǎn)亮，并發(fā)出降溫操作信號；如果低于 所 設(shè)定的 30℃ ，報警燈也會亮起，并發(fā)出升溫操作信號，其流程圖如圖 所示。 設(shè)計周期 該設(shè)計方案 的硬件部分是在學(xué)習(xí)各單個器件的工作原 理后設(shè)計出來的，時間主要放在資料的理解和應(yīng)用上，硬件設(shè)計以及制作的時間會隨著所收集的資料的理解來進(jìn)行調(diào)整。 沈陽航空 航天大學(xué) 電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 第 三 章 硬件設(shè)計 本章主要闡述了兩 部分內(nèi)容，溫度采集 子系統(tǒng) 的設(shè)計和溫度監(jiān) 測及 控制 子系統(tǒng) 的設(shè)計，同時對各個單元進(jìn)行了詳細(xì)說明。單片機(jī)的最小系統(tǒng)與其他單元分開設(shè)計，以便 進(jìn)行實驗和修改。 STC89C52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash， 512 字節(jié) RAM， 32 位I/O 口線， 看門狗定時器 ，內(nèi)置 4KB EEPROM， MAX810 復(fù)位電路 ， 3 個 16 位 定時器 /計數(shù)器， 4 個外部中斷，一個 7 向量 4 級中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng) 51 的 5 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)），全雙工 串行口 。最高運(yùn)作頻率 35MHz， 6T/12T 。外部震蕩電路主要基于一個晶沈陽航空 航天大學(xué) 電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 振，該晶振結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部的電路， 產(chǎn)生單片機(jī)所必須的時鐘頻率，單片機(jī)的一切指令的執(zhí)行都是建立在這個基礎(chǔ)上的，晶振 的提供的時鐘頻率越高，那單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快， 本系統(tǒng)中 所 選用的晶振是 。新一代的 “DS18B20”體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活，使用戶可以充分發(fā)揮一線總線的長處 [5]。 其管腳圖如表 所示。計數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在－ 55℃ 所對應(yīng)的一個基數(shù)值。 例如 +125℃ 的數(shù)字輸出為 07D0H， +℃ 的數(shù)字輸出為沈陽航空 航天大學(xué) 電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 0191H， ℃ 的數(shù)字 輸出為 FE6FH， 55℃ 的數(shù)字輸出為 FC90H 。其連接如圖 所示。 BM100 模塊能夠 透明傳輸任何大小數(shù)據(jù)，而用戶無須編寫復(fù)雜的設(shè)置與傳輸程序，同時 體積 小、 傳輸距離 較遠(yuǎn) ，豐富便捷的配置功能， 使其 能夠應(yīng)用于 非常廣泛的智能化通信領(lǐng)域。 圖 溫度監(jiān)控子系統(tǒng)無線模塊接口電路 設(shè)計 圖 溫度 監(jiān)測與控制子系統(tǒng) 12864 液晶接口設(shè)計 帶中文字庫的 12864 是一種具有 4 位 /8 位并行、 2 線 或 3 線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864, 內(nèi)置 8192 個 16*16 點(diǎn)漢字， 和 128 個 16*8 點(diǎn) ASCII 字符集 。其引腳說明如表 所示： 沈陽航空 航天大學(xué) 電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 表 12864 液晶引腳說明 引腳 名稱 方向 說明 引腳 名稱 方向 說明 1 VSS GND 11 DB4 I 數(shù)據(jù) 4 2 VDD 電源（ +） 12 DB5 I 數(shù)據(jù) 5 3 VO 懸空 13 DB6 I 數(shù)據(jù) 6 4 RS O H:Data L:Instruction Code 14 DB7 I 數(shù)據(jù) 7 5 R/W O H:Read L:Write 15 PSB O H:Parallel Mode L:Serial Mode 6 E O Enable Signal 16 NC 懸空 7 DB0 I 數(shù)據(jù) 0 17 /RST O 復(fù)位 8 DB1 I 數(shù)據(jù) 1 18 NC 懸空 9 DB2 I 數(shù)據(jù) 2 19 LEDA 背光源負(fù)極（ 0V） 10 DB3 I 數(shù)據(jù) 3 20 LEDK 背光源正極（ +5V） 根據(jù) 其管腳定義，系統(tǒng)設(shè)計采用 單片機(jī)的 P0 口作為數(shù)據(jù)口 ，且加上拉電阻。其接口如圖 所示。 其接口如圖 所示。系統(tǒng)的供電電源設(shè)計如圖 所示。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真 、單片機(jī)及其外圍電路組成 系統(tǒng)的仿真、 RS232 動態(tài)仿真、 I2C 調(diào)試器、 SPI 調(diào)試器、鍵盤和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試 環(huán)境，如 Keil C51 uVision2 等軟件。 (2) 進(jìn)入 KeilC μVision4開發(fā)集成環(huán)境，創(chuàng)建一個新項目 (Project)，并為該項目選定合適的單片機(jī) CPU 器件 (如： Atmel 公司的 AT89C52)。 溫度采集 與發(fā)送 程序 溫度采集 與發(fā)送 主程序 在 該主程序中主要完成溫度數(shù)據(jù)的采集，然后按位發(fā)送出去。采集與發(fā)送流程圖如圖 所 示。 DS18B20 在 15~60us間對總線進(jìn)行采樣。 讀時間在總線拉高后有效，也就是說在高電平時完成讀位，并在 60~120us 內(nèi)釋放總線。 溫度監(jiān)測 與控制流程圖如圖 所示。即先讓 3 個使能端為低電平，然后將 要寫入的命令送到數(shù)據(jù)口，延時一會將 E 使能端拉高，延時一會再將 E 使能端拉低就完成了寫指令操作。由于 12864 液晶是自帶字庫的，所以將要顯示的漢字放在一個數(shù)組里，再 設(shè)定好位置地址就可以在屏幕上顯示出來。 本 系 統(tǒng)所設(shè)的低溫閥值為 30℃ ，同樣需要進(jìn)行按位比較 ，當(dāng)?shù)陀?30℃ 時，報警燈亮的同時，升溫操作提示燈將亮起。 系統(tǒng)硬件 調(diào)試 硬件調(diào)試主要就是電路的焊接，就是按照硬件仿真的電路圖進(jìn)行連接 ，然后檢查是否有虛焊短接的地方。 系統(tǒng)軟件調(diào)試 在 軟件調(diào)試 過程中， 我遇到了很大麻煩， 有很多知識我掌握的并不牢靠，所以得花費(fèi)大量時間去解決。 解決方法：在發(fā)送端設(shè)定 起始數(shù)據(jù) 標(biāo)志位， 在接收時要先進(jìn)行標(biāo)志位的判斷，是想要的接收順序再 進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲并送顯示否則不予處理 。 沈陽航空 航天大學(xué) 電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 結(jié) 論 本文應(yīng)用 STC89C52 單片機(jī) 作 為 系統(tǒng)控制核心 ， 整 個系統(tǒng)由 STC89C52 單片機(jī)、DS18B20 溫度傳感器、 12864 液晶 、 LED 燈、 BM100 無線模塊 和報警電路幾個模塊組成。 （ 4） 應(yīng)用一條總線的思想，通過 DS18B20 進(jìn)行現(xiàn)場總 線的溫度采集，然后將溫度數(shù)據(jù)送入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，具有巡檢速度快，擴(kuò)展性好，成本低的特點(diǎn)。 該設(shè)計充分體現(xiàn)了 STC89C52 單片機(jī)的特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)，大大降低了電路的設(shè)