【正文】 陸 月 I 畢 業(yè) 設(shè) 計（ 論 文 ）評 語 指 導(dǎo) 教 師 評 語 簽字： 201 年 月 日 評 閱 教 師 評 語 簽字： 201 年 月 日 II 畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯記錄成績及評語 答 辯 提 問 記 錄 記錄人： 201 年 月 日 答 辯 委 員 會 評 語 成 績： 主任簽字： 201 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 III 桂林航天工業(yè)學(xué)院 電子工程系 畢 業(yè) 設(shè) 計 任 務(wù) 書 專業(yè)： 年級： 姓名 陸星球 學(xué)號 指導(dǎo)教師（簽名） 畢業(yè)設(shè)計題目 基于單片機的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計與制作 任務(wù)下達(dá)日期 2020 年 11 月 10日 設(shè)計提交期限 2020 年 6 月 10日 設(shè)計主要內(nèi)容 采用數(shù)字溫度傳感器，基于單片機的數(shù)字溫度計，本溫度計屬于多功能溫度計，可以設(shè)置上下報警溫度，當(dāng)溫度不在設(shè)置范圍內(nèi)時，可以報警 。因此，對數(shù)顯溫度計的設(shè)計有著實際意義和廣泛的應(yīng)用 。 從以上兩種方案，很容易看出，采用方案 二，電路比較簡單，費用較低，可靠性高，軟件設(shè)計也比較簡單，故采用了方案二。本畢業(yè)設(shè)計主要研究的是高精度的數(shù)字溫度計的設(shè)計，繼而實現(xiàn)對對象的測溫。數(shù)字式溫度計完全可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的水銀溫度計 ,可以在家庭中以及工業(yè)中都可以應(yīng)用 ,實用價值很高 。它們常常以刻度的形式表示溫度的高低，人們必須通過讀取刻度值的多少來測量溫度。美國 Dallas 半導(dǎo)體公司推出的數(shù)字溫度傳感器 DSl8B20，具有獨特的單總線接口，僅需要占用一個通 用 I/O 端口即可完成與微處理器的通信；用戶可編程設(shè)定 9～ 12 位的分辨率。而且在對采集的信號進行放大時容易受溫度的影響出現(xiàn)較大的偏差。 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 論文 3 系統(tǒng)概述 在日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常要用到溫度的檢測及控制，傳統(tǒng)的測溫元件有熱電偶和熱電阻。系統(tǒng)設(shè)計原理圖如圖 21 所示。 *采集到的溫度數(shù)據(jù)通過數(shù)碼管顯示出來，采集的溫度范圍為 0到 99 度，精確到 1 度 。 采用 LED 數(shù)碼管直讀顯示 。整個系統(tǒng)的原理圖如 下 圖所示： 主控制器（ STC89C52） STC89C52 是低電壓， 高性能 CMOS 8 位單片機， 片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 256 bytes 的隨機存取數(shù) 據(jù)存儲器（ RAM） ，器件采用高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令21 總體設(shè)計原理框圖 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 論文 6 系統(tǒng)及 8052 產(chǎn)品引腳兼容， 片內(nèi)置通用 8 位中央處理器 （ CPU）和 Flash 存儲單元，功能強大 STC89C52 單片機適合于許多 較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合。若需采用外部時鐘電路時，該引腳輸入外部時鐘脈沖。 1. 控制信號引腳 RST,ALE,PSEN 和 EA： RST/VPD(9 腳 )： RST 是復(fù)位信號輸入端，高電平有效。 ALE/PROG(30 腳 )：地址鎖存允許信號端。如果想確定 8051/8031 芯片的好壞，可用示波器查看 ALE 端是否有脈沖信號輸出。 PSEN(29 腳 )：程序存儲允許輸出信號端。 PSEN 端同樣可驅(qū)動 8 個 LS 型 TTL 負(fù)載。當(dāng)EA 引腳接高電平時， CPU 只訪問片內(nèi) EPROM/ROM 并執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令，但當(dāng) PC(程序計數(shù)器 )的值超過 0FFFH(對 8751/8051 為 4K)時，將自動轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外程序存儲器內(nèi)的程序。 3. 輸入 /輸出端口 P0/P1/P2/P3： P0口 (～ ， 39~32 腳 )： P0口是一個漏極開路的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口。在 CPU 訪問片外存儲器時， P0口分時提供低 8 位地址和 8 位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。在 P1 口作為輸入口使用時，應(yīng)先向P1口鎖存地址 (90H)寫入全 1,此時 P1口引腳由內(nèi)部上拉電阻拉成高電平。 P3口 (～ ， 10~17 腳 )： P3口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向I/O 口。 ： (INT0)外部中斷 0輸入。 ： (WR)外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通。 如圖 32 所示。 圖 32 顯示電路 報警溫度調(diào)整按鍵 本系統(tǒng)設(shè)計 四 個按鍵，采用查詢方式， 當(dāng)跳線連接 1 和 2 是用的事獨立按鍵，S1 對應(yīng) 口，當(dāng)按第一次按下 S1 時 ， 可以 用 S2 或者 S3 設(shè)置上限報警溫度，再次按下 S1 則可以 用 S2 或者 S3 設(shè)置下限報警溫度，第三次按下顯示當(dāng)前測到的溫度值，還有按下復(fù)位鍵 S17 則還原為默認(rèn)的上下限報警溫度 。 Led 等的正極都是接 +5V 的高電平，所以負(fù)極 低電平時 led 燈亮，反之則滅。當(dāng)溫度恢復(fù)正常值，則繼電器自動關(guān)閉。實際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實現(xiàn)測溫； 報警搜索命令識別并標(biāo)志超過程序限定溫度 (溫度報警條件 )的器件； 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 論文 13 開始 8 位是產(chǎn)品類型的編號，接著是每個器件的惟一的序號，共有 48 位，最后 8 位是前 56位的 CRC 檢驗碼，這也是多個 DS18B20 可以采用一線進行通信的原因。 頭 2 個字節(jié)包含測量得的溫度信息，第 3 和第 4 字節(jié)是 TH 和 TL的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時被刷新。低 5 位一直為 1， TM 是測試模式位，用于設(shè)置DS18B20 在工作模式還是在測試模式。 高速暫存 RAM 的第 8 字節(jié)保留未用，表現(xiàn)為全邏輯 1。 當(dāng)符號位 S=0 時，表示測得的溫度值為正值，可以直接將二進制位轉(zhuǎn)換為十進制；當(dāng)符號位 S=1 時。若 TTH 或 TTL，則將該器件內(nèi)的報警標(biāo)志位置位，并對主機發(fā)出的報警搜索命令作出響應(yīng)。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器 1；高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器 2 的脈沖輸入。圖 311 中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線形性，其輸出用于修正減法計數(shù)器的預(yù)置值，只要計數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直到溫度寄存器值達(dá)到被測溫度值。 DS18B20 的其他介紹 DS18B20 的存儲器包括高速暫存器 RAM 和可電擦除 RAM，可電擦除 RAM又包括溫度觸發(fā)器 TH 和 TL，以及一個配置寄存器。 高速暫存器 RAM 是由 8 個字節(jié)的存儲器組成；第一和第二個字節(jié)是溫度的顯示位。主要首先提供以下功能命令之一：讀 ROM，ROM 匹配，搜索 ROM，跳過 ROM，報警檢查。單片機端口接單線總線，為保證在有效的 DS18B20 時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個 MOSFET 管來完成對總線的上拉。 當(dāng) DS18B20 處于存儲器操作和溫度 A/D 轉(zhuǎn)換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為 10181。 由于 DS18B20 采用的是 1－ Wire 總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對 AT89C2051 單片機來說，硬件上并不支持單總線協(xié)議。該協(xié)議定義了幾種信號的時序：初始化時序 、讀時序、寫時序。 DS18B20 的復(fù)位時序 DS18B20 的讀時序分為讀 0 時序和讀 1 時序兩個過程。 DS18B20 的寫 時序 對于 DS18B20 的寫時序仍然分為寫 0 時序和寫 1 時序兩個過程。s 之間能夠正確地采樣 IO 總線上的“ 0”電平，當(dāng)要寫 1 時序時，單總線被拉低之后，在 15181。工作于寄生電源方 式時 , VDD 和 GND 均接地 , 他在需要遠(yuǎn)程溫度探測和空間受限的場合特別有用 , 原理是當(dāng) 1 W ire 總線的信號線 DQ 為高電平時 , 竊取信號能量給 DS18B20 供電 , 同時一部分能量給 內(nèi)部電容充電 , 當(dāng) DQ 為低電平時釋放能量為 DS18B20 供電。在這里采用前者方式供電。 由于 DS18B20 只有一根數(shù)據(jù)線，因此它和主機（單片機）通信是需要串行通信，而 STC89C52 有兩個串行端口，所以可以不用軟件來模擬實現(xiàn)。程序簡潔，可靠性高，可維護性好。其程序流程圖如圖 示 圖 43 溫度轉(zhuǎn)換命令流程圖 圖 42 讀出溫度子程序流程圖 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令，當(dāng)采用 12 位分辨率時轉(zhuǎn)換時間約為 750ms，在本程序設(shè)計中采用 1s 顯示程 序延時法等待轉(zhuǎn)換的完成。 圖 計算溫度流程圖 圖 顯示數(shù)據(jù)刷新流程圖 開始 溫度零下 ? 溫度值取補碼置“ 1”標(biāo)志 計算小數(shù)位溫度 BCD 值 計算整數(shù)位溫度 BCD 值 結(jié)束 置“ 0”標(biāo)志 N Y 溫度數(shù)據(jù)移入顯示寄存器 標(biāo)志位為 1？ 最高位顯示“ — ” 最高為顯示分理出的數(shù)據(jù) 結(jié)束 N Y Y 分離顯示溫度 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè) 論文 22 按鍵掃描處理 子程序 按鍵采用掃描查詢方式，設(shè)置標(biāo)志位，當(dāng)標(biāo)志位為 1 時，顯示設(shè)置溫度，否則顯示當(dāng)前溫度。本程序采用單片機 C 語言編寫，用 EWAVRKS4 編譯器編程調(diào)試。 （ 2）連接 DS18B20 的總線電纜是有長度限制的，因此在用 DS18B20 進行長距離測溫系統(tǒng)設(shè)計時，要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配等問題。C，突出了本設(shè)計的特點； （ 2）所測溫度值的范圍在 － 55℃～ +125℃，符合指定工作溫度范圍 ； （ 3）由蜂鳴器報警電路控制的報警功能也調(diào)試實現(xiàn)，并在 LED 上正確顯示了溫度值 ,繼電器控制成功 ； 本設(shè)計中的數(shù)字 溫度 計直接測 溫 的方式，該 溫度 計的靈敏度高、響應(yīng)時間短、抗干擾能力強 ，而且具有測量范圍大、讀數(shù)方便 等 優(yōu)點。 由于時間緊迫及本人水平有限，設(shè)計當(dāng)中還有許多不足之處，程序的編寫也還不夠簡潔，希望在以后的學(xué)習(xí)中能學(xué)到更多的知識，使自己的設(shè)計更上一層樓。 龐 教授對于我的論文提出了許多的寶貴意見，在此表示衷心的感謝。延時函數(shù)用 //define dm P0 //段碼輸出口 define uchar unsigned char define uint unsigned int sbit RELAY = P1^1。 sbit beep=P1^7。 //溫度減 int temp1=0。 uchar high=29,low=15。 uchar scale。 附桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 28 uchar table_dm1[]={0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef}。t0。j5。delay(100)。//xiaoshu case 2: P0=table_dm1[display[1]]。P2=1。delay(100)。_nop_()。 delay(6)。 } DQ=1。i) { DQ=1。_nop_()。 //5 us DQ=valamp。 //右移 1 位 } DQ=1。 for(i=8。_nop_()。_nop_()。_nop_()。 //4 us if(DQ)value|=0x80。 } /*****************讀出溫度函數(shù) ************************/ read_temp() { ow_reset()。 //發(fā)轉(zhuǎn)換命令 ow_reset()。 temp_data[0]=read_byte()。 temp=temp|temp_data[0]。 if(tem6348) // 溫度值正負(fù)判斷 {tem=655